مجازی سازی

اهمیت مجازی سازی

اهمیت مجازی سازی

چرا مجازی سازی سرور مهم است؟

برای درک نقش مجازی سازی در شرکت های مدرن، کمی از تاریخچه فناوری اطلاعات را در نظر بگیرید.
مجازی سازی ایده جدیدی نیست. این فناوری برای اولین بار در دهه 1960 و در دوران اولیه رایانه های بزرگ به عنوان ابزاری برای پشتیبانی از Time-Sharing بود، که منابع سخت افزاری قابل توجهی را برای اجرای چندین Load کاری به طور همزمان تقسیم می کند، ظاهر شد. مجازی‌سازی برای مین‌فریم‌ها مناسب و ایده‌آل بود زیرا هزینه و پیچیدگی قابل‌توجه مین‌فریم‌ها آن‌ها را تنها به یک سیستم عامل محدود می‌کرد.درک این مسئله که سازمان‌ها باید بیشترین استفاده را از سرمایه‌گذاری می‌بردند. محرک اصلی اقتصادی خلق تکنولوژی مجازی سازی بود.

ظهور معماری‌های محاسباتی x86، دستگاه‌های محاسباتی نسبتاً ساده و کم‌هزینه را در دهه 1980 به ارمغان آورد. سازمان‌ها از مین‌فریم‌ها فاصله گرفتند و سیستم‌های کامپیوتری منفرد را پذیرفتند .تا هر سازمانی را به تعداد فزاینده‌ای از رایانه‌های کلاینتی ارائه دهند. از آنجایی که رایانه‌های نوع x86 از نظر پردازش، حافظه و ظرفیت ذخیره‌سازی نسبتاً ساده و محدود بودند، رایانه x86 و سیستم‌عامل‌های آن (OSes) معمولاً فقط قادر به پشتیبانی از یک برنامه واحد بودند. یک کامپیوتر بزرگ مشترک با بسیاری از کامپیوترهای ارزان قیمت جایگزین شد. مجازی سازی دیگر ضروری نبود و استفاده از آن همراه با مین فریم ها در تاریخ محو شد.اما دو عامل ظاهر شد که باعث بازگشت فناوری مجازی سازی به شکل مدرن شد. اول، سخت افزار کامپیوتر به سرعت و به طور چشمگیری تکامل یافت. در اوایل دهه 2000، سرورهای معمولی کلاس سازمانی به طور معمول چندین پردازنده و حافظه و فضای ذخیره‌سازی را پشتیبانی می کردند،که منابع بسیار بیشتری نسبت به مقادیر مورد نیاز اکثر برنامه‌های کاربردی سازمانی ارائه می‌کردند. این منجر به تلف شدن منابع و هدر رفت سرمایه شد. زیرا ظرفیت محاسباتی اضافی  زیادی روی هر سرور استفاده نشده باقی می ماند یافتن یک سرور سازمانی که تنها از 15 تا 25 درصد منابع موجود خود استفاده می کرد، معمول بود.

عامل دوم محدودیت سخت افزاری در امکانات بود. سازمان ها به سادگی سرورهای اضافی را تهیه و مستقر می کردند.زیرا Load کاری بیشتری به مجموعه برنامه های سازمانی اضافه شد. با گذشت زمان، تعداد زیاد سرورهای در حال کار فضای فیزیکی، ظرفیت خنک‌کننده و در دسترس بودن برق مرکز داده را تحت تأثیر قرار می داد.اوایل دهه 2000 نگرانی‌های عمده‌ای در مورد در دسترسی، توزیع و هزینه‌های انرژی داشت بالا می گرفت. روند افزایش تعداد سرورها و هدر رفتن منابع ناپایدار بود.مجازی‌سازی سرور در اواخر دهه 1990 با چندین محصول و خدمات اساسی دوباره ظهور کرد، اما تا زمانی که محصول VMware ESX 1.0 Server در سال 2001 منتشر شد بصورت جدی استقبال نشد،با این محصول سرانجام سازمان‌ها به یک پلتفرم مجازی‌سازی آماده برای نصب سیستم عامل دسترسی پیدا کردند. سال های بعد محصولات مجازی سازی دیگری توسط کمپانی های مختلف ارائه شد.از پروژه  Xen،تا Hyper-V مایکروسافت با ویندوز سرور 2008 و موارد دیگر معرفی شدند. مجازی‌سازی از نظر پایداری و عملکرد به بلوغ رسیده بود و معرفی Docker در سال 2013 عصر کانتینرهای مجازی‌سازی شده را آغاز کرد که سرعت و مقیاس‌پذیری بیشتری را برای معماری‌های کاربردی میکروسرویس در مقایسه با ماشین‌های مجازی سنتی ارائه می‌کرد.

