مجازی‌سازی چیست و ماشین‌های مجازی چه کاربردی دارند

مجازی‌سازی فرآیند ایجاد یک نسخه مجازی از یک شیء فیزیکی است. این می‌تواند شامل یک سیستم عامل، سرور، شبکه یا حتی یک دستگاه ذخیره‌سازی باشد. مجازی‌سازی به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا منابع خود را به طور کارآمدتر مدیریت کنند و انعطاف‌پذیری بیشتری در نحوه استفاده از آن‌ها داشته باشند.

نرم‌افزارهای مجازی‌سازی در واقع عملکرد سخت‌افزار را برای ایجاد یک سیستم مجازی شبیه‌سازی می‌کنند. مجازی‌سازی به سازمان‌ها اجازه می‌دهند تا چندین سیستم‌عامل و برنامه‌های کاربردی مختلف را بر روی یک سرور مجازی‌سازی اجرا کند.

مجازی‌سازی سیستم‌عامل با استفاده از نرم‌افزاری صورت می‌گیرد که به یک قطعه سخت‌افزار اجازه می‌دهد تا کاربر بتواند چندین ایمیج سیستم‌عامل را به صورت همزمان اجرا کند.

 چرا مجازی‌سازی مهم است؟

با استفاده از نرم‌افزارهای مجازی‌سازی شما می‌توانید با هر منبع سخت‌افزاری که در دسترس‌تان دارید با انعطاف پذیری بیشتری تعامل داشته باشید. سرورهای فیزیکی برق مصرف می‌کنند، فضای ذخیره سازی اشغال می‌کنند و علاوه بر این به تعمیر و نگهداری نیاز دارند. اگر می‌خواهید به منابع سخت‌افزاری دسترسی داشته باشید، باید اغلب در نزدیکی آنها باشید. نرم‌افزارهای مجازی‌سازی با انتزاعی کردن عملکردهای سخت‌افزار به نرم‌افزار تمام این محدودیت‌ها را از بین می‌برد. همچنین، مجازی‌سازی هزینه‌های مربوط به خرید و نگهداری از سرورهای کم استفاده را حذف و در هزینه‌های سازمان شما صرفه جویی می‌کند.

 مجازی‌سازی چیست؟

برای اینکه بتوانید مجازی‌سازی را بهتر درک کنید ابتدا باید با مفاهیم آن آشنا شوید. مجازی‌سازی فرآیندی است که به رایانه اجازه می‌دهد منابع سخت‌افزاری خود را با چندین محیط جداگانه دیجیتالی به اشتراک بگذارد. هر محیط مجازی شده در منابع اختصاص داده شده مانند حافظه، قدرت پردازش و ذخیره سازی شده اجرا می‌شود. با استفاده از مجازی‌سازی، سازمان‌ها می‌توانند بدون راه‌اندازی مجدد بین سیستم‌عامل‌های مختلف روی یک سرور جابجا شوند.

در دنیای مجازی‌سازی ماشین‌های مجازی و‌هایپروایزر دو مفهوم بسیار مهم قلمداد می‌شود.

 ماشین مجازی

ماشین مجازی یک کامپیوتر نرم‌افزاری است که بر روی یک کامپیوتر فیزیکی یا سیستم‌عامل و منابع محاسباتی جداگانه اجرا می‌شود. کامپیوتر فیزیکی ماشین میزبان و ماشین‌های مجازی ماشین مهمان نامیده می‌شوند. ما می‌توانیم چندین ماشین مجازی را بر روی یک ماشین فیزیکی اجرا کنیم. ماشین‌های مجازی توسط یک‌ هایپروایزر از سخت‌افزار کامپیوتر انتزاع می‌شوند.

 هایپروایزر

هایپروایزر یک جزء نرم‌افزاری است که چندین ماشین مجازی را در یک کامپیوتر مدیریت می‌کند.‌ هایپروایزر تضمین می‌کند که هر ماشین مجازی منابع اختصاص داده شده را دریافت می‌کند و در عملکرد دیگر ماشین‌های مجازی اختلالی ایجاد نمی‌کند. ‌هایپروایزر به دو نوع تقسیم بندی می‌شود که عبارتند از:

هایپروایزر نوع ۱

هایپروایزر نوع 1 یا‌ هایپروایزر فلز لخت یک برنامه‌ هایپروایزر است که مستقیماً به جای سیستم‌عامل روی سخت‌افزار رایانه نصب می‌شود. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که این نوع‌ هایپروایزر عملکرد بهتری را داشته باشند و معمولاً توسط برنامه‌های کاربردی سازمانی استفاده می‌شوند. KVM یک‌ هایپروایزر نوع ۱ است که برای میزبانی چندین ماشین مجازی در سیستم‌عامل لینوکس استفاده می‌شود.

هایپروایزر نوع ۲

هایپروایزر نوع ۲ که به عنوان ‌هایپروایزر میزبان نیز شناخته می‌شود بر روی سیستم‌عامل نصب می‌شود.‌ هایپروایزر نوع ۲ برای محاسبات کاربر نهایی مناسب هستند.

