مجازی سازی (Virtualization) چیست؟

مجازی سازی (Virtualization) در علم کامپیوتر، تکنولوژی است که هدف اصلی آن استفاده بهینه از منابع سخت افزاری سرورها شامل CPU، RAM، H.D.D و … می‌باشد بصورتیکه میتوان با توجه به منابع موجود تعدادی ماشین مجازی (VM) را بر روی سرور نصب نمود تا ضمن صرفه‌جویی در هزینه‌ (مقایسه با حالتی که به ازای هر سرویس نیازمند یک کامپیوتر بودیم) بتوان مدیریت قابل قبولی در ارائه سرویس و خدمات کاربران داشت.

در مجازی سازی با دو مفهوم کلی سر و کار داریم:

Host Machine: به ماشینی که مجازی ساز بر روی آن نصب می‌شود.
Guest Machine: به ماشین مجازی (VM) گفته می‌شود

هایپروایزر (Hypervisor)

نرم افزاری که بر روی سخت افزار نصب شده و لایه مجازی ساز را ایجاد می‌کند که توسط آن می‌توان ماشین‌های مجازی (VM) را تعریف نمود و منابع فیزیکی را مدیریت نمود. پس میتوان نتیجه گرفته که هایپروایزر یکی از مهمترین مؤلفه‌ها در مجازی سازی می‌باشد.

با توجه به تعریفی که از هایپروایزر داشتیم بصورت کلی دو نوع هایپروایزر وجود دارد که بسته به نیازمان میتوانیم از آنها استفاده کنیم.

همانطور که در شکل فوق ملاحضه می‌شود دو نوع (Type) معماری مختلف Hypervisor داریم

هایپروایزر نوع یک: اصلی‌ترین نوع هایپروایزر بوده و با نام Bare-Metal نیز شناخته می‌شود. بصورت مستقیم بر روی سخت افزار میزبان Host نصب شده و منابع سخت افزاری سرور را مدیریت می‌کند. لازم به ذکر است تخصیص منابع به ماشینهای مجازی (VM= Virtual Machine) از همین طریق صورت می‌پذیرد. معروف‌ترین آن VMware vSphere ESXi می‌باشد.
هایپروایزر نوع دو: بعنوان یک نرم افزار کاربردی بصورت مستقیم بر روی سیستم عامل نصب شده و منابع سخت افزاری سیستم عاملی که بر روی آن نصب شده است را برای VMهای نصب شده در آن بصورت مجازی پیاده سازی می‌کند. از معروف‌ترین هایپروایزرهای نوع دوم می‌توان به VMWare Workstation و Virtual Box اشاره نمود.

حال که با تعریف هایپروایزر آشنا شدیم، ذکر این نکته ضروری است که از جمله تفاوت بین نوع اول و دوم در نوع دوم (Hosted Architecture) بدلیل نصب مستقیم بر روی OS وابسته به سیستم عامل بوده و چنانچه سیستم عامل با مسئله‌ای مواجه شود بر روی سیستم عامل‌های Guest که نقش VM را بازی می‌کنند نیز تأثیر می‌گذارد.

انواع Virtualization:

Server Virtualization >> Exsi, vCenter, Hyper-V (Windows), Citrix Server
Desktop Virtualization >> VDI Horizon (VMware), Remote App.
Application Virtualization >> Xen App, App-V
Network Virtualization >> SDN, NFV
Storage Virtualization >>

مجازی سازی سرور:

این مجازی سازی که اصطلاحاً به آن مجازی سازی سخت افزار نیز گفته می‌شود بصورت گسترده در مراکز داده (Datacenter) استفاده می‌گردند. در این مجازی سازی سیستم عامل (OS)های گوناگون، بصورت کاملاً مستقل از یکدیگر، از منابع (Resource)های یک سرور فیزیکی بطور مشترک استفاده می‌کنند. مزیت این روش کاهش تعداد سرورهای فیزیکی موجود است. بعبارت دیگر بجای اینکه برای هر سرویسی یک سرور تعبیه شود و از درصد کمی از منابع آن استفاده شود با استفاده از این قابلیت می‌توان تعدادی سرویس را با یکدیگر بر روی یک سرور نصب نمود و از منابع سرور مورد نظر استفاده بهینه بعمل آورد. در شکل زیر نمونه ای از مجازی سازی سرور مشاهده می‌شود.

