مجازی سازی (Virtualization)
در این مقاله ابتدا چند نمونه از مزایای مجازی سازی را برایتان بیان میکنیم تا با این تکنولوژی چشمگیر و علت توسعه روز افزون آن شوید و در ادامه تعریف جامع و چکیده مطلب در این حوزه را برایتان شرح خواهیم داد.
مجازی سازی یک مسیر اجتناب ناپذیر پیش روی مجموعه ها است. چون نه تنها امکان و مزیتی را از دست نمیدهید بلکه از مزایای زیر نیز بهره مند میشوید:
صرفه جویی اقتصادی چشمگیر در کوتاه مدت و بلند مدت
صرفه جویی در مصرف انرژی
افزایش مدیریت و نظارت
بهبود سرعت و کیفیت سرویس های نرم افزاری
افزایش راندمان کاری
سهولت در پشتیبان گیری از اطلاعات
نگهداری ساده تر و بهینه تر سرویسها
استفاده بهینه از ظرفیت سخت افزار موجود
کاهش نیاز به سخت افزار
تامین بهتر امنیت اطلاعات
مدیریت امنیت اطلاعات
امکان اعمال تغییرات، بسیار سریع تر و با انرژی کمتر
کاهش فضای فیزیکی مصرفی برای سیستمهای آی تی در دیتا سنترها و حتی میز کاربران
کار و پایداری بی وقفه حتی در صورت خرابی سخت افزار و یا ارتقا سخت افزار
کاهش چشمگیر مصرف پهنای باند در شبکه
افزایش پایداری شبکه و زیر ساخت
آلودگی صوتی و حرارتی پایین تر
و …
مجازی سازی چیست؟
قصد داریم در این مقاله اول شما را با مفهوم مجازی سازی آشنا کنیم. و بعد از آن در مورد انواع آن، کاربردها و مزایای استفاده از این تکنولوژی مطالبی را بیان کنیم.
همانطور که می دانید کامپیوترهای نسل جدید از ۴ لایه زیر تشکیل شدهاند:
سیستم عامل
سخت افزار
داده
نرم افزار
معمولا این ۴ لایه به هم وابسته اند منظور این است که اگر در سخت افزار مشکلی ایجاد شد در سیستم عامل هم اشکال ایجاد می گردد. به طور مثال:با سوختن هارد کامپیوتر اطلاعات و سیستم عامل از بین میرود. یا با سوختن پاور کامپیوتر سیستم دیگر روشن نمیشود.
در این روش سعی میکنیم که این مشکلات را بر طرف کنیم. به این صورت که مشکل وابستگی بین لایهها را از بین میبریم.
به بیان دیگر، مجـازی سـازی پیونـد دهنـده میـان سـخت افـزار و سیسـتم عامـل اسـت. و بـه شـما اجـازه میدهد چند نرمافزار کاربردی و سیستم عامل را بر روی یک سیستم فیزیکی پیادهسازی کنید. بـه نحـوی که باعث بهرهوری در هزینـههـای سـختافـزار و نـرمافـزار و همچنـین اسـتفاده بهینـه از تمـامی منـابع سیستمی، کاهش هزینه و کاهش مصرف انرژی شود.
درسال ۱۹۶۰ توسط شرکت -IBM -International Business Machines آغاز شد. و به عنوان یک روش منطقی برای تقسیم منابع سیستم توسط رایانههای بزرگ، بین برنامه های مختلف ارائه شد.
از آن زمان اصطلاح مجازی سازی(Virtualization) گسترش یافت.
به وسیله این تکنولوژی میتوانیم به طور همزمان دو یا چند سیستم عامل را روی یک سرور راهاندازی کنیم.
این تکنولوژی نرمافزاری موجبات دگرگونی در چشـم انـداز فناوری اطلاعات (IT) و همچنین تغییرات اساسی در زیرساخت سازمان را فراهم میکند.
لازم به ذکر است که شرکتهای مختلفی در این حوضه فعالیت دارند. و با ارائه راهکارهای مجازی سازی، انواع نرمافزارهای کاربردی و… بازار رقابتی این حوضه را رهبری میکنند. که در زیر به تعدادی از سرشناسترین آنها اشاره شده است:
vmware
KVM
CITRIX
Microsoft
redhat
CISCO
انواع مجازی سازی
مجازی سازی دسکتاپ فناوری نرمافزاری است که محیط دسکتاپ و نرمافزار کاربردی مرتبط را از دستگاه مشتری فیزیکی جدا میکند که برای دسترسی به آن استفاده می شود.
این مورد را میتوان در رابطه با برنامه و سیستمهای مدیریت نمایه کاربر استفاده کرد که اکنون “مجازی سازی کاربر” نامیده میشود. تا یک سیستم مدیریت جامع دسکتاپ را ارائه دهد.
در این حالت تمام اجزای دسکتاپ مجازی می شوند، که اجازه میدهد تا یک مدل تحویل دسکتاپ بسیار قابل انعطافپذیر و بسیار امنتر ارائه شود. به این ترتیب، VDI به سازمان ها اجازه می دهد تا دسترسی کاربران خود را به انواع سیستم عامل ها بدون نصب آن روی دستگاه فراهم کند. مجازی سازی دسکتاپ به نرم افزار خاصی به نام Hypervisor نیاز دارد.