 مجازی‌سازی چگونه کار می‌کند؟

نرم‌افزاری به نام‌ هایپروایزر منابع فیزیکی را از محیط‌های مجازی جدا می‌کند. ‌هایپروایزرها می‌توانند بر روی سیستم‌عامل نصب شوند و یا اینکه مستقیماً بر روی سخت‌افزار نصب و اجرا شوند. ‌هایپروایزرها منابع فیزیکی شما را می‌گیرند و آنها را تقسیم می‌کنند تا محیط‌های مجازی بتوانند از آنها استفاده کنند.

برحسب نیاز منابع محیط فیزیکی به بسیاری از محیط‌های مجازی تقسیم می‌شوند. کاربران با استفاده از محیط مجازی با منابع فیزیکی تعامل دارند و محاسبات را اجرا می‌کنند. ماشین مجازی دقیقاً مانند یک فایل در کامپیوتر عمل می‌کند و به راحتی می‌توان آن را بین سیستم‌های مختلف جابجا کرد.

فرآیند مجازی‌سازی مراحل ذکر شده در زیر را دنبال می‌کنند:

۱) هایپروایزرها منابع فیزیکی را از محیط فیزیکی خود جدا می‌کنند.

۲) منابع از محیط فیزیکی برداشت و برحسب نیاز به محیط‌های فیزیکی مختلف تقسیم بندی می‌شوند.

۳) کاربران سیستم با محیط مجازی کار می‌کنند و محاسبات خود را انجام می‌دهند.

۴) هنگامی‌که محیط مجازی اجرا می‌شود، یک کاربر یا برنامه می‌تواند دستورالعملی را ارسال کند که به منابع اضافی از محیط فیزیکی نیاز دارد. در پاسخ به این درخواست،‌ هایپروایزر پیام را به سیستم فیزیکی منتقل و تغییرات را ذخیره می‌کند. 

انواع مختلف مجازی‌سازی

به احتمال زیاد تاکنون مواقعی پیش آمده است که برای نصب ویندوز ‌هارد دیسک خود را به پارتیشن‌های مختلف تقسیم کرده باشید. پارتیشن‌بندی فضای ذخیره‌سازی ایجاد دو یا چند‌هارد جداگانه است. مجازی‌سازی را در واقع می‌توان به ۶ دسته مختلف تقسیم بندی کرد که این دسته‌ها عبارتند از:

1- مجازی‌سازی شبکه (Network Virtualization)

شبکه‌های کامپیوتری متشکل از سخت‌افزارهای متنوع هستند و یک سازمان در مکان‌های جغرافیایی مختلف می‌تواند شبکه‌های مختلف را در کنار یکدیگر داشته باشد تا بتواند یک شبکه سازمانی منسجم داشته باشد.

مجازی‌سازی شبکه فرآیندی است که تمام منابع شبکه را برای متمرکز کردن وظایف اداری ترکیب کند. مدیران می‌توانند این عناصر را به صورت مجازی و بدون دست زدن به اجزای فیزیکی تنظیم و کنترل کنند که تا حد زیادی مدیریت و نظارت بر شبکه را راحت می‌کند.

2- مجازی سازی فضای ذخیره سازی (Storage Virtualization)

عملکرد دستگاه‌های ذخیره سازی فیزیکی مانند ذخیره سازی متصل به شبکه (NAS) و شبکه ذخیره سازی (SAN) را ترکیب می‌کند. شما می‌توانید سخت‌افزارهای ذخیره سازی حتی اگر از فروشندگان مختلف باشد را در یک مرکز داده جمع کنید.

مجازی‌سازی فضای ذخیره سازی از تمام فضای ذخیره سازی شما استفاده می‌کند و واحد بزرگی از فضای ذخیره سازی مجازی را ایجاد می‌کند که با استفاده از نرم‌افزار مدیریت می‌توانید آن را مدیریت کنید.

مدیران فناوری اطلاعات با استفاده از مجازی‌سازی می‌توانند فعالیت‌های ذخیره سازی مانند پشتیبان‌گیری و بازیابی را ساده کنند. چرا که مجازی‌سازی آنها را قادر می‌سازد چندین دستگاه ذخیره سازی شبکه را به صورت مجازی در یک دستگاه ذخیره سازی واحد ترکیب کند.

3- مجازی سازی سرور (Server virtualization)

مجازی‌سازی سرور فرآیند فیزیکی است که یک سرور فیزیکی را به چندین سرور مجازی تقسیم‌بندی می‌کند. این عمل، یکی از مقرون به صرفه‌ترین راهکارها برای استفاده بهینه از منابع سرور و استقرار سایر خدمات است.

