این پست شروعی است برای افرادی که تمایل دارند مجازی‌سازی یا ویرچوالیزیشن در لینوکس را یاد بگیرند. در این پست بیشتر با مفاهیم اولیه مجازی‌سازی آشنا می‌شوید و در مطالب بعدی میرویم به سراغ مطالب فنی‌تر در مورد این تکنولوژی بر روی بستر اوپن‌سورس و لینوکس…
مجازی سازی یا Virtualization راهـکاری است که اجازه میدهد چندین سیستم عامل بطور همزمان بر روی یک کـامپیوتر یا سرور به اجرا در آیند. اشتراک منابع سخت افزاری موجود بر روی یک کامپیوتر یا سرور بین سرویس دهندگان نرم افزاری یکی از فناوری‌های مورد توجه کارشناسان در چند سال اخیر بوده و سرمایه گذاری های اقتصادی و تحقیقاتی زیادی از سوی شرکت هـای بزرگ روی آن صورت گرفته است. آنچه در فناوری مجازی سازی مورد انتظار است عبارتند از : - کاهش هزینه های خرید سخت افزار و افزایش بهره وری با تخصیص منابع اشتراکی
- افزایش بازدهی و بهینه سازی مصرف انرژی
- صرفه جویی در فضای استقرار سرویس دهنده ها
- بهینه سازی مدیریت شبکه و افزایش انعطاف پذیری
- افزایش توان عملیاتی، ظرفیت شبکه و حفظ تداوم کار
- سرعت در ترمیم و بازنشانی سیستم ها به هنگام بروز خرابی
- افزایش اطمینان و امنیت سیستم ها و کاهش پیچیدگیهای عملیاتی یکی از بزرگترین مشکلاتی که مدیران فناوری اطلاعات با آن رو به رو هستند افزایش روز افزون تعداد سرور های فیزیکی با اضافه شدن سرویس های خاص است . در ظاهر افزایش تعداد سرورها مشکلات چندانی بوجود نمی‌آورد ولی با گذشت زمان هزینه های سنگین و بی رویه ای را به سازمانها تحمیل می کند و نیاز به کارشناسان خبره ای که بتواند این سیستم های پیچیده را از لحاظ سخت افزاری و نرم افزاری مدیریت کنند بوجود می آورد.
برای نمونه در سازمانی نیاز به نرم افزار جدیدی به وجود می آید تا سرویسی را به صورت وب ارائه دهد. بعد از آماده سازی منابع نرم افزاری آن ، نیاز به سخت افزای جهت پیاده سازی نهایی آن و آماده به کار شدن آن است . پس این نیاز جدید نه تنها نیاز مند منابع نرم افزاری است بلکه نیاز مند منابع سخت افزاری می باشد که هر دو نیاز مند صرف وقت و هزینه است.
با اضافه شدن تعداد سرور ها هزینه نگهداری سخت افزار سرویس دهنده ها برق مصرفی و هزینه کارشناس و مدیریت بالا می رود. راه حل ارائه شده در این طرح(Server Consolidation) تلفیق و اجماع سرورها است.
تلفیق سرورها به این معناست که چند سرور فیزیکی که هر کدام ارائه دهنده تک سرویس هستند را به گونه ای با هم تلفیق و اجماع کنیم که بتوانیم سرویسهای بیشتری را بر روی آنها پیاده و از حداکثر توان سخت افزار بهره ببریم و بتوانیم تا حد قابل توجهی از سرعت رشد فیزیکی سرورها بکاهیم. تلفیق در این طرح در راستای کم کردن سرور فیزیکی هزینه مالی ،سربار کاری کارشناسان استفاده و توجیه می شود.
