آشنایی با مفهوم هایپروایزر و معروف‌ترین هایپروایزر در دسترس

ماشینی که هایپروایزر در آن اجرا می‌شود نیز ماشین میزبان نام دارد. در این حالت هر ماشین مجازی ساخته شده روی آن ماشین میهمان نامیده می‌شود. ماشین میزبان برای هر میهمان یک سخت‌افزار مجازی فراهم و آن ماشین را مدیریت می‌کند. هایپروایزرها شامل دو مدل 1 و 2 هستند.

هایپروایزور مدل 1

در هایپروایزر مدل یک (Type 1 Hypervisor) هایپروایزر برای پشتیبانی از ماشین‌های مجازی به‌طور مستقیم روی سخت‌افزار نصب می‌شود. از جمله هایپروایزرهای گونه نخست می‌توان به مایکروسافت هایپروی (Microsoft Hyper-V)، وی‌ام‌ویر ای‌اس‌اکس (VMware ESX/ESXi)، اوراکل وی‌ام سرور (Oracle VM Server)، لینوکس کی‌وی‌ام (Linux KVM) و سیتریکس زن سرور (Citrix Xen Server) اشاره کرد. هایپروایزر مدل ۱ را با نام‌های دیگری چون هایپروایزر مستقل/اصلی (Native Hypervisor) و هایپروایزر ماشین لخت/فلز لخت (Bare Machine/Metal Hypervisor) نیز می‌شناسند.

هایپروایزور مدل 2

هایپروایزر مدل دو (Type 2 Hypervisor) قابلیت نصب روی سیستم‌عامل را دارد. از جمله هایپروایزرهای مدل 2 که به آن هایپروایزر وابسته گفته می‌شود، می‌توان به مایکروسافت ویرچوال پی‌سی (Microsoft Virtual PC)، وی‌ام‌ویر ورک‌استیشن (VMware Workstation) و اوراکل ویرچوال باکس (Oracle Virtual Box) اشاره نمود. تفاوت نوع اول و دوم در این است که در این حالت hypervisor به شدت به سیستم عامل میزبان وابسته بوده و درصورتی که برای آن مشکلی به وجود آید، بر سایر سیستم‌عامل‌های مجازی میهمان هم بی‌تاثیر نخواهد بود.

VMware Workstation

این ایستگاه کاری با فعال‌سازی چند سیستم ‌امل و برنامه‌های کاربردی مربوط به آن‌ها به‌طور هم‌زمان روی یک ماشین فیزیکی منفرد عمل می‌کند و سیستم‌عامل‌ها به همراه نرم‌افزارهای کاربردی‌شان در ماشین مجازی همگی روی یک قطعه از سخت‌افزار اجرا می‌شوند. لایه مجازی‌سازی VMWare، منابع سخت‌افزار فیزیکی را به منابع ماشین مجازی به گونه‌ای نگاشت می‌کند که انگار هر ماشین مجازی، پردازنده، حافظه و دیسک و ابزارهای o/I ویژه خود را دارد و همگی آن‌ها مطابق استاندارد رایانه‌های X86 هستند. به کمک ایستگاه کاری VMWare می‌توان شبکه‌های مجازی پیچیده‌ای راه‌اندازی کرد و انواع نرم‌افزارها را در بسیاری از محیط‌ها به‌طور هم‌زمان اجرا کرد و تمامی این موارد را می‌توان تنها روی یک سیستم انجام داد. با استفاده از این برنامه می‌توان بدون نیاز به انجام عملیات پارتیشن بندی دوباره، دیسک و سیستم عاملی جدید نصب کرد و بدون نیاز به بوت کردن رایانه می‌توان بین سیستم عامل‌های نصب شده روی رایانه جابه‌جا شد یا سوئیچ کرد.

نصب وی ام ویر روی کامپیوتر اولین گام برای انتقال ساختار کامپیوتر موجود به یک ساختار مجازی است. با ایستگاه کاری وی ام ویر ساده کردن عملیات توسعه و تست نرم‌افزار، سرعت بخشیدن به توسعه برنامه‌های کاربردی، سازگاری برنامه‌های کاربردی و اجرای عملی مهاجرت از یک سیستم‌عامل به سیستم‌عامل دیگر تضمین می‌شود. این نرم‌افزار همچنین امکان آگاهی از زیان‌های احتمالی برای شبکه یا سایر نرم‌افزارهای کاربردی را در صورت تعویض سیستم عامل و دیگر نقل و انتقال‌ها توسط این برنامه را به شما می‌دهد. این نرم‌افزار با میلیون‌ها کاربر در سراسر دنیا، کارایی را در تولید نرم‌افزارها بهبود می‌بخشد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و انعطاف‌پذیری را بالا می‌برد و راه امن‌تری را برای جواب گرفتن از برنامه‌ها به وجود می اورد. از مهم‌ترین قابلیت‌های این محصول می‌توان به شبکه‌بندی مجازی (Virtual Networking)، انجام تراکنش‌ها به صورت زنده، به اشتراک‌گذاری پوشه‌ها و پشتیبانی از محیط اجرای از پیش بوت شده (PXE) این نرم‌افزار را برای استفاده توسعه‌دهندگان رایانه و مدیران سیستم‌ها اشاره کرد.