4- مجازی سازی داده (Data virtualization)

سازمان‌های مدرن داده‌ها را از چندین منبع جمع آوری کرده و در قالب‌های مختلف ذخیره می‌کنند. آنها همچنین می‌توانند داده‌ها را در مکان‌های مختلف ذخیره سازی کنند. مجازی‌سازی داده یک لایه نرم‌افزاری بین این داده‌ها و برنامه‌هایی که به این داده‌ها نیاز دارند ایجاد می‌کند. ابزارهای مجازی‌سازی داده درخواست داده از یک برنامه را پردازش می‌کنند و نتایج را در قالب مناسب برمی‌گرداند. بنابراین، سازمان‌ها از مجازی‌سازی داده برای افزایش انعطاف پذیری به منظور یکپارچه سازی و پشتیبانی از تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده می‌کنند.

5- مجازی سازی دسکتاپ(Desktop virtualization)

اکثر سازمان‌ها دارای کارکنانی غیرفنی هستند که از سیستم‌عامل دسکتاپ برای اجرای برنامه‌های تجاری خود استفاده می‌کنند. از مجازی‌سازی دسکتاپ می‌توانید برای اجرای سیستم‌عامل‌های مختلف دسکتاپ بر روی ماشین مجازی استفاده کنید که تیم‌های شما می‌توانند از راه دور به آنها دسترسی داشته باشند. مجازی‌سازی دسکتاپ مدیریت دسکتاپ را بهینه و در هزینه‌های سخت‌افزاری صرفه جویی می‌کند.

6- مجازی سازی برنامه (Application virtualization)

مجازی‌سازی برنامه‌ها این امکان را فراهم می‌آورد که برنامه‌ها بر روی سیستم‌عامل‌های دیگر نیز قابل اجرا باشند. به عنوان مثال کاربران می‌توانند یک برنامه مایکروسافت ویندوز را روی یک دستگاه لینوکس بدون اینکه تغییر در پیکربندی آن ایجاد شود اجرا کنند. برای دستیابی به مجازی‌سازی اپلیکیشن مسیرهای زیر را دنبال کنید:

Application streaming: کاربران برنامه را از یک سرور راه دور پخش می‌کنند، بنابراین در صورت نیاز فقط روی دستگاه کاربر نهایی اجرا می‌شود.

Server-based application virtualization: کاربران می‌توانند از طریق مرورگر یا رابط مشتری خود به برنامه راه دور بدون نصب آن دسترسی داشته باشند.

Local application virtualization: کد برنامه را می‌توان بدون تغییر بر روی همه سیستم‌عامل‌ها اجرا کرد.

 مزایای مجازی‌سازی

از مزایای استفاده از مجازی‌سازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

هزینه پایین: مجازی‌سازی میزان سرورهای مورد نیاز برای یک شرکت و مرکز داده را کاهش می‌دهد. این امر هزینه کلی خرید و نگهداری مقادیر زیاد سخت‌افزار را کاهش می‌دهد.

تست آسان تر: تست کردن در یک محیط مجازی پیچیدگی کمتری نیاز دارد. حتی اگر اشتباه بزرگی در آن رخ داده باشد تست کردن نیازی به توقف و بازگشت به ابتدا ندارد.

پشتیبان‌گیری سریع‌تر: پشتیبان گیری را هم می‌توان از سرور مجازی و هم از ماشین مجازی انجام داد. عکس‌های فوری به طور خودکار در طول روز گرفته می‌شوند تا تضمین کنند که همه داده‌ها به روز هستند.

بهره‌وری بهبود یافته: منابع فیزیکی کمتر نیاز به صرف زمان کمتری برای مدیریت و نگهداری نیاز دارند. کارهایی که ممکن است در یک محیط فیزیکی به صرف روزها و هفته‌ها وقت نیاز داشته باشد در محیط مجازی تنها چند دقیقه زمان می‌برد. بنابراین، کارکنان می‌توانند وقت خود را برای کارهای بهینه‌تری اختصاص دهند.

محدودیت‌های مجازی‌سازی

قبل از استفاده از یک محیط مجازی، نیاز است تا مقدمات آن برآورده شود. سرمایه‌گذاری لازم در نرم افزار مجازی سازی و همچنین سخت افزارای که ممکن است برای مجازی مورد استفاده قرار گیرد، می تواند پرهزینه باشد. اگر سخت‌افزارها بیشتر از 5 سال قدمت داشته باشند، باید بودجه کافی برای ارتقا آنها در نظر گرفته شود.

ایجاد محیط مجازی سازی نیاز به زمان دارد و در برخی مواقع نیاز به آموزش کارکنان احساس می‌شود. اجر و کنترل محیط مجازی نیاز به این دارد که هر یک از کارکنان IT آموزش‌های لازم را دیده باشند و تخصص در زمینه مجازی‌سازی داشته باشند. علاوه بر این، برخی از برنامه‌ها در محیط مجازی به خوبی اجرا نمی‌شوند.

همچنین امکان خطرات امنیتی با مجازی سازی بیشتر می‌شود. داده‌های یک سازمان همواره از اهمیت خاصی برخوردارند بنابراین، به هدف مشترک بسیاری از حملات سایبری تبدیل شده است. امکان نقض داده در استفاده از مجازی‌سازی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.