مجازی سازی چیست؟ آشنایی با انواع مجازی سازی!

مجازی سازی چیست؟ یکی از مباحث جدید و مهمی که در مبحث مدیریت منابع سرور و شبکه مطرح می‌شود، مجازی سازی است. مجازی‌ سازی در واقع به این معنی است که یک نسخه مجازی از یک شی واقعی ساخته شود. شما می‌توانید از هر بخش یک سرور چه سخت‌ افزار و چه نرم‌ افزار یک نسخه مجازی تهیه کرده و همچنین یک شبکه اینترنتی را مجازی‌ سازی کنید.

در واقع تکنولوژی مجازی سازی به این دلیل ساخته و ایجاد شده است که بتوان مدیریت آسان‌تر و بهتری بر روی منابع سخت افزاری داشت.

در این مقاله به این سوال پاسخ می‌دهیم که مجازی سازی چیست و مزایا، انواع و راه حل های مجازی سازی و اینکه چگونه می تواند به شما در دستیابی به اهداف کسب و کارتان کمک کند را توضیح خواهیم داد.

مجازی سازی چیست؟

مجازی سازی چیست؟ مجازی‌سازی یک فناوری است که به شما امکان می‌دهد با استفاده از منابعی که به سخت ‌افزار متصل هستند، ;کارهای متعددی انجام دهید. این فناوری به شما امکان می‌دهد تا با توزیع قابلیت‌های یک ماشین فیزیکی بین تعدادی از کاربران، از ظرفیت کامل یک ماشین فیزیکی استفاده کنید.

به عبارت دیگر، تصور کنید 3 سرور فیزیکی با اهداف بخصوصی برای هر یک از آنها دارید. یک سرور پست الکترونیکی، دیگری یک وب سرور و نهایتا یک سرور که برنامه‌های داخلی را اجرا می‌کند. هر سرور از حدود 30٪ ظرفیت خود استفاده می‌کند که فقط کسری از پتانسیل آن است. اما از آنجایی که برنامه‌های قدیمی برای فرایندهای داخلی شما مهم هستند، باید آنها را در کنار سومین سروری که آنها را میزبانی می‌کند نگه دارید. در گذشته چنین اتفاقی می‌افتاد. اجرای وظایف مخصوص بر روی سرورهای جداگانه اغلب آسان تر و قابل اعتمادتر بود؛ هر سرور یک سیستم عامل داشت و یک وظیفه را انجام می‌داد. در گذشته دادن چندین مغز به یک سرور آسان نبود. اما با مجازی سازی، می‌توانید یک سرور فیزیکی یا اختصاصی را به 2 یا چند سرور مجازی منحصر به فرد تقسیم کنید که می‌توانند وظایف مستقل از هم را انجام دهند. این سرورها کارایی همان سرور فیزیکی را دارند، با این تفاوت که از حجم منابع نسبتا کم‌تر و قیمت مناسب‌تری برخوردار هستند.

با در نظر گرفتن امنیت، می‌توانید سرور اول را دوباره تقسیم کنید تا بتواند وظیفه دیگری را انجام دهد. هنگامی که این کار را انجام دادید، سرورهای خالی کنونی می‌توانند برای کارهای دیگر استفاده شوند یا به طور کلی خاموش شوند تا هزینه‌های خنک کننده و نگهداری کاهش یابد.

تاریخچه مجازی سازی چیست؟

مفهوم مجازی سازی به دهه ۱۹۶۰ میلادی باز می‌گردد، زمانی که IBM و چند شرکت دیگر سیستم های اشتراک گذاری زمانی یا time-sharing را توسعه دادند که به چندین کاربر اجازه می‌دادند تا به رایانه‌های اصلی دسترسی داشته باشند. این سیستم ها از تکنیک های سخت افزاری و نرم افزاری برای ایجاد ماشین های مجازی استفاده می‌کردند که کپی‌های شبیه سازی شده از ماشین های فیزیکی بودند. هر ماشین مجازی می توانست یک سیستم عامل و برنامه کاربردی متفاوت اجرا کند، در حالی که سخت افزار زیربنایی توسط یک برنامه کنترل، مدیریت می‌شد. یکی از اولین و تاثیرگذارترین نمونه های این رویکرد، سیستم CP/CMS IBM بود که در مرکز علمی کمبریج توسعه یافت و در سال 1968 برای مشتریان IBM در دسترس قرار گرفت.