مجازیسازی استوریج یک ذخیرهسازی متکی به نرمافزار است که در آن دادهها از چندین دستگاه ذخیرهسازی باهم ادغام شده و به عنوان یک دستگاه استوریج واحد به نمایش گذاشته میشود. فناوری مجازی سازی فضای ذخیره سازی نرم افزار را از زیرساخت سخت افزاری آن جدا میکند که این خود باعث انعطاف پذیری و مقیاس پذیری منابع خواهد شد. در علم کامپیوتر، از مجازی سازی Storage برای استفاده از قابلیت های بهتر و ویژگیهای پیشرفتهتر در سیستم های ذخیره سازی دادههای کامپیوتری استفاده میکند.
به طور کلی، یک “سیستم ذخیره سازی” نیز به عنوان یک آرایه ذخیره سازی یا آرایه دیسک یا فیلترینگ شناخته می شود.
سیستم های ذخیره سازی به طور معمول از سخت افزار و نرم افزار خاص همراه با درایوهای دیسک استفاده میکنند. تا ذخیره سازی بسیار سریع و قابل اطمینان برای پردازش و پردازش داده ها فراهم شود.
سیستم های ذخیره سازی پیچیده هستند و ممکن است به عنوان یک کامپیوتر خاص طراحی شده برای ایجاد ظرفیت ذخیره سازی همراه با ویژگی های پیشرفته حفاظت از داده ها تولید شوند.
درایو دیسک تنها یک عنصر در یک سیستم ذخیره سازی، همراه با سخت افزار و نرم افزارهای جاسازی شده ویژه درون سیستم است.
مجازی سازی سرور، مخفی کردن منابع سرور است، از جمله تعداد و هویت سرورهای فیزیکی فردی، پردازنده ها و سیستم عامل ها، از کاربران سرور.
سرپرست سرور از یک برنامه نرم افزاری برای تقسیم یک سرور فیزیکی به محیط های مجازی استفاده می کند.
محیط مجازی گاهی اوقات به نام سرور مجازی خصوصی شناخته می شود، اما آنها نیز به عنوان مهمان، نمونه، ظروف یا شبیه سازی شناخته می شوند. در این فرایند سرور مادر به چندین سرور تقسیم می شود. با مجازی سازی میتوانید چندین سیستم عامل را بر روی یک سرور فیزیکی اجرا کنید و از آنها به عنوان ماشینهای مجازی بسیار کارآمد استفاده نمایید. سرورهای مجازی کاملا مستقل از یکدیگر کار میکنند و هزینههای عملیاتی را کاهش میدهند. مجازی سازی سرور افزایش عملکرد برنامهها و کارایی بیشتر فناوری اطلاعات را به دنبال دارد.
مجازی سازی شبکه به عنوان مجازی سازی خارجی طبقه بندی شده است، ترکیبی از بسیاری از شبکه ها و یا بخش های شبکه به یک واحد مجازی، یا مجازی سازی داخلی، ارائه قابلیت شبکه مانند اجزای نرم افزار در یک سرور شبکه واحد.
در تست نرم افزار، توسعه دهندگان نرم افزار از مجازی سازی شبکه برای تست نرم افزاری استفاده می کنند که در شبیه سازی محیط های شبکه ای هستند که در آن نرم افزار برای استفاده در نظر گرفته شده است.
پهنای باند در فرایند مجازی سازی شبکه میان کانالهای مختلف تقسیم بندی میشود. از این طریق هر کانال به دستگاه و یا سرور خاصی اختصاص داده میشود. این مجازی سازی پیچیدگیهای شبکه را کاهش میدهد و آن را کنترل میکند. مجازی سازی شبکه با بازتولید کامل یک شبکه فیزیکی، تمام تجهیزات فیزیکی شبکه را در یک منبع واحد و مبتنی بر نرم افزار ترکیب میکند. در این حالت برنامهها در یک شبکه مجازی درست مانند یک شبکه فیزیکی اجرا خواهند شد.
مجازی سازی برنامه کاربردی فناوری نرمافزاری است که برنامه های کامپیوتری را از سیستم عامل پایه ای که آن را اجرا می کند محاصره میکند.
یک برنامه کامل مجازی شده به معنای سنتی نصب نشده است اگر چه هنوز همانند آن اجرا شده است.
مجازیسازی برنامه به نرم افزارها اجازه میدهد تا مستقیما از یک سرور به دستگاه کاربر نهایی تحویل داده شوند. مجازیسازی اپلیکیشن درست مانند مجازیسازی دسکتاپ است. در این روش، برنامه از یک سرور به صورت مجازی به کاربر نهایی ارائه میشود. در این فرایند سرور تمام پردازشها را انجام میدهد. در این حالت کاربر تنها از طریق شبکه با برنامه ارتباط دارد و هیچ پردازشی از سمت او صورت نمیپذیرد. علاوه بر این، کاربر از طریق دستگاههای مختلف به برنامه دسترسی خواهد داشت.
