مجازی سازی و رایانش ابری در یک نگاه

مجازی سازی:تکنولوژی است که امکان تخصیص منابع سخت افزاری (پردازنده، حافظه، فضا، کارت شبکه و ….) را به چندین سیستم عامل فراهم می‌کند.

ماشین مجازی یا VM)Virtual Machine) به نرم افزاری اطلاق می گردد که اجرای مجازی سازی را بر عهده گرفته است. هر ماشین مجازی می تواند شامل سیستم عامل، سخت افزار و نرم افزار اختصاصی خود باشد. ماشین های مجازی، مستقل از سکوی سخت افزاری یا سیستم عامل اولیه به فعالیت خود ادامه می دهند. زیرا دراغلب سیستم های مجازی ساز، یک لایه جدا کننده به نام فوق ناظر- Hypervisor-میان سیستم عامل میهمان (مجازی) و سخت افزار یا منابع فیزیکی موجود قرار می گیرد. کارفوق ناظر،  ایجاد یک دید مستقل مجازی از سخت افزار یا منابع است. فوق ناظر،باعث می شود ماشین های مجازی از دید یکدیگر پنهان بمانند و هر ماشین مجازی تصور کند تمام سخت افزار یا منابع لازم را در اختیار گرفته است. دو نمونه اصلی ازفوق ناظروجود دارد :

–          تمام سخت افزاری (Bare-Metal)

–          میزبانی شده ( Hosted )

روش اول استفاده از یک زیربنای مجازی است. در این روش لایه مجازی سازی به صورت مستقیم بر روی سخت افزار نصب می‌شود. ناظر به طور کامل بر تمام سخت افزار و دستگاه های متصل به سرور میزبان احاطه دارد و هر گونه کنترل یا نظارتی که امکان تعریف آن باشد را می‌تواند انجام دهد. این روش مجازی سازی با استفاده از VMware vSphere، XenServer و Microsoft Hyper-v قابل پیاده سازی است.

مجازی سازی نوع ۱

در روش دوم مجازی سازی سرورها ، لایه مجازی سازی بر روی یک سیستم عامل واسط نصب می‌شود و این لایه به طور غیر مستقیم از سخت افزار سیستم استفاده می‌کند. در این روش امکان کنترل سخت افزار وجود دارد اما در این محیط، مجازی سازی به شکلی بسیار محدودتر و با سرعت پایین ‌تری امکان پذیر است. با استفاده از نرم افزارهایی مانند VMware Server، Virtual PC و Virtualbox می‌توان مجازی سازی نوع دوم را اجرا کرد.

مجازی سازی نوع۲

انواع مجازی سازی سخت افزار :

سه نوع از مجازی سازی سخت افزار را در زیر بررسی می کنیم :

Full/Native Virtualization

معماری های x86 دارای یک رویه دسترسی بودند که به سیستم عامل اجازه دسترسی در دو سطح هستهو privileged  mode را می دادند . اپلیکیشن ها نیز در مدهای user space و unprivileged mode اجرا می شدند و در نتیجه برنامه ها امکان دسترسی مستقیم به cpu و یا حافظه را نداشتند . در معماری های جدید مادربوردها و cpu های Intel وAMDقابلیتی به نام intel-vt و AMD-V ایجاد شده است که به cpu اجازه می دهد همه دستورات را درunprivileged virtual machine اجرا کند و به نرم افزارها اجازه می دهد که از مزایا و قابلیت های آن به صورت مستقیم بهره مند شوند.

Full یا native نوعی از مجازی سازی می باشد که به صورت کامل مهمانها را ایزوله می کند. در این حالت سخت افزار ماشین مجازی از طریق API هایی که تعریف می کند ، به ماشین های مجازی اجازه دسترسی مستقیم به سخت افزار را می دهد.

Full/Native Virtualization

مزایا : در نتیجه دسترسی مستقیم به شتاب دهنده های سخت افزاری ، سرعت ماشین مجازی ها و توان پردازشی افزایش خواهد داشت.

معایب : این نوع تخصیص منابع باعث محدودیت تعداد ماشین مجازی با توجه به سخت افزار مورد استفاده خواهد بود.

تکنولوژی های مورد مثال xen, kvm, MSHypervisor, Virtual iron, VMware

Emulation

در این حالت سخت افزار ماشین مجازیبه صورت کامل شبیه سازی می شود و ماشین مجازی هابه صورت کامل می توانند روی ( هرنوع معماریcpuای) سیستم نصب گردند مثال این نوع سیستم مجازی سازی Microsoft’s VirtualPC, WinE, VirtualPC for Mac, QEMU می باشند.

Emulation

مزایا : مستقل از معماری سخت افزار عمل می کند.

معایب : سربار بالای واسط ارتباطی بینمیزبانو ماشین مجازی، که منجربه کندی زیادماشین های مجازی می شود.

Para-virtualization

این نوع مجازی سازی نوعی از پلت فرمی است که بسیار شبیه به نوع emulation می باشد و تفاوت آن با emulation در این است که با ایجاد تغییرات روی ماشین مجازی ها از طریق API هایی که دارد با سخت افزار ارتباط بر قرار می کند در نتیجه در این نوع تکنولوژی ،ماشین مجازی ها می بایست قابلیت تغییر دادن داشته باشند وسورسها در دسترس باشند . در حال حاضر می توان ازمهمانهای BSD و linux روی این نوع مجازی سازی استفاده کرد.مثال این نوع تکنولوژیXen می باشد.

Para-virtualization

مزیت ها :به دلیل تغییراتی که در سطح هسته سیستم عامل های مهمان ایجاد می کند ، می تواند مدیریت خوبی روی swap و memory allocation داشته باشد. همچنین می  تواند به فرایند بوت سیستم های مهمان نیز دسترسی داشته باشد.

معایب : الزام در تغییر پذیر بودن سیستم عامل های مهمان ، ایجاد محدودیت می کند.

در پایان ذکر این نکته الزامی است که مجازی سازی و رایانش ابری در طول هم قرار دارند . رایانش ابری ، گسترش سطح بالایی از مجازی سازی است . در واقع رایانش ابری ، گسترش مجازی سازی در همه لایه ها (نرم افزاری ، سخت افزاری ، سرور ، پایگاه داده ، شبکه و …) می باشد .

برای مشاوره رایگان در مورد مجازی سازی با ما تماس بگیرید   ۰۲۱۸۸۷۲۹۶۰۰