محصولات مجازی سازی امروزی از همان ایده های کاربردی مانند همتای اصلی اولیه خود استفاده می کنند. مجازی‌سازی نرم‌افزار را از سخت‌افزار زیربنایی جدا کرده و محیطی انتزاعی می سازد، و مجازی‌سازی را قادر می‌سازد تا منابع مجازی‌سازی شده را به عنوان نمونه‌های منطقی مجزا تهیه و مدیریت کند.به طور مؤثر یک سرور فیزیکی را به چندین سرور منطقی تبدیل می‌کند، که هر کدام قادر به عملکرد مستقل برای پشتیبانی از چندین برنامه در حال اجرا به طور همزمان هستند.اهمیت مجازی سازی سرور بسیارعمیق است، زیرا به دو مشکلی که محاسبات سازمانی را در قرن بیست و یکم آزار می دهد، می پردازد. مجازی‌سازی تعداد سرورهای فیزیکی را کاهش می‌دهد و سازمان را قادر می‌سازد تا تعداد سرورهای فیزیکی را در مرکز داده کاهش دهد. یا حجم کاری بسیار بیشتری را بدون افزودن سرور اجرا کند. این تکنیکی است به نام ادغام سرور. تعداد کمتر سرور همچنین باعث صرفه جویی در فضای مرکز داده، انرژی و خنک کننده می شود. این اغلب می تواند نیاز به ایجاد امکانات جدید مرکز داده را از بین ببرد.علاوه بر این، پلتفرم‌های مجازی‌سازی به طور معمول قابلیت‌های قدرتمندی مانند مدیریت متمرکز ماشین مجازی، مهاجرت ماشین مجازی (که یک ماشین مجازی در حال کار را قادر می‌سازد به راحتی از یک سیستم به سیستم دیگر منتقل شود) و حفاظت از حجم کار/داده (از طریق پشتیبان‌گیری و اسنپ شات فوری) ارائه می‌کنند.

 مجازی سازی سرور چگونه کار می کند؟

مجازی‌سازی سرور با انتزاع یا جداسازی سخت‌افزار رایانه از تمام نرم‌افزارهایی که ممکن است روی آن سخت‌افزار اجرا شوند، کار می‌کند. این انتزاع توسط یک هایپروایزر، یک محصول نرم افزاری تخصصی، انجام می شود. هایپروایزرهای متعددی در فضای سازمانی وجود دارد، از جمله Microsoft Hyper-V و VMware vSphere. Abstraction اساساً منابع فیزیکی رایانه را شناسایی می کند.از جمله پردازنده ها، حافظه، حجم های ذخیره سازی و رابط های شبکه و نام مستعار منطقی برای آن منابع ایجاد می کند. به عنوان مثال، یک پردازنده فیزیکی را می توان در یک نمایش منطقی به نام CPU مجازی یا vCPU انتزاع کرد. هایپروایزر مسئول مدیریت تمامی منابع مجازی است که انتزاع می کند و تمامی مبادلات داده بین منابع مجازی و همتایان فیزیکی آنها را مدیریت می کند.

مجازی‌سازی از نرم‌افزاری استفاده می‌کند که عملکرد سخت‌افزاری را برای ایجاد یک سیستم مجازی شبیه‌سازی می‌کند، و سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا چندین سیستم عامل و برنامه‌های کاربردی را روی یک سرور واحد اجرا کنند.

قدرت واقعی یک هایپروایزر انتزاع نیست، بلکه آنچه می توان با آن منابع انتزاعی انجام داد،می باشد. یک هایپروایزر از منابع مجازی سازی شده برای ایجاد نمایش های منطقی و مجازی از کامپیوترها یا ماشین های مجازی استفاده می کند.بدین معنی که انگار بجای یک کامپیوتر چند کامپیوتر وجود دارد یک VM به پردازنده های مجازی، حافظه، ذخیره سازی، آداپتورهای شبکه و سایر عناصر مجازی سازی شده  مانند GPU ها  که توسط Hypervisor مدیریت می شود، اختصاص داده می شود. هنگامی که یک هایپروایزر یک ماشین مجازی را ارائه می کند، نمونه مجازی حاصل کاملاً از سخت افزار زیربنایی و سایر ماشین های مجازی که توسط هایپروایزر ایجاد شده اند، جدا می شود. این بدان معناست که یک VM هیچ اطلاعی از رایانه فیزیکی زیربنایی یا هر یک از ماشین های مجازی دیگر که ممکن است منابع رایانه فیزیکی را به اشتراک بگذارند، ندارد. اگر بخواهیم این توضیحات را در یک جمله خلاصه کنیم،هایپروایزور یک دروغگوی بزرگ است که سیستم عامل ها را گول میزند و سروری که در اختیار دارد را تقسیم بندی کرده و بصورت چندین سیستم سخت افزاری در اختیار ماشین های مجازی قرار میدهد.

