فناوري مجازي سازي

[sinaweb 7]

[ATTACH=CONFIG]208[/ATTACH]

 

کامپيوترهاي سرور (ماشين هايي که ??ايل ها و نرم ا??زارهاي کاربردي را بر روي شبکه هاي کامپيوتري ميزباني مي کنند) بايد بسيار قدرتمند باشند. بعضي از اين سيستم ها داراي واحدهاي پردازنده مرکزي (CPU) با هسته هاي پردازنده متعددي هستند که توانائي اجراي آسان وظاي?? پيچيده را در اختيار اين سرورها قرار مي دهند. سرپرستان شبکه هاي کامپيوتري معمولاً هر سرور را به يک نرم ا??زار کاربردي و با وظي??ه اي معين اختصاص مي دهند. بسياري از اين وظاي?? بخوبي با سايرين کنار نمي آيند زيرا هريک از آنها به ماشين اختصاصي خودشان نياز دارند. "يک نرم ا??زار کاربردي بر روي هر سرور" در عين حال باعث مي شود که رديابي مشکلات بسيار آسانتر گردد. اين يک روش آسان براي ساده و مؤثر کردن يک شبکه ي کامپيوتري از نقطه نظر ??ني به حساب مي آيد.

با اينحال، شيوه ي مذکور با مشکلاتي نيز همراه است. اولاً در اين شيوه بطور کامل از قدرت پردازش کامپيوترهاي سرور مدرن بهره گيري نخواهد شد. اکثر سرورها تنها از بخش کوچکي از قابليت هاي پردازش کلي خود است??اده مي کنند. مشکل بعدي اين است که وقتي يک شبکه ي کامپيوتري بزرگتر و پيچيده تر مي شود، سرورها به تدريج ??ضاي ??يزيکي بسيار زيادي را اشغال مي کنند. يک Data Center در اين شرايط مي تواند با ق??سه هاي (Racks) سرور خود انباشته مي شود که برق بسيار زيادي را مصر?? و حرارت بسيار زيادي را توليد مي کنند.

مجازي سازي سرور (Server Virtualization) تلاش مي کند تا هر دو مشکل مذکور را در يک حرکت قاطع برطر?? نمايد. با است??اده از نرم ا??زارهايي که بطور اختصاصي طراحي شده اند، يک سرپرست مي تواند يک سرور ??يزيکي را به چند ماشين مجازي تبديل کند. هر سرور مجازي درست همانند يک ابزار ??يزيکي منحصر ب??رد عمل کرده و قادر به اجراي سيستم عامل خودش باشد. در تئوري، شما مي توانيد سرورهاي مجازي کا??ي را براي است??اده از تمام قدرت پردازش يک ماشين ايجاد کنيد، هر چند که اين کار هميشه بهترين ايده به حساب نمي آيد.

سخت ا??زار مجازي

 

تا همين اواخر، تنها راه براي ايجاد يک سرور مجازي اين بود که نرم ا??زار خاصي را به منظور وادار نمودن CPU سرور به تأمين قدرت پردازش براي ماشين هاي مجازي متعدد طراحي کنيم. امروزه توليد کنندگان پردازنده ها نظير اينتل و AMD، محصولاتي را ارائه مي کنند که از قابليت پشتيباني توکار سرورهاي مجازي برخوردارند. با اينحال سخت ا??زار عملاً سرورهاي مجازي را ايجاد نمي کند و مهندسين شبکه هنوز براي ايجاد آنها به نرم ا??زار مناسب نياز خواهند داشت.

مجازي سازي به هيچوجه يک م??هوم جديد نيست. دانشمندان علوم کامپيوتر از چند دهه ي پيش ماشين هاي مجازي را بر روي سوپرکامپيوترها ايجاد مي کرده اند. با اينحال، از زماني که مجازي سازي به يک ??رآيند امکانپذير براي سرورهاي عادي تبديل شده است تنها چند سال مي گذرد. در دنياي ??ناوري اطلاعات (IT)، مجازي سازي سرور به يک عنوان داغ تبديل شده است. البته مجازي سازي سرور هنوز يک ??ناوري نوپا به حساب مي آيد و شرکت هاي مختل?? روش هاي مت??اوتي را براي آن ارائه کرده اند.