منظور از مرکز داده یا Data Center محلی است که تعداد زیادی سرور فیزیکی، روتر و سوئیچ فیزیکی، تجهیزات و مکانیزم های مانیتورینگ، زیرساخت شبکه فیزیکی، تجهیزات ذخیره سازی اطلاعات یا Storage های فیزیکی و … در اختیارتان قرار دارد.
حال وقتی صحبت از Data Center Virtualization یا مجازی سازی مرکز داده می شود یعنی شما تعداد زیادی سرور مجازی غیرقابل لمس، سوئیچ ها و روترهای مجازی، زیرساختارهای شبکه مجازی شده، تجهیزات ذخیره سازی اطلاعات یا Storage های مجازی، ترافیک مجازی، مدیریت ترافیک مجازی، مانیتورینگ مجازی دارید و … که همه آنها توسط یک مجموعه ای به نام مجازی سازی مرکز داده انجام می شود که مثلا مجموعه نرم افزاری VMware VSphere یکی از این پکیج های مرکز داده است.
در این فناوری یک لایه نرم افزاری به نام Hypervisor (برای مثال Hypervisor در ابزار کمپانی VMware با نام ESXi ارائه میشود) بین ماشین های مجازی و سخت افزار قرار میگیرد.
قلب مجازی سازی همان ماشین های مجازی است که یک سیستم عامل به همراه سرویس ها و برنامه کاربردی داخل آن را شامل میشود.
ماشین های مجازی کاملا از هم تفکیک شدهاند و به یکدیگر وابستگی ندارند. وظیفه Hypervisor تخصیص داینامیکی منابع سخت افزاری به ماشین های مجازی در هنگام نیاز آنها و آزاد سازی آنها است.
این شکل که در ابتدا نرم افزار مجازی ساز یا همان Hypervisor برروی سخت افزار سرور نصب می گردد. و سپس در درون آن به تعداد مورد نیاز ماشین مجازی تعریف می گردد.
پس از این مرحله هر ماشین مجازی مانند: یک سخت افزار مستقل عمل میکند. که میتوان بر روی آن سیستم عامل دلخواه را نصب کرده و سپس سرویسها را راه اندازی نمود.
در حالت پیشرفته تر میتوان سخت افزار چندین سرور مختلف را به طور منطقی با یکدیگر جهت مجازی سازی تجمیع نمود. و کل منابع را به صورت تجمیعی در اختیار یک Hypervisor قرار داد.
برخی از افراد به اشـتباه گمـان مـیکننـد مجـازی سـازی تنهـا مختص مراکـز داده یـا دیتـا سـنترهـای بــزرگ مــیباشــد.
در صــورتی کــه ایــن تصــوری کــاملا اشــتباه اســت. شــرکت هــای پیشــرو در این زمینــه، ایـن تکنولـوژی را جهـت اسـتفاده بـرای ردهی وسـیعی از شـبکه هـا طراحـی کـردهانـد.
از شبکه های کوچکی با یک سـرور گرفتـه تـا دیتـا سـنتر هـای بـزرگ بـا ده هـا یـا صـدها سـرور و سـرویس دهنده منتظر. همان طور که پیشـتر نیـز اشـاره شـد مجـازی سـازی بـا مزایـای خـود طیـف گسـترده ای از نیازهــای ســازمان هــا و افــراد را در جهــت اســتفاده بهینــه تــر از منــابع ، صــرفه جــویی و پایــداری سرویس ها مرتفع میسازد.
مزایای مجازی سازی
این راهکار یک روش قوی و کارامد برای کمک به رها شدن از مشکلاتی را فراهم میکنند که هر روز بر سر راه مدیر قرار میگیرند.
حتی اگر تنها یک سرور فایل ساده را به تکنولوژی مجازی شده انتقال دهید، به سرعت به مزایای آن پی خواهید برد. و نهایتا میخواهید که کل مرکز دادهتان را به صورت مجازی درآورید.
در زیر چند نمونه ازمزایای مجازی سازی آورده شده است. که با مطالعه آن پی خواهید برد که با استفاده از آن در شرکت و سازمان خود بسیاری از مشکلات حل خواهد شد.
صرفه جویی در هزینه های مستقیم و غیر مستقیم
پایین آمدن هزینههای نگهداری و نیروی انسانی، Cooling و Powering
پشتیبانی از سیستمها و سرویسهای قدیمی موجود در سازمان
دسترس پذیری بالا (High Availability)
استفاده بهینه از منابع سخت افزاری سازمان و بالابردن بهره وری
تجمیع سرویسهای سازمان در یک یا چند سرور، که باعث ایجاد مدیریت متمرکز و امنیت بالا میشود
تسریع در پیاده سازی سرویسهای مختلف و ایجاد سریع سرویسهای جدید در جهت افزایش کسب و کار
یکپارچه سازی منابع سختافزاری سازمان
ارائه ماشینهای مجازی به جای ماشینهای فیزیکی و اجرای سیستم عاملهای مختلف روی یک هاست فیزیکی