مجازی سازی Desktop یا VDI:

در گذشته نه چندان دور ما به ازای هر کاربر یک کامپیوتر با سخت افزاری معین و مشخص داشتیم که محل ذخیره اطلاعات توسط کاربر نیز همان سیستم کامپیوتری بود که توسط سازمان در اختیار فرد قرار داشت. باید توجه داشت که بعنوان مثال اگر سازمان دارای 100 کاربر بود، این یعنی اطلاعات در 100 جای مختلف ذخیره می‌شد که ضمن عدم Backup گیری، کاربران قادر به حفظ و امنیت اطلاعات اساسی در مقابل ویروسهای شبکه ای نبودند. لذا سیستمی ارائه شد که ضمن حفظ امنیت و نگهداری از اطلاعات کاربران در خرید سخت افزار نیز صرفه جویی بعمل آید و برای حفظ و امنیت اطلاعات کاربران، داده‌ها بصورت متمرکز بر روی سرور مرکزی ذخیره گردد و همچنین عملیات پشتیبان گیری بسهولت صورت پذیرد. با توجه به مطالب فوق الذکر مزایای VDI بصورت خلاصه بیان میشود:

1-2- تمرکز داده‌ها در فضای ذخیره ساز امن.

2-2- یکپارچه سازی محیط کاری کاربران: بر خلاف مدل قدیمی که به ازای هر کاربر یک سیستم و نرم افزار داشتیم، در این روش به ازای هر بخش یک یا تعدادی ماشین که کاربران به آن دسترسی دارند.

3-2- مدیریت مؤثر داده‌ها توسط ادمین شبکه سازمان: ذخیره سازی داده‌ها در دیتاسنتر بر خلاف روشهای سنتی که به ازای هر کاربر یک هارد بر روی سیستم وجود داشت.

4-2- کاهش قابل ملاحظه در مصرف انرژی: این مورد را با ذکر مثالی بیان میشود. فرض کنید در سازمانی 200 عدد کامپیوتر که هر کدام 300 وات برق مصرف می‌کنند وجود دارد. مجموع مصرفی این تعداد کامپیوتر حدوداً برابر با 60000 وات مصرف می‌شود که رقم بسیار بالایی است. حال اگر بجای هر کیس کامپیوتری، Thin Client که 40 وات مصرف دارند قرار گیرد، وات مصرفی در نهایت با سه عدد سرور جهت پاسخگویی به نیازهای کاربران با 600 وات مصرف برق در نهایت برابر 9800 وات خواهد بود

مجازی سازی برنامه (Application Virtualization) :

برای درک راحت‌تر این موضوع بهتر است آنرا با مثالی شروع کنیم. شرکتی را با تعداد 300 کاربر در نظر بگیرید که نیازمند نصب یا بروزرسانی نرم افزاری همچون Office 2021 است. در چنین حالتی شما می‌بایست این نرم افزار رو بر روی تعداد 300 کامپیوتر نصب و تنظیمات مربوطه را انجام دهید، در حالیکه در حالت مجازی سازی نرم افزار یکبار نرم افزار مورد نظر را بر روی سرور نصب نموده و کاربران میتوانند از طریق یک آدرس URL که در اختیار آنان قرار می‌گیرد به نرم افزار مورد نظر دسترسی داشته باشند. لازم به ذکر است در این حالت محل ذخیره سازی فایلهای کاربران می‌تواند فضای تخصیص داده شده از سمت ادمین شبکه و بر روی سرور باشد.

با توجه به شکل فوق چنانچه نرم افزارهای مورد نیاز کلاینت‌ها بر روی سرور مرکزی نصب شده و هر کاربر به نرم افزار مورد نظر خود از طریق شبکه دسترسی دارد. از معروفترین نرم افزارهای مجازی

مجازی سازی شبکه (Network Virtualization):

یکی دیگر از انواع مجازی سازها بوده که آن بخش مجازی (نرم افزاری) شبکه از تجهیزات سخت افزاری شبکه جدا شده که وظیفه آن مدیریت کنترل سرویس‌ها و منابع شبکه می‌باشد و بدین صورت می‌توان از حداکثر توان شبکه استفاده نمود.

مجازی سازی Storage:

در این مجازی سازی با استفاده از تعدادی از دیسک‌های فیزیکی بصورت مجازی و منطقی می‌توان آنها را تحت یک واحد ذخیره سازی با نام Raid درآورد. از جمله مزایای آن میتوان به افزایش قابلیت اطمینان و کارآیی، امکان کم و اضافه نمودن فضای Storage به سادگی، افزایش دقت در حفظ و امنیت داده و اطلاعات.