چرا از مجازي سازي سرور است??اده کنيم؟

 

دلايل ??راواني وجود دارند که باعث مي شوند شرکت ها و سازمان ها در زمينه مجازي سازي سرور سرمايه گذاري نمايند. بعضي از اين دلايل انگيزه هاي مالي دارند، در حاليکه گروه ديگري از آنها به مسائل ??ني مربوط مي شوند:

- مجازي سازي سرور، ??ضاي موجود را از طريق تجميع و ترکيب سرورها ح??ظ مي کند. اين يک روش متداول است که هر سرور را به يک نرم ا??زار کاربردي واحد اختصاص دهيم. اگر نرم ا??زارهاي کاربردي متعدد تنها از بخش کوچکي از قدرت پردازش سرور است??اده مي کنند، سرپرست شبکه مي تواند چند ماشين را در يک سرور واحد که محيط هاي مجازي متعددي را اجرا مي نمايد، ترکيب کند. براي شرکت هايي که صدها و يا هزاران سرور دارند، اين روش مي تواند نياز به ??ضاي ??يزيکي را بطور چشمگيري کاهش دهد.

- مجازي سازي سرور، روشي را در اختيار شرکت ها قرار مي دهد تا "ا??زونگي" (Redundancy) را بدون خريد سخت ا??زار اضا??ي تجربه نمايند. ا??زونگي به اجراي يک نرم ا??زار کاربردي واحد بر روي سرورهاي متعدد اشاره دارد. ا??زونگي يک معيار ايمني به حساب مي آيد زيرا اگر يک سرور به هر دليل دچار خرابي گردد، سرور ديگري که همان نرم ا??زار کاربردي را اجرا مي کند مي تواند جاي آن را بگيرد. اين وضعيت، وقوع هرگونه وق??ه اي در سرويس را به حداقل مي رساند. ايجاد دو سرور مجازي که نرم ا??زار کاربردي مشابهي را اجرا مي کنند بر روي يک سرور ??يزيکي واحد به هيچوجه منطقي نخواهد بود. در اين وضعيت اگر سرور ??يزيکي از کار بي??تد، هر دو سرور مجازي ما نيز از کار خواهند ا??تاد. در اکثر موارد، سرپرستان شبکه اقدام به ايجاد سرورهاي مجازي اضا??ي (Redundant) بر روي ماشين هاي ??يزيکي مت??اوت مي نمايند.

- سرورهاي مجازي، سيستم هاي مستقل و ت??کيک شده اي را در اختيار برنامه نويسان قرار مي دهند که مي توانند نرم ا??زارهاي کاربردي و يا سيستم هاي عامل جديد را در آنها آزمايش کنند. بجاي خريد يک ماشين ??يزيکي اختصاصي، سرپرست شبکه مي تواند يک سرور مجازي را بر روي يک ماشين موجود ايجاد کند. از آنجائيکه هر سرور مجازي نسبت به تمام سرورهاي ديگر مستقل است، برنامه نويسان مي توانند نرم ا??زار مورد نظر خود را بدون نگراني در مورد تأثير آنها بر ساير نرم ا??زارهاي کاربردي اجرا کنند.

- سخت ا??زار سرور نهايتاً کهنه و از کار ا??تاده خواهد شد و سوئيچ از يک سيستم به سيستم ديگر مي تواند دشوار باشد. به منظور تداوم ارائه سرويس هايي که توسط اين سيستم هاي قديمي تأمين مي شده اند (و گاهي اوقات تحت عنوان سيستم هاي موروثي شناخته مي شوند)، يک سرپرست شبکه مي تواند يک نسخه ي مجازي از سخت ا??زار را بر روي سرورهاي مدرن ايجاد کند. از ديدگاه نرم ا??زار کاربردي، هيچ چيزي تغيير نکرده است. برنامه طوري به کار خود ادامه خواهد داد که انگار هنوز بر روي سخت ا??زار قديمي اجرا مي شود. اين وضعيت مي تواند زمان کا??ي براي انتقال به رويه هاي جديد را در اختيار شرکت قرار دهد، بدون آنکه درباره ي خرابي هاي سخت ا??زاري نگراني داشته باشد، خصوصاً اگر شرکتي که سخت ا??زار موروثي را توليد مي کرده است ديگر وجود نداشته باشد و يا نتواند تجهيزات معيوب را تعمير نمايد.