این جداسازی منطقی، همراه با مدیریت دقیق منابع، یک هایپروایزر را قادر می‌سازد تا چندین VM را در یک رایانه فیزیکی به طور همزمان ایجاد و کنترل کند – با هر VM که می‌تواند به عنوان یک رایانه کامل و کاملاً کاربردی عمل کند. مجازی سازی یک سازمان را قادر می سازد تا چندین سرور مجازی را از یک سرور فیزیکی جدا کند. هنگامی که یک VM ایجاد شد، به مجموعه کاملی از نصب نرم افزار، از جمله سیستم عامل، درایورها، کتابخانه ها و در نهایت برنامه سازمانی مورد نظر نیاز دارد. این یک سازمان را قادر می سازد تا از چندین سیستم عامل برای پشتیبانی از مجموعه وسیعی از بارهای کاری در یک رایانه فیزیکی استفاده کند.محیط انتزاعی فعال شده توسط مجازی سازی به ماشین های مجازی انعطاف پذیری فوق العاده ای می دهد که با رایانه های فیزیکی سنتی امکان پذیر نیست. همه ماشین های مجازی در فضای حافظه فیزیکی کامپیوتر وجود دارند و اجرا می شوند، بنابراین ماشین های مجازی می توانند به راحتی به عنوان فایل های حافظه معمولی ذخیره شوند. این فایل‌های ذخیره‌شده را می‌توان برای ایجاد سریع یا شبیه‌سازی ماشین‌های مجازی در همان سرور یا سرورهای دیگر در سرتاسر سازمان یا برای ذخیره VM در آن نقطه از زمان استفاده کرد. به طور مشابه، یک VM را می توان به راحتی از یک سرور به سروردیگر منتقل کرد، به سادگی با کپی کردن VM مورد نظر از فضای حافظه یک سرور مبدأ به فضای حافظه در سرور مورد نظر و سپس حذف VM اصلی از سرور مبدأ صورت می گیرد. در بیشتر موارد، انتقال می‌تواند بدون ایجاد اختلال در VM یا فضای کاری کاربر انجام شود.اگرچه مجازی‌سازی ایجاد چندین کامپیوتر مجازی از یک کامپیوتر فیزیکی را ممکن می‌سازد، تعداد واقعی ماشین‌های مجازی که می‌توانند ایجاد شوند، توسط منابع فیزیکی موجود در کامپیوتر میزبان،و برنامه‌های کاربردی سازمانی در حال اجرا در آن ماشین‌های مجازی محدود می‌شود. به عنوان مثال، یک کامپیوتر با چهار پردازنده و 64 گیگابایت حافظه ممکن است میزبان حداکثر چهار ماشین مجازی هر کدام با یک vCPU و 16 گیگابایت حافظه مجازی باشد. هنگامی که یک VM ایجاد می شود، می توان منابع انتزاعی اختصاص داده شده به VM را برای بهینه سازی عملکرد ماشین مجازی و به حداکثر رساندن تعداد VM های میزبانی شده در سیستم تغییر داد. که این مورد یکی از مزایای اصلی مجازی سازی می باشد چونکه می توان بنابر نیاز در زمان های مختلف، منابع اختصاص یافته به ماشن مجازی مربوطه را تغییر داد،و یا برنامه ریزی های متعددی برای مدیریت،و تغییر اتوماتیک منابع ماشین مجازی،بر اساس نیاز برنامه های در حال اجرا تنظیم کرد.

به طور کلی، رایانه‌های جدیدتر و غنی‌تر از منابع می‌توانند تعداد بیشتری از ماشین‌های مجازی را میزبانی کنند، در حالی که سیستم‌های قدیمی‌تر یا آن‌هایی که حجم کاری فشرده‌تری دارند، ممکن است میزبان ماشین‌های مجازی کمتری باشند.در بعضی از سیستم های مجازی سازی ممکن است که هایپروایزر مقدار منابع  بیشتری نسبت به آنچه در سرور فیزیکی وجود دارد به ماشین های مجازی اختصاص دهد. عملی به نام تعهد بیش از حد که البته معضلات خاص خود را دارد و اغلب باعث کندی کار سرویس ها و پایین آمدن کیفیت می شود.به عنوان مثال اغلب شرکت های سرویس دهنده وب هاستینگ ازین مقوله استفاده می کنند و مثلا سروری با 24 هسته پردازشی و 256 گیگابایت رم و 2 ترابایت حافظه ذخیره سازی در اختیار دارند. اما به اندازه 30 هسته پردازشی و 300 گیگابایت رم و 2.2ترابایت حافظه ذخیره سازی سرویس اشتراکی به مشتریان ارائه می دهند.که باعث می شود سرویس های بفروش رفته بدلیل کمبود منابع کند شده و کیفیت کاری افت می کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.