تکنولوژی مجازی سازی در طول دهه ها، با ظهور معماری های سخت افزاری و نرم افزاری جدید، تکامل یافت. در دهه‌های 1970 و 1980، مجازی سازی عمدتا برای اهداف آزمایش و توسعه و همچنین برای اجرای برنامه‌های کاربردی قدیمی در پلتفرم‌های جدیدتر استفاده می‌شد. در دهه های 1990 و 2000، با ظهور معماری x86 و اینترنت، مجازی سازی محبوبیت و گسترش بیشتری پیدا کرد. شرکت هایی مانند VMware، مایکروسافت و Red Hat هایپروایزر هایی را توسعه دادند که در واقع لایه‌های نرم افزاری بودند که روی سخت افزار اجرا می‌شوند و به چندین ماشین مجازی اجازه می‌دهند تا به طور همزمان روی آن سخت افزار اجرا شوند. Hypervisorها امکان ترکیب سرور، محاسبات ابری و کانتینر سازی را کنار بسیاری از مزایای دیگر ارائه می‌دادند.

امروزه، مجازی سازی یک جزء کلیدی در محاسبات مدرن است، زیرا از پلتفرم‌های مختلف مانند مجازی سازی دسکتاپ، مجازی سازی شبکه، مجازی سازی فضای ذخیره سازی، مجازی سازی برنامه‌های کاربردی و مجازی سازی امنیت پشتیبانی می‌کند. مجازی سازی همچنین از فناوری‌های نوظهوری مانند محاسبات edge، هوش مصنوعی و بلاک چین نیز پشتیبانی می‌کند. انتظار می رود با به وجود آمدن چالش‌ها و تغییرات جدید در دنیای دیجیتال، فناوری مجازی سازی نیز همچنان تکامل یافته و شاهد نوآوری باشد.

هایپروایزر چیست؟

هایپروایزر نرم‌افزاری است که ماشین‌های مجازی (VMs) را ایجاد و اجرا می‌کند. هایپروایزر به یک کامپیوتر میزبان اجازه می‌دهد تا با به اشتراک گذاشتن مجازی منابع خود، مانند حافظه و پردازنده، از چندین ماشین مجازی مهمان پشتیبانی کند. هایپروایزر همچنین می‌تواند ماشین‌های مجازی را جداسازی و مدیریت کند و همچنین عملکرد، کارایی و در دسترس بودن آن‌ها را بهبود بخشد.

دو نوع هایپروایزر وجود دارد: نوع 1 و نوع 2. هایپروایزرهای نوع 1 مستقیماً روی سخت‌افزار میزبان اجرا می‌شوند، در حالی که هایپروایزرهای نوع 2 روی سیستم‌عامل معمولی اجرا می‌شوند. هایپروایزرهای نوع 1 همچنین به عنوان هایپروایزرهای بومی یا bare-metal شناخته می‌شوند و هایپروایزرهای نوع 2 نیز به عنوان هایپروایزرهای میزبان شناخته می‌شوند. برخی از نمونه‌های هایپروایزر عبارتند از Hyper-V، KVM، VMware و bhyve.

انواع مجازی سازی چیست؟

مجازی سازی دسکتاپ

مجازی سازی دسکتاپ به شما امکان می دهد چندین سیستم عامل دسکتاپ را در کنار هم در یک ماشین مجازی (VM) روی همان رایانه اجرا کنید.

دو نوع مجازی سازی دسکتاپ وجود دارد:

زیرساخت دسکتاپ مجازی (VDI) چندین دسکتاپ را در ماشین‌های مجازی روی یک سرور مرکزی اجرا می‌کند و آن‌ها را به کاربرانی که در دستگاه‌های مشتری وارد می‌شوند، منتقل می‌کند. به این ترتیب، VDI به سازمان اجازه می‌دهد تا دسترسی به انواع سیستم‌های عامل را از هر دستگاهی برای کاربران خود فراهم کند، بدون اینکه نیازی به نصب سیستم عامل در هیچ یک از دستگاه‌ها باشد.

مجازی سازی دسکتاپ محلی یک هایپروایزر را روی یک رایانه محلی اجرا می‌کند و به کاربر امکان می‌دهد یک یا چند سیستم عامل اضافی را در آن رایانه اجرا کند و در صورت نیاز بدون تغییر چیزی در سیستم عامل اصلی، از یک سیستم عامل به سیستم عامل دیگر سوئیچ کند.