- يک گرايش تازه در مجازي سازي سرور تحت عنوان "مهاجرت" (Migration) شناخته مي شود. مهاجرت به جابجائي يک محيط سرور از يک محل به محل ديگر اشاره دارد. با سخت ا??زار و نرم ا??زار مناسب، امکان جابجائي يک سرور مجازي از يک ماشين ??يزيکي در شبکه به ماشين ??يزيکي ديگري وجود خواهد داشت. در ابتدا اينکار تنها در صورتي امکانپذير بود که هر دو ماشين ??يزيکي از سخت ا??زار، سيستم عامل و پردازنده مشابهي است??اده مي کردند. با اينحال اکنون امکان مهاجرت سرورهاي مجازي از يک ماشين ??يزيکي به يک ماشين ??يزيکي ديگر وجود دارد، حتي اگر دو ماشين مورد نظر داراي پردازنده هاي مت??اوتي باشند، البته تنها به اين شرط که پردازنده ها محصول يک توليد کننده ي واحد باشند.

آيا شما به مهاجرت سرورها ??کر مي کنيد؟

 

در حاليکه مهاجرت يک سرور مجازي از يک ماشين ??يزيکي به يک ماشين ??يزيکي ديگر موضوع نسبتاً جديدي است، اما ??رآيند تبديل يک سرور ??يزيکي به يک سرور مجازي نيز مهاجرت ناميده مي شود. بطور اخص، اين ??رآيند تحت عنوان P2V Migration(Physical to Virtuale) شناخته مي شود.

انواع مجازي سازي سرور

 

3 روش مختل?? براي ايجاد سرورهاي مجازي وجود دارند: مجازي سازي کامل، مجازي سازي ناقص (Para-Virtualization) و مجازي سازي سطح سيستم عامل. هر سه روش مذکور داراي چند خصوصيت مشترک هستند. سرور ??يزيکي تحت عنوان ميزبان (Host) شناخته مي شود. سرورهاي مجازي تحت عنوان مهمان (Guest) شناخته مي شوند. سرورهاي مجازي همانند ماشين هاي ??يزيکي ر??تار مي کنند. هر سيستم از يک روش مت??اوت براي اختصاص منابع ??يزيکي به نيازهاي سرور مجازي است??اده مي نمايد. مجازي سازي کامل از يک نوع نرم ا??زار خاص با نام Hypervisor است??اده مي کند. Hypervisor مستقيماً با ??ضاي ديسک و CPU سرور ??يزيکي تعامل مي نمايد. اين نرم ا??زار بعنوان يک سکو براي سيستم عامل سرور مجازي عمل مي کند. Hypervisor هر سرور مجازي را کاملاً مستقل و بي اطلاع از سرورهاي مجازي ديگري که بر روي همان ماشين ??يزيکي اجرا مي شوند، نگه مي دارد. هر سرور مهمان بر روي سيستم عامل خودش اجرا مي شود. بعبارت ديگر، شما مي توانيد دو سرور مهمان داشته باشيد که بر روي يکي لينوکس و بر روي ديگري ويندوز اجرا مي شود.

Hypervisor بر منابع سرور ??يزيکي نظارت مي کند. هنگاميکه سرورهاي مجازي نرم ا??زارهاي کاربردي را اجرا مي کنند، Hypervisor منابع را از ماشين ??يزيکي به سرور مجازي مقتضي "رله" مي نمايد. Hypervisorها داراي نيازهاي پردازشي خودشان هستند و اين بدان معني است که سرور ??يزيکي بايد مقدار از منابع و قدرت پردازش خود را براي اجراي نرم ا??زار کاربردي Hypervisor نگهدارد. اين موضوع مي تواند بر عملکرد کلي سرور تأثير گذاشته و نرم ا??زارهاي کاربردي را کند نمايد.

روش مجازي سازي ناقص، اندکي مت??اوت است. برخلا?? تکنيک مجازي سازي کامل، سرورهاي مهمان در يک سيستم مجازي سازي ناقص از وجود يکديگر اطلاع دارند. يک نرم ا??زار Hypervisor در ساختار مجازي سازي ناقص به قدرت پردازش چنداني براي مديريت سيستم هاي عامل مهمان نياز ندارد، زيرا هر سيستم عامل از مطالبات ساير سيستم هاي عامل از سرور ??يزيکي آگاه است. کل اين سيستم با يکديگر بصورت يک واحد "به هم پيوسته" (Cohesive) کار مي کنند.

روش مجازي سازي سطح سيستم عامل اساساً از يک Hypervisor است??اده نمي کند. در مقابل، قابليت مجازي سازي بخشي از سيستم عامل ميزبان است که تمام توابع يک Hypervisor کاملاً مجازي سازي شده را انجام مي دهد. بزرگترين محدوديت روش مذکور در اين است که تمام سرورهاي مهمان بايد سيستم عامل مشابهي را اجرا کنند. هر سرور مجازي مستقل از تمام سرورهاي مجازي ديگر باقي مي ماند، اما شما نمي توانيد در بين آنها از سيستم هاي عامل مت??اوتي است??اده کنيد. از آنجائيکه تمام سيستم هاي عامل مهمان بايستي يکسان باشند، اين ساختار بعنوان يک محيط "همگن" (Homogeneous) شناخته مي شود.

کدام شيوه بهترين است؟ پاسخ اين سؤال تا حدود زيادي به نيازهاي سرپرست شبکه بستگي دارد. اگر سرورهاي ??يزيکي سرپرست همگي يک سيستم عامل واحد را اجرا مي کنند، روش مجازي سازي سطح سيستم عامل مي تواند بهترين گزينه باشد. ترکيب هاي سطح سيستم عامل عموماً سريعتر و کارآمدتر از ساير روش ها هستند. از سوي ديگر، اگر سرپرست از سرورهايي است??اده مي کند که سيستم هاي عامل مت??اوتي بر روي آنها اجرا مي شوند، روش مجازي سازي ناقص مي تواند گزينه ي بهتري باشد. يک نقيصه ي احتمالي سيستم مجازي سازي ناقص، پشتيباني است. در واقع اين تکنيک نسبتاً جديد بوده و تنها تعداد اندکي از شرکت ها نرم ا??زار مجازي سازي ناقص را ارائه مي کنند. بيشتر شرکت ها از مجازي سازي کامل پشتيباني مي کنند، اما توجه به مجازي سازي ناقص در حال ا??زايش است و احتمالاً پس از مدتي جايگزين مجازي سازي کامل خواهد شد.

محا??ظت سرور

 

در روزهاي آغازين مجازي سازي سرور، هنگاميکه نوبت به نرم ا??زار مجازي سازي رسيد تنها يک بازيکن در اين عرصه حضور داشت: VMware. امروزه شرکت هاي متعددي نرم ا??زارهاي مجازي سازي را ارائه مي کنند. بعضي از اين نرم ا??زارها اختصاصي مي باشند اما گروه ديگري از اين برنامه ها Open Source هستند که بجاي شرکت ها توسط گروه ها و تيم هاي عمومي ايجاد و توزيع مي شوند. بعضي از بازيکنان بزرگ عرصه ي نرم ا??زارهاي مجازي سازي عبارتند از:

Free VPS

Microsoft Virtual Server

Parallels

Qemu

SWSoft

Virtual Iron

Virtuozzo

Xen

محدوديت هاي مجازي سازي سرور

 

??وايد مجازي سازي سرور مي تواند آنقدر اغوا کننده باشد که باعث شود به آساني ??راموش کنيم اين تکنيک نيز محدوديت هاي خاص خود را دارد. براي يک سرپرست شبکه بسيار مهم است که پيش از تلاش براي مهندسي يک راه حل، به تحقيق درباره ي مجازي سازي سرور و همچنين معماري و نيازهاي شبکه خود بپردازد.

براي سرورهايي که به نرم ا??زارهاي کاربردي با تقاضاي سنگين در زمينه قدرت پردازنده اختصاص يا??ته اند، مجازي سازي به هيچوجه يک گزينه ي مناسب در نظر گر??ته نمي شود. دليل اين مسئله آن است که مجازي سازي اساساً قدرت پردازش سرور را مابين سرورهاي مجازي تقسيم مي کند. هنگاميکه قدرت پردازش سرور نتواند با مطالبات نرم ا??زار کاربردي انطباق پيدا کند، همه چيز کند خواهد شد. وظاي??ي که تکميل آنها نبايد مدت زيادي طول بکشد، مي توانند ساعت ها ادامه پيدا کنند. حتي بدتر، در صورتيکه سرور نتواند با درخواست هاي پردازشي انطباق پيدا کند امکان از کار ا??تادن (Crash) سيستم وجود دارد. سرپرستان شبکه پيش از تقسيم يک سرور ??يزيکي به ماشين هاي مجازي متعدد بايد به دقت بر ميزان بکارگيري CPU نظارت و توجه داشته باشند.