ابتدا به بررسی دقیق تر مشکلات افزایش سرورها و در انتها به ارائه راه حل می پردازیم : مشکلات افزایش تعداد سرورها
مهمترین مشکل افزایش سرورها افزایش هزینه سازمان است می توان گفت با خرید یک سرور جدید ، جدا از هزینه پرداخت شده برای آن سرور چندین هزینه دیگر شامل هزینه مدیریتی و نگهداری به سازمان تحمیل می شود که می تواند چندین برابر هزینه اصلی سرور باشد. هزینه ها را می تون به طور کلی به دسته های زیر تقسیم کرد: - هزینه های سخت افزاری و مقدار به کارگیری آنها
- نگهداری و پشتیبانی از سرورها
- بالا بودن زمان چرخه کار
- گرفتن نسخه های پشتیبان و باز یابی اطلاعات
- مدیریت پراکنده هزینه های سخت افزاری و مقدار به کارگیری آنها
آمار ها نشان می دهد که نه تنها در دنیا بلکه به خصوص در ایران اکثر منابع سخت افزاری سرور ها بالا تر از نیاز سرویسی است که ارائه می دهد برای نمونه یک سرویس وب را را در نظر بگیرید که در مواقع ازدحام کاربر تنها از ۲۰ درصد توان سخت افزار خود استفاده می کند . این امر مدیران را بر این می دارد که با استفاده از تکنولوژی تلفیق سرور ها (Server Consolidation ) راندمان را به بیش از ۸۰ درصد برساند.
حال با استفاده از روش سنتی به کار گیری سرورها . همواره تعداد سرور ها به صورت ۱-۱ در حال افزایش است و هزینه های جانبی مثل سیسم خنک کننده . سیستم برق پشتیبان . مصرف برق و فضای نگهداری افزایش می یابد. نگهداری و پشتیبانی از سرورها
با اضافه شدن تعداد سرور های فیزیکی نگه داری از آنها سخت تر می شود . آمار نشان می دهد که تنوع محصولات در اکثر سازمانها بسیار زیاد است و کمتر سازمانی وجود دارد که محصولات خود را از شرکتی یا برندی خاص تهیه کرده باشد . این امر باعث تنوع در نوع نگه داری می شود. بالا بودن زمان چرخه کار
بالا بودن چرخه کار رابطه مستقیم با استفاده سنتی از سرور ها دارد . در روش سنتی ، یک سازمان با ایجاد نیاز به سرویس جدید وقت زیادی طی می کند تا سیستم آماده سرویس دهی شود ،این زمان صرف تهیه منابع نرم افزاری و سخت افزاری می شود اما در استفاده از Server Consolidation با نظر به اینکه دیگر سرویس وابسته به سخت افزار مخصوص به خود نیست این چرخه سریع تر و با بهره گیری از تکنولوژی
های دیگر زمان تهیه منابع نرم افزاری نیز به حداقل خواهد رسید گرفتن نسخه های پشتیبان و بازیابی اطلاعات
یکی از مهمترین وظایفی که مدیران سیستم بر عهده دارند پشتیبان گیری و تست Backup ها و در صورت نیاز بازیابی آنها است. این وظیفه باید به صورت مدام و روزانه تکرار شود و تمام این وظایف با افزایش تعداد سرورها افزایش می یابد تا حدی که مدیریت آنها از دست مدیر شبکه خارج شده و احتمال بروز مشکل و از دست دادن داده ها بالا می رود. Server Consolidation می تواند راهکار مناسبی برای ساده کردن این وظایف و بالا بردن اطمینان کل سیستم باشد. مدیریت پراکنده سرورها
با بالا رفتن تعداد سروهای فیزیکی ،مدیرت آنها ،اطمینان از امنیت و صحت عمل آنها دشوار تر می شود. رفع عیب دشوار تر و پراکنده می شود. با استفاده از Server Consolidation و تکنولوژی های مرتبط با آن می توان به مدیریتی مرکزی ، مانیتورینگ و رفع عیب بسیار ساده تر و مطمئن تر رسید. و اما خود مجازی‌سازی… مجازی سازی
مدل ارائه شده ذیل در واقع مدل خلاصه شده از یک کامپیوتر است. در این مدل با وجود اینکه هر لایه وظیفه خاص خود را دارد ،به لایه های دیگر مرتبط می باشند. برای نمونه سیستم عاملی که بر روی یک سخت افزار نصب شده است دارای تنظیماتی خاص مرتبط با آن سخت افزار می باشد به گونه ای که احتمال اینکه با جابه جایی این سیستم عامل بر روی سخت افزاری غیر مشابه موفقیت آمیز نباشد ، بسیار بالا است. حال با مجازی کردن لایه سخت افزاری یعنی جدا کردن سیستم عامل از سخت افزار این امکان فراهم می شودکه سیستم عامل را به صورت مستقل از سخت افزار اجرا و بکاربگیریم ،حال می توانیم آن را بر روی هر سخت افزاری اجرا کنیم(با توجه به پیش نیازهای سیستم عامل) انواع مختلف مجازی‌سازی:
بسته به سطح و لایه ای که مجازی می شود سطح مجازی تعریف میشود در ذیل به دو نمونه از معمول ترین آنها اشاره می شود ولی قبل از هرچیز باید توضیحی مختصر و ساده در مورد مفهوم Hypervisor دهیم: Hypervisor :
مدیر ماشین مجازی است و امکان اجرای چند ماشین مجازی را به ما می دهد و بر روی تخصیص منابع سخت افزاری به ماشین های مجازی مدیریت می کند. در رابطه با اجرا ماشین های مجازی دو محیط(Hypervisor) با دو معماری متفاوت قابل استفاده است که در اینجا اشاره مختصری بر آنها داریم و اشاره ی مختصری به کاربردهای آنها داریم :
مجازی‌سازی سخت افزاری – Hosted Hypervisor :
در این معماری ،Hypervisor خود به عنوان یک برنامه داخل سیستم عامل اجرا می شود و برای ما لایه مجازی ایجاد می کند و می توانیم ماشینهای مجازی مربوطه را در آن اجرا کنیم . سیستم عامل میزبان خود می تواند یکی از محصولات ویندوز مایکروسافت مثل Windows 7 یا نسخهای از لینوکس مثل اوبونتو باشد. به این دلیل کهHosted Hypervisor یک برنامه کاربردی است پس نیاز به نصب در سیستم عامل میزبان دارد . و در حین استفاده از Hypervisor می توانید از برنامه های کاربردی دیگر را نیز استفاده کنیید VMware Workstation و Citrix Xen Desktop و Oracle VirtualBox نمونه‌هایی از این دسته هستند. اکثر کاربرد اینگونه Hypervisor ها می توان به محیط های تست برنامه که نیاز به تست برنامه در چندین سیستم عامل دارند اشاره کرد و به راحتی در سیستم عامل میزبان چند نوع سیستم عامل با معماری های متفاوت اجرا کرد. مجازی‌سازی سخت‌افزاری -Bare Metal Hypervisor :
در این نوع ، Hypervisor به صورت مستقیم با سخت افزار در ارتباط است و به این صورت که با حذف لایه سیستم عامل میزبان ،لایه مجازی بر روی لایه سخت افزار ایجاد می شود .از این حیث که در Bare Metal Hypervisor کل سخت افزار در اختیار VM است و منابع سیستم عامل را می توان به صورت کامل به ماشینهای مجازی اختصاص داد بازدهی بیشتری نسبت به Hosted Hypervisor دارد و در واقع اصلی ترین انتخاب برای برای کمپانی های بزرگ در زمینه کم کردن سرور فیزیکی می باشد.
مجازی سازی نرم افزاری – مجازی‌سازی برنامه‌های کاربردی:
نوع دیگری از مجازی سازی ،مجازی سازی OS از دید برنامه است. به این صورت که لایه App را که بر روی لایه OS قرار گرفته است جدا می کنند و به عنوان یک موجودیت مجزا قابل استفاده می‌کنند. برای مثال از کاربرد های آن برنامه های قدیمی در ویندوز ۹۸ نصب شده و ورژن های جدید ویندوز آنها را پشتیبانی نمی کنند و با استفاده از مجازی سازی App این مشکل حل می گردد.
استفاده دیگر این تکنولوژی چه در محیط های مجازی یا محیط عادی ایجاد Pool App می باشد به این صورت که کاربر نرم افزار مورد نظر خود را از یک بانک نرم افزار مجازی اجرا می کند و این امکان به کاربر می دهد که نرم افزارها را صرف نظر از سیستم عامل که دارد بدون نیاز به نصب اجرا کنند. مجازی سازی نرم افزاری – مجازی‌سازی دسکتاپ‌ها – Virtual Desktop Infrastructure :
در این نوع مجازی‌سازی به جای استفاده یک سیستم کامپیوتری در ازای یک کاربر، تمام سیستم‌های کامپیوتری را به صورت مجازی در یک سرور قوی‌تر مجتمع کرده و با استفاده از یک Thin Client و یک مانیتور با هزینه حداقل ۱/۳ با مدیریت راحت‌تر و نگهداری کم هزینه‌تر همان سیستم را با قابلیت‌ها بیشتر به صورت مجازی در اختیار کاربر قرار می‌دهیم.
Src