مجازی سازی شبکه

این نوع مجازی سازی منابع فیزیکی شبکه را ترکیب می‌کند و شبکه‌های منطقی متعددی را ایجاد می‌کند که می توانند به طور مستقل پیکربندی و مدیریت شوند. مجازی سازی شبکه می تواند عملکرد، امنیت و انعطاف پذیری شبکه را بهبود بخشد.
انواع مجازی سازی شبکه شامل: شبکه سازی تعریف شده توسط نرم افزار (SDN)، که سخت افزاری را که ترافیک شبکه را کنترل می کند (به نام “Control Plane”) مجازی می کند، و مجازی سازی عملکرد شبکه (NFV)، که یکی یا چند دستگاه سخت افزاری را که یک عملکرد شبکه خاص (به عنوان مثال، یک فایروال، تعادل بار یا تحلیلگر ترافیک) را ارائه می دهند، مجازی سازی می‌کند و باعث می شود پیکربندی و مدیریت آن دستگاه ها آسان‌تر شود.
مجازی سازی فضای ذخیره سازی

این نوع مجازی‌سازی، دستگاه‌های ذخیره‌سازی فیزیکی را تجزیه می‌کند و آنها را به‌عنوان یک استخر ذخیره‌سازی منطقی ارائه می‌کند که توسط چندین سرور یا برنامه قابل دسترسی است. مجازی سازی ذخیره سازی می تواند مدیریت فضای ذخیره سازی را ساده کند، کارایی فضای ذخیره سازی را افزایش دهد و امکان رونوشت و پشتیبان گیری از داده ها را فراهم کند.

مجازی سازی داده

شرکت‌های مدرن، داده ها را از چندین برنامه، با استفاده از چندین فرمت فایل، در چندین مکان، از ابر گرفته تا سیستم های سخت افزاری و نرم افزاری درون سازمانی ذخیره می‌کنند. مجازی سازی داده به هر برنامه صرف نظر از منبع، فرمت یا لوکیشن اجازه می دهد تا به تمام آن داده‌ها دسترسی داشته باشد.

ابزارهای مجازی سازی داده، یک لایه نرم افزاری بین برنامه‌هایی که به داده دسترسی دارند و سیستم‌هایی که آن را ذخیره می‌کنند ایجاد می‌کنند. این لایه، درخواست یا کوئری‌های داده یک برنامه را در صورت نیاز ترجمه می‌کند و نتایجی را برمی‌گرداند که می تواند چندین سیستم را در بر بگیرد.

مجازی سازی سرور

مجازی سازی سرور فرایند ایجاد چندین ماشین مجازی (VM) یا همان سرور مجازی روی یک سرور فیزیکی است. هر VM دارای سیستم عامل جداگانه  و سخت افزار مجازی خود مانند CPU ، حافظه ، ذخیره سازی و رابط های شبکه است. برای مثال ممکن است که یک سرور مجازی لینوکس و یک سرور مجازی ویندوز داشته باشیم که هر دوی آن‌ها روی یک سرور مجازی واحد قرار داشته باشند. مجازی سازی سرور برای بهبود استفاده از منابع موجود و کاهش هزینه ها استفاده می شود.

سه نوع اصلی مجازی سازی سرور وجود دارد: مجازی سازی کامل، نیمه مجازی سازی، و مجازی سازی سطح سیستم عامل. آن‌ها در سطح ایزولاسیونی که ارائه می دهند و مقدار منابع سخت افزاری که شبیه سازی می کنند، متفاوت هستند.
مجازی سازی کامل از یک هایپروایزر، نرم افزاری که مستقیماً با فضای دیسک و CPU سرور فیزیکی ارتباط برقرار می کند، برای ایجاد و مدیریت سرورهای مجازی استفاده می‌کند.

مجازی سازی نیمه، شامل کل شبکه است که به عنوان یک واحد منسجم با هم کار می کند، به طوری که هر سیستم عامل از سایر سیستم عامل ها آگاه است.

مجازی سازی سطح سیستم عامل از هایپروایزر استفاده نمی‌کند، بلکه به قابلیت مجازی سازی سیستم عامل سرور فیزیکی متکی است.

مجازی سازی برنامه

مجازی سازی برنامه، نرم افزار برنامه را بدون نصب مستقیم آن روی سیستم عامل کاربر اجرا می کند. این با مجازی سازی کامل دسکتاپ (که در بالا ذکر شد) متفاوت است زیرا فقط برنامه در یک محیط مجازی اجرا می شود و سیستم عامل روی دستگاه کاربر نهایی مانند گذشته اجرا می شود.

مجازی سازی مرکز داده

مجازی سازی مرکز داده بیشتر سخت افزار یک مرکز داده را به نرم افزار تجزیه می کند، که به طور موثر به یک مدیر اجازه می دهد تا یک مرکز داده فیزیکی واحد را به چندین مرکز داده مجازی برای مشتریان مختلف تقسیم کند.

هر مشتری می تواند به زیرساخت خود به عنوان یک سرویس (IaaS) دسترسی داشته باشد که روی همان سخت افزار فیزیکی زیربنایی اجرا می شود. مراکز داده مجازی یک راه آسان برای ورود به محاسبات مبتنی بر ابر هستند، به شرکت ها اجازه می دهد تا

به سرعت یک محیط مرکز داده کامل را بدون خرید سخت افزار زیرساخت راه اندازی کنند.

مجازی سازی CPU

مجازی سازی CPU (واحد پردازش مرکزی) این امکان را می دهد که یک CPU واحد به چندین CPU مجازی برای استفاده توسط چندین سرور مجازی تقسیم شود.
در ابتدا، مجازی سازی CPU نیاز به یک نرم افزار جانبی داشت، اما بسیاری از پردازنده های امروزی شامل مجموعه دستورالعمل های گسترش یافته‌ای هستند که از مجازی سازی CPU پشتیبانی می‌کنند و در نتیجه عملکرد سرور مجازی را بهبود می‌بخشد.

مجازی سازی GPU

GPU (واحد پردازش گرافیکی) یک پردازنده چند هسته ای خاص است که با انجام پردازش گرافیکی یا ریاضی سنگین، عملکرد کلی محاسبات را بهبود می بخشد. مجازی سازی GPU به چندین سرور مجازی اجازه می دهد تا از تمام یا بخشی از توان پردازشی یک  GPU واحد برای ویدیو سریعتر، هوش مصنوعی (AI) و سایر برنامه های فشرده گرافیکی یا ریاضی استفاده کنند.

مجازی سازی لینوکس

لینوکس شامل هایپروایزر خود به نامKVM است که از اکستنشن‌های مجازی سازی پردازنده اینتل و AMD پشتیبانی می کند، بنابراین می توانید ماشین های مجازی مبتنی بر x86 را از داخل سیستم عامل میزبان لینوکس ایجاد کنید.

به عنوان یک سیستم عامل منبع باز، لینوکس بسیار منعطف و قابل تنظیم است. می توانید ماشین های مجازی را با توزیع‌ های لینوکس که برای بارهای کاری خاص یا توزیع‌های امنیتی تقویت شده برای برنامه‌های حساس در نظر گرفته شده‌اند، ایجاد کنید.

نحوه کار مجازی سازی به چه صورت است؟

نرم افزاری به نام هایپروایزر منابع فیزیکی را از محیط‌های مجازی جدا می‌کند که پیش از این به آن‌ها پرداختیم. هایپروایزرها می‌توانند روی یک سیستم عامل (مثل ویندوز برای لپ‌تاپ شما) پیاده سازی شوند یا مستقیماً روی سخت افزار نصب شوند (مانند یک سرور). این روش مجازی سازی همان روشی است که اکثر شرکت‌ها از آن استفاده می‌کنند.

هایپروایزر با جدا کردن سیستم عامل، نرم افزار و برنامه های کاربردی ماشین میزبان از سخت افزار فیزیکی و منابع زیرین، امکان اجرای چندین سیستم عامل “مهمان” را در کنار هم بدون تداخل یا ارتباط با یکدیگر فراهم می کند. هایپروایزر همچنین تخصیص و توزیع منابع سخت افزاری را بین ماشین های مجازی مهمان مدیریت می کند و اطمینان حاصل می کند که هر سرور مجازی مقدار مورد نیاز منابع را برای عملکرد صحیح دریافت می کند.

منابع مورد نیاز از محیط فیزیکی به محیط های مجازی متعدد تقسیم می شوند. کاربران در محیط مجازی (معمولاً به عنوان ماشین مهمان یا ماشین مجازی شناخته می شود) تعامل می‌کنند و محاسبات را انجام می‌دهند. ماشین مجازی به عنوان یک فایل داده واحد عمل می‌کند و مانند هر فایل دیجیتالی، می توان آن را از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل کرد.

مزایای مجازی سازی چیست؟

به طور کلی، مجازی سازی طیف گسترده ای از مزایا را برای سازمان ها در همه اندازه ها ارائه می دهد. با بهینه سازی استفاده از منابع، بهبود انعطاف پذیری و قابلیت مقیاس پذیری و ساده سازی مدیریت IT، مجازی سازی می تواند به سازمان ها در کاهش هزینه ها، بهبود کارایی و کسب مزیت رقابتی کمک کند.

کاهش هزینه های سخت افزار

مجازی سازی نیاز به خرید و نگهداری چندین سرور فیزیکی را از بین می برد و منجر به صرفه جویی قابل توجه در هزینه های سرمایه ای (CAPEX) می شود. با استفاده از چندین سرور مجازی ارزان و تعداد کم‌تری سرورهای فیزیکی، سازمان ها می‌توانند استفاده از منابع را بهینه کنند و علاوه بر هزینه‌های سنگین خود سرورها، هزینه های مصرف برق و خنک کننده خود را کاهش دهند.

بهره وری منابع

قبل از مجازی سازی، هر سرور برنامه به CPU فیزیکی اختصاصی خود نیاز داشت. سازمان‌های فناوری اطلاعات برای هر برنامه‌ای که می‌خواستند اجرا کنند، یک سرور جداگانه خریداری و پیکربندی می‌کردند. در مقابل، مجازی‌ سازی سرور به شما امکان می‌دهد چندین سرور مجازی با سیستم عامل و منابع مجزا برای اجرای برنامه‌های مختلف در محیط‌های متفاوت در یک سرور فیزیکی داشته باشید. این مسئله امکان حداکثر استفاده از ظرفیت محاسباتی سخت افزار فیزیکی را فراهم می کند.

افزایش کارایی توسعه و تست

مجازی سازی به طور گسترده در محیط های توسعه و تست استفاده می شود تا به توسعه دهندگان دسترسی درخواستی به ماشین های مجازی با سیستم عامل های مختلف و پیکربندی های نرم افزاری مختلف را ارائه دهد.

حداقل خرابی

خرابی سیستم عامل و برنامه می‌تواند باعث خرابی و اختلال در بهره‌وری کاربر شود. ادمین‌ها می‌توانند چندین ماشین مجازی اضافی را در کنار یکدیگر اجرا کنند. توجه داشته باشید که اجرای چندین سرور فیزیکی بسیار گران‌تر است.

افزایش امنیت و بازیابی فاجعه

مجازی‌سازی می‌تواند داده‌ها و برنامه‌های شما را در برابر حملات سایبری ایزوله و محافظت کند، همچنین امکان پشتیبان‌گیری و بازیابی سریع‌تر ماشین‌های مجازی را در صورت خرابی سیستم یا برور مشکل فراهم می‌کند.

مجازی‌سازی همچنین می‌تواند تداوم و انعطاف‌پذیری کسب‌وکار شما را بهبود بخشد، زیرا می‌توانید به راحتی ماشین‌های مجازی خود را به ماشین فیزیکی یا مکان دیگری منتقل کنید، بدون اینکه بر عملکرد یا کاربران شما تأثیر بگذارد.

بهترین نرم افزارهای مجازی سازی چیست؟

برای پیاده سازی فرایند مجازی سازی، به هر صورتی که مد نظر شماست مانند مجازی سازی ویندوز یا مجازی سازی لینوکس، نیاز به نرم افزار مجازی سازی است. در این بخش مقاله قصد داریم به بررسی و معرفی بهترین نرم افزارهای مجازی سازی بپردازیم.

هایپر وی (Hyper V)

این نرم افزار از محصولات شرکت بزرگ مایکروسافت بوده و مخصوص مجازی سازی یا ایجاد ماشین مجازی روی دسکتاپ است. این نرم افزار در نسخه‌های متفاوت ارائه شده که با توجه به نسخه ویندوزی که از آن استفاده می‌کنید باید آن را نصب کنید.

مجازی ساز VM Ware

نرم افزار مجازی ساز VMWare در دو نسخه برای ویندوز و لینوکس طراحی شده است که به ترتیب Workstation و ESXI نام دارد. نسخه ویندوز این نرم افزار را نمی‌توان روی ویندوز 32 بیتی نصب کرد.

Citrix Hypervisor

Citrix Hypervisor یکی دیگر از بهترین نرم افزارهای مجازی سازی سرور می‌باشد. این نرم افزار با یکپارچه سازی ویژگی‌ها در سرتاسر استک ، ویژگی‌های سطح سخت افزار را در معرض دید کاربران قرار می‌دهد تا تجربه کاربری و امنیت را بهبود بخشد و مدیریت عملیاتی شبکه را ساده کند.

جمع بندی

مجازی سازی فناوری است که به شما امکان می دهد چندین کامپیوتر مجازی به نام ماشین های مجازی را بر روی یک کامپیوتر یا سرور فیزیکی ایجاد کنید. مجازی سازی می تواند به شما در صرفه جویی در هزینه، بهبود عملکرد، افزایش امنیت و  محاسبات ابری کمک کند. مجازی سازی یک ابزار قدرتمند است که می تواند برای کسب و کار یا استفاده شخصی شما مفید باشد. در این مطلب به این سوال که مجازی سازی چیست پاسخ دادیم و به بررسی انواع مجازی سازی، تازیخچه، مزایا و نحوه کار آن پرداختیم.