به هيچوجه عاقلانه نيست که با ايجاد تعداد زيادي از سرورهاي مجازي بر روي يک ماشين ??يزيکي واحد، بار کاري بيش از حدي را بر پردازنده يک سرور تحميل کنيم. هر چه تعداد ماشين هاي مجازي که سرور بايد از آنها پشتيباني کند بيشتر باشد، هريک از سرورهاي مجازي قدرت پردازشي کمتري را بدست خواهد آورد. بعلاوه، حجم محدودي از ??ضاي ديسک بر روي سرورهاي ??يزيکي وجود دارد. کثرت بيش از حد سرورهاي مجازي مي تواند بر توانايي سرور براي ذخيره سازي داده ها تأثير بگذارد.

محدوديت بعدي، مهاجرت است. در حال حاضر، تنها زماني امکان مهاجرت يک سرور مجازي از يک ماشين ??يزيکي به ماشين ??يزيکي ديگر وجود خواهد داشت که هر دو ماشين ??يزيکي از پردازنده هاي يک توليدکننده ي واحد است??اده نمايند. اگر شبکه اي از يک سرور مبتني بر يک پردازنده اينتل است??اده مي کند و شبکه ي ديگري از يک سرور مبتني بر يک پردازنده AMD، انتقال يک سرور مجازي از يک ماشين ??يزيکي به ماشين ??يزيکي ديگر غيرممکن خواهد بود.

آينده سرورهاي مجازي

 

اين امکان وجود دارد که در آينده ي نزديک بسياري از نيازهاي رايانشي (Computing) روزمره ما با تأمين ??ضاي ذخيره سازي و نرم ا??زارهاي کاربردي توسط سرورهاي مجازي، بر روي يک اتصال شبکه اداره شوند. در نتيجه، بازار سخت ا??زار کامپيوتر احتمالاً با تغيير جدي مواجه خواهد شد. شما ديگر به سريعترين PC براي اجراي آخرين نرم ا??زارهاي ارائه شده نياز نخواهيد داشت.در اين شرايط، يک شبکه ي دور از سرورهاي مجازي مي تواند پردازش را اداره نمايد و تمام چيزي که شما به آن نياز داريد، يک ترمينال شبکه سازي شده ساده براي دسترسي به شبکه مذکور است.

اساساً چرا ممکن است يک سرپرست بخواهد تصميم به مهاجرت يک سرور مجازي بگيرد؟ اگر يک سرور ??يزيکي نيازمند نگهداري باشد، انتقال سرورهاي مجازي به ماشين هاي ديگر مي تواند مدت زمان Downtime نرم ا??زار کاري را کاهش دهد. اگر امکان مهاجرت وجود نداشته باشد، تمام نرم ا??زارهاي کاربردي که بر روي سرورهاي مجازي ميزباني شده در سرور ??يزيکي اجرا مي شوند، در طول ??رآيند نگهداري غيرقابل دسترسي خواهند بود.

بسياري از شرکت ها عليرغم محدوديت هاي موجود بر روي مجازي سازي سرورها سرمايه گذاري مي کنند. با پيشر??ت ??ناوري مجازي سازي سرور، نياز به Data-Centerهاي عظيم مي تواند کاهش پيدا کند. در عين حال، امکان کاهش مصر?? برق و خروجي حرارتي سرور نيز وجود دارد که باعث مي شود بکارگيري سرور نه تنها از نظر مالي جذابيت پيدا کند، بلکه به يک ابتکار سبز و دوستدار محيط زيست تبديل گردد. از آنجائيکه شبکه ها از سرورهاي خود در شرايطي نزديک تر به پتانسيل کامل آنها است??اده مي کنند، مي توانيم شاهد شبکه هاي کامپيوتري بزرگتر و کارآمدتري باشيم. به هيچوجه اغراق آميز نيست که بگوئيم سرورهاي مجازي مي توانند به يک تحول کامل در صنعت رايانش (Computing) تبديل شوند. ما تنها بايد منتظر بمانيم و ببينيم.

منبع:سایت راسخون