VMware ESXi

وی‌ام‌ویر ای‌اس‌ایکس‌آی (VMware ESXi) یک نرم‌افزار سازمانی، هایپروایزر مدل ۱ است که توسط شرکت وی‌ام‌ویر برای مجازی‌سازی سخت‌افزار سرورهای رایانه‌ای توسعه یافته‌ است. ESXi یک نرم‌افزار کاربردی نیست، بلکه یک سیستم‌عامل است و دارای مولفه‌های حیاتی سیستم‌عامل مانند هسته‌مرکزی است. نام ای‌اس‌ایکس (ESX) مخفف عبارت الستیک‌اسکای‌ایکس (Elastic Sky X) است. در سپتامبر ۲۰۰۴ نام وی‌ام‌وایزر (VMvisor) به‌جای ای‌اس‌ایکس انتخاب شد، اما در ادامه به نام ای‌اس‌ایکس‌آی تغییر کرد. حرف آی (i) در عبارت ای‌اس‌ایکس‌آی به معنی یکپارچه است. محصولات زیر در رابطه با ای‌اس‌ایکس کار می‌کنند:

سرور وی‌سنتر (vCenter Server): یکی از مولفه‌های Vmware، ابزار مدیریت متمرکز vCenter است. از این ابزار برای مدیریت چند ماشین‌ مجازی و چندین هاست ESXi، آن هم تنها از یک مکان واحد و متمرکز کاربرد دارد. vCenter در دو نسخه Standard و Foundation در دسترس کاربران قرار دارد. نسخه Foundation برای شبکه‌هایی قابل استفاده است که نهایتا دارای 3 تا ESXi باشند. با این حال، نسخه Standard در شبکه‌های بزرگ‌تر کاربرد دارد. vCenter قدرت زیادی دارد و با استفاده از آن می‌توانید مدیریت رویدادها (Events)، هشدارها (Alerts)، ساختار ماشین‌های مجازی، هاست‌های فعال و... را به دست بگیرید. در کل سرور vCenter امکان نظارت و مدیریت چند سرور ای‌اس‌ایکس، ای‌اس‌ایکس‌آی وجی‌اس‌ایکس را فراهم می‌کند. علاوه بر این، کاربران باید آن را نصب کنند تا از خدمات زیرساخت مانند خدمات زیر استفاده کنند:

• وی‌موشن (vMotion): انتقال ماشین‌های‌مجازی درحال اجرا، بین سرورها، بدون وقفه در کار سروها.
• اس‌وی‌موشن (svMotion): انتقال ماشین‌های‌مجازی درحال اجرا، بین تعدادی ذخیره‌ساز مشترک، بدون وقفه در کار سروها.
• اس‌وی‌موشن توسعه‌یافته (enhanced vMotion): استفاده هم‌زمان از خدمات وی‌موشن و اس‌وی‌موشن. (از نسخه ۵٫۱ به بالا پشتیبانی می‌شود).
• زمانبند منابع توزیع شده (Distributed Resource Scheduler): استفاده از وی‌موشن به صورت خودکار.
• دسترس پذیری بالا (High Availability): راه‌اندازی مجدد سیستم‌عامل ماشین‌های‌مجازی در صورت خطا در سخت‌افزار سرور.
• تحمل خطا (Fault Tolerance): راه‌اندازی سریع حالت fail-over برای ماشین‌های‌مجازی در صورت خطا در سخت‌افزار سرور.
• مبدل (Converter): تبدیل ماشین‌فیزیکی (سیستم‌عامل یک رایانه فیزیکی) به ماشین‌های‌مجازی.
• کلاینت وی‌اسفیر (vSphere Client): امکان نظارت و مدیریت چند تنها یک ای‌اس‌ایکس یا ای‌اس‌ایکس‌آی را فراهم می‌کند.

