VMWARE

مجازی سازی 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:

1. Host Machine: به ماشینی که مجازی ساز بر روی آن نصب می‌شود.
2. 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

1. 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.
2. 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:

1. Server Virtualization >> Exsi, vCenter, Hyper-V (Windows), Citrix Server
2. Desktop Virtualization >> VDI Horizon (VMware), Remote App.
3. Application Virtualization >>  Xen App, App-V
4. Network Virtualization >> SDN, NFV
5. Storage Virtualization >>
6. 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.

1. 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

2. 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

1. 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.

2. 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.

کارت شبکه که آنرا با عنوان NIC (Network Interface Card) شناخته می‌شود، نقش مهمی را در اتصالات سرور و کامپیوتر در شبکه و با یکدیگر ایفا می‌کند. دارای یک یا چند پورت از قبیل RJ45، SFP می‌باشند. وظیفه کارت شبکه ارسال سیگنال در لایه فیزیکی و داده در لایه شبکه می‌باشد.

NIC Teaming: این اصطلاح به معنای جفت کردن یا تیم سازی کارتهای شبکه با یکدیگر و در مجازی سازی توسط مدیران شبکه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد که با استفاده از آن می‌توانند از ترکیب چندین آداپتور فیزیکی شبکه با یکدیگر به یک کارت شبکه

از جمله مشخصات این قابلیت افزایش پهنای باند شبکه بواسطه همکاری کارتهای شبکه با یکدیگر است. از جمله مهترین مزیت و قابلیت این روش این است که در صورتیکه یک کارت شبکه از کار بیوفتد سایر کارتهای شبکه سرور به سادگی می‌توانند وظیفه خود را انجام دهند که با استفاده از مجازی سازی آدرس آی‌پی و پیکربندی کارت شبکه معیوب صورت می‌پذیرد.

vNIC (Virtual NIC) چیست؟

در حالت معمولی برای اتصال توسط کابل به تجهیزات شبکه، به کامپیوتری که دارای کارت شبکه (NIC) باشد نیازمند هستیم. در دنیای مجازی سازی (Virtual) نیز دقیقا به همین صورت است با این تفاوت که در این بین کابلی جهت اتصال وجود ندارد. به شکل زیر دقت کنید.

همان طور که در شکل فوق ملاحضه می‌شود Virtual Machines های نصب شده در سرور توسط کارت‌های شبکه مجازی با Virtual Switch در ارتباط بوده و سوئیچ مجازی نیز بصورت مجازی با کارتهای اصلی سرور فیزیکی (vmnic) در ارتباط است که در نهایت توسط کابل با شبکه فیزیکی از قبیل روتر، سوئیچ، فایروال و … در ارتباط می‌باشد.

PG (Port Group) چیست؟

پورت گروپ به گروه بندی پورت‌های منطقی (Logical) ماشین‌های مجازی بر روی vSwitch گفته می‌شود. لازم به ذکر است VM های موجود بر روی یک پورت گروپ میتوانند با سایر ماشین‌های مجازی دیگر و یا ماشین‌های فیزیکی ارتباط داشته باشند. ذکر این نکته ضروری است که VM Port Group در vSwitch ایجاد می‌شود.

vSwitch چیست؟

روش اتصال ماشین‌های مجازی (VM) مشابه اتصال ماشین‌های فیزیکی با یکدیگر است با این تفاوت که VMها از سوئیچ و آداپتورهای مجازی برای برقرای ارتباط با شبکه فیزیکی استفاده می‌کنند. سوئیچ مجازی جهت اتصال بین ماشین‌های مجازی و ماشین مجازی و فیزیکی استفاده می‌شود که خود از NICهای هاست سرور Esxi جهت اتصال به شبکه فیزیکی استفاده می‌کند.

انواع سوئیچ مجازی:

VSwitchها در حالت کلی به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند:

1. سوئیچ‌های مجازی استاندارد که آنرا با Standard Virtual Switch می‌شناسیم و بر روی هاست Esxi پیکربندی شده و بصورت پیش فرض دارای 120 پورت است. حداکثر تعداد پورتها در هر هاست Esxi برابر 4096 می‌باشد. با توجه به تعریف فوق الذکر، از جمله وظایف سوئیچ مجازی، برقراری ارتباط بین ماشین‌های مجازی درون آن هاست و همچنین ارتباط ماشین مجازی درون Host با خارج از هاست توسط Uplink است.
2. سوئیچ‌های مجازی توزیع شده یا dvSwitch که با Distributed Virtual Switch شناسایی شده و دارای رابط مدیریت متمرکز است. در سرورهای vCenter کاربرد دارد تا از این طریق تنظیمات یکسانی را برای هاست‌های Esxi تعریف شده در Datacenter اعمال نموده و بدین ترتیب مدیریت زیرساخت‌های مجازی بزرگ را تسهیل می‌نماید. حداکثر مقدار پورت در هر dvSwitch برابر 60000 است.

Distributed vSwitch ابتدا از طرف vCenter کانفیگ و سپس بر روی Esxi، Assign می‌شود. این بدان معناست که چنانچه کانفیگی را بر روی این سوئیچ انجام دهیم، انگار بر روی تمام هاست‌های Esxi انجام داده‌ایم. چون تمام Hostها یک سوئیچ را می‌بینند. ضمن اینکه میتوان تنظیمات و Config های بیشتری را نسبت به Standard vSwitch انجام داد. لازم به ذکر است که علاوه بر دو سوئیچ مذکور که بصورت پیش فرض بر روی vCenter موجود است، میتوان از سوئیچ سایر شرکتهای دیگر همانند Cisco با ارائه سوئیچ Nexus 1000v که بصورت یک Appliance ارائه می‌شود بهره برد.

با توجه به مطالب بیان شده ذکر این نکته ضروری است که vSwitch یک مفهوم مجازی است. VMهای درون Host Esxi میتوانند بصورت مجازی از طریق vSwitch به یکدیگر وصل شده، اما چنانچه قرار باشد این VMها با شبکه فیزیکی (بعنوان مثال سرویس دهیActive Directory به Clientهای سازمان) ارتباط برقرا کنند این ارتباط از طریق Uplink ای که vSwitch را به Physical Switch متصل میکند صورت می‌پذیرد. Uplink ی سرور همان کارت‌های شبکه فیزیکی هستند که بر روی سرور Esxi موجود و با سوئیچ فیزیکی در ارتباط هستند.

برای vSwitchها ما با دو مفهوم کلی سر و کار داریم:

1. VM Port Group: برای اینکه درک صحیح‌تری از این موضوع داشته باشم، بهتر است در ابتدا آنرا با ذکر مثالی بیان کنم. همانطور که می‌دانید میتوان در سوئیچ‌های سیسکو و سایر سوئیچ‌های Management می‌توان از قابلیتی به نام دسته‌بندی لایه دویی پورتهای سوئیچ استفاده نمود که آنرا با نام Vlan می‌شناسیم. عملیات سوئیچینگ در مجازی سازی نیز به همین منوال است. برای اتصال VMها به یک سوئیچ استاندارد، می‌بایست دارای قابلیتی به نام VM Port Group باشد که همان دسته بندی لایه دویی پورتهای سوئیچ، در حالتی که VMها به آن متصل می‌شوند، است و جهت مدیریت ترافیک VMهای درون یک Esxi صورت می‌پذیرد.
2. VM Kernel Port: چنانچه بخواهیم خود سرور Esxi دارای ارتباطات شبکه‌ای همانند ارتباط از طریق Web Base جهت انجام تنظیمات، اتصال به یک استوریج و … باشد، ترافیک‌هایی از این قبیل توسط بخشی به نام VMKernel Port مدیریت می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که مدیریت ترافیک‌های مربوط به Esxi Server میشود VMKernel Port.

DRS چیست؟

Distributed Resource Scheduler یکی از قابلیتهای جذاب مجازی سازی شرکت VMware استفاده از این قابلیت میباشد. در زمان ساخت ماشین مجازی بر روی host Esxi، میتوان منابعی را در اختیار VMها قرارداد. حال اگر در این بین VMای دچار کمبود منابع شود، در حالیکه سایر VMهای موجود در آن Host از تمام منابع تخصیصی (RAM, CPU) استفاده نکرده باشند بصورت اتوماتیک این منابع از سایر VM های موجود بر روی آن Host قرض گرفته می‌شود و پس از انجام کار مجدداً در اختیار سایر Hostهای دیگر قرار می‌گیرد و چنانچه منابعی یافت نشود با استفاده از قابلیت vMotion، آن VM بصورت اتوماتیک و بدون وقفه به هاست دیگری انتقال پیدا می‌کند.

VMotion چیست؟ در حالت کلی و ساده به عملیات انتقال یک ماشین مجازی (VM) از روی یک هاست (Esxi) به روی هاست دیگر بدون هیچگونه Downtime، گفته می‌شود.

باید توجه داشت که قابلیت vMotion بر روی Esxi وچود نداشته و از قابلیتهای vCenterمی‌باشد.

از کاربردهای vMotion میتوان به جابه‌جایی ماشین‌های مجازی (VM) از روی یک سرور Esxi  به سرور Esxi دیگر بدلیل کمبود منابع، رفع مشکلات سخت افزاری یا ارتقاء سرور و … اشاره نمود. برای استفاده از این قابلیت VMها باید درون یک Cluster باشند.

در شکل فوق یک اصطلاح دیگری را با نام Storage vMotion ملاحضه میفرمایید. اگر بخواهم بصورت خیلی خلاصه این قابلیت را تشریح کنم در vMotion فقط فایلهای مربوط به تنظیمات VM و محتویات RAM ماشین مجازی موجود بر روی سرور Host منتقل می‌شود و هارددیسکهای مجازی انتقال پیدا نمیکند. در حالیکه در Storage vMotion فایل سیستم‌ها و هارددیسک‌های مجازی و تمام مواردی که در vMotion منتقل می‌شدند، انتقال پیدا میکنند. ذکر این نکته لازم و ضروری است که برای پیاده سازی هر دو حالت نیاز به SAN Storage داریم با این تفاوت که در vMotion یک SAN Storage کفایت می‌کند ولی در Storage vMotion حداقل نیازمند به دو یا بیشتر SAN Storage هستیم.

DPM (Distributed Power Management) چیست؟

این موضوع را بیشتر در کشورهای توسعه یافته و صنعتی بدلیل اهمیت و صرفه‌جویی در مصرف برق در Datacenterها شاهد هستیم. اساس کار این تکنولوژی بدین صورت است که میتوان بعد از زمان مشخصی در روز که شاهد کاهش باری سرورها هستیم، بصورت کاملاً اتوماتیک VMهایی مشخص را بر روی یک یا چند Esxi منتقل نمود و سایر هاست‌های Esxi تا زمان اوج بار کاری در حالت Standby نگه‌داری شوند. با این کار علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف برق، عمر Esxiها نیز افزایش خواهد یافت.

 HAچیست؟

High Availability Cluster، HA Cluster و Failover Cluster همگی دارای یک معنی بوده که با فعال نمودن آن بر روی کلاستر مورد نظرمان، قادر خواهیم بود از قابلیتی با نام FT یا به عبارتی Fault Tolerance (تحمل خطا) استفاده کنیم.

Load Balance چیست؟

به تقسیم بار بر روی سرورهای Esxi گفته می‌شود که با استفاده از آن میتوان از حداکثر توان سخت افزاری سرورها استفاده نمود. مدیریت منابع در این روش توسط VMware DRS صورت می‌پذیرد.