مطلب پیشنهادی

ساخت سوییچ مجازی برای ماشین‌های مجازی Hyper-V

سوییچ مجازی چیست و چگونه یک سوییچ مجازی برای ماشین‌های مجازی ایجاد کنیم؟

از سرویس‌های تأثیرگذار دیگر VMware در سال‌های پایانی دهه‌ی ۲۰۰۰ می‌توان به Virtual Desktop اشاره کرد. سرویس مذکور به‌نوعی شروع دوران تازه‌ای در مجازی‌سازی دسکتاپ محسوب می‌شد که دسکتاپ و اپلیکیشن‌ها را نه‌تنها به لپ‌تاپ‌ها و دیگر کامپیوترهای شخصی آورد، بلکه گوشی‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های موبایل هم از خدمات آن بهره بردند. پیاده‌سازی مستقیم این سرویس از فضای ابری، منجر به ساده‌سازی فرایندهای فناوری اطلاعات، کاهش هزینه‌های شرکتی، افزایش امنیت و انعطاف‌پذیری بیشتر در عملکرد مشتریان شد. از ابزارهای کاربردی VMware که در ابتدای قرن ۲۱ معرفی شد می‌توان به vMotion اشاره کرد. این سرویس به کاربران امکان می‌داد تا یک وظیفه‌ی پردازشی را از یک سرور به دیگری منتقل کنند. در زمان جابه‌جایی، همه‌ی اپلیکیشن‌ها به فعالیت خود ادامه می‌دادند. امروزه توانایی جابه‌جا کردن ماشین‌های مجازی یکی از بخش‌های اصلی و یکپارچه در هر سیستم مجازی‌سازی محسوب می‌شود. با ارائه‌ ابزارهای متنوع مجازی‌سازی توسط VMware، کاربرد آن‌ها نیز به‌مرور در صنعت افزایش یافت. بازار پردازش به‌مرور متوجه ظرفیت‌های بالای مجازی‌سازی شد و روزبه‌روز شرکت‌های بیشتری ابزارهای آن را آزمایش می‌کردند. برخی از شرکت‌ها تنها برای آزمایش کارایی‌های متنوع به مجازی‌سازی روی آوردند و برخی دیگر، سرورهای اصلی و پروداکشن خود را نیز با مجازی‌سازی مدیریت کردند.

ماشین مجازی اوراکل Virtual Box

ماشین مجازی اوراکل ویرچوال‌باکس (Oracle VM VirtualBox) یک بسته نرم‌افزاری متن‌باز و رایگان است که مجازی سازی را برای کامپیوترهای x86 و AMD64/Intel64 انجام می‌دهد. در حال حاضر این نرم‌افزار توسط اوراکل به عنوان بخشی از خانواده محصولات مجازی‌سازی توسعه می‌یابد. این محصول بر روی یک سیستم‌عامل میزبان موجود نصب می‌شود، در خود برنامه امکان داشتن تعدادی سیستم‌عامل مجازی معروف به سیستم‌عامل میهمان وجود دارد. هر یک از سیستم‌عامل‌های میهمان دارای محیط مجازی مربوط به خود هستند. سیستم‌عامل‌های میزبان شامل گنو/لینوکس، مک‌اواس ایکس، ویندوز اکس‌پی، ویندوز ویستا، ویندوز ۷، ویندوز ۸، سولاریس و اپن‌سولاریس هستند. یک نسخه پورت شده برای فری بی‌اس‌دی هم با امکانات محدود در دسترس است. سیستم عامل‌های مهمان پشتیبانی شده شامل تعداد کمی از نسخه‌های نت‌بی‌اس‌دی و نسخه‌های مختلف ویندوز، لینوکس، دراگون‌فلی بی‌اس‌دی، فری‌بی‌اس‌دی، اپن‌بی‌اس‌دی، اواس/۲، سولاریس، اپن‌سولاریس، هایکو، سیلابل، ری‌اکت‌اواس و اسکای‌اواس و غیره هستند. از زمان انتشار نسخه ۳٫۲٫۰، ویرچوال‌باکس اجازه مجازی‌سازی محدود مک اواس ایکس بر روی سخت‌افزارهای اپل را می‌دهد. سیستم عامل مک ایکس را نمی‌توان روی سخت‌افزارهای دیگر به صورت قانونی اجرا کرد. دلیل آن وجود سیستم مدریت و کنترل در همه ماشین‌های اپل می‌باشد که اجرای مک‌اواس ایکس را روی سخت‌افزارهای اپل بررسی می‌کند. بر اساس یک نظرسنجی در سال ۲۰۱۰ لایف‌هکر و لینوکس‌ژورنال ویرچوال‌باکس یکی از محبوب‌ترین نرم‌افزارهای مجازی‌سازی با بیش از ۵۰ درصد آرا بود. ویرچوال‌باکس هر دو نوع مجازی‌سازی سخت‌افزاری وی‌تی-ایکس اینتل و ای‌ام‌دی-وی ای‌ام‌دی را پشتیبانی می‌کند. دیسک‌های سخت از چهار نوع بازسازی می‌شوند: نگاهدارنده داده مخصوص به ویرچوال‌باکس (ویرچوال دیسک ایمج) که با پسوند وی‌دی‌آی بر روی سیستم‌عامل میهمان ذخیره می‌شود. فرمت دیسک مجازی وی‌ام‌ویر و فرمت ماشین مجازی مایکروسافت (وی‌اچ‌دی) و تصاویر پاراللز. این بدان معنی است که ماشین‌مجازی ویرچوال‌باکس می‌تواند، از دیسک‌های وی‌ام‌ویر و ویرچوال پی‌سی مایکروسافت استفاده کند. ویرچوال‌باکس می‌تواند در عین حال به اهداف آی‌اسکازی، پارتیشن‌های خام روی دیسک سخت رایانه میزبان، یا انواع دیگر دیسک سخت مجازی متصل شود. ویرچوال‌باکس می‌تواند آی‌دی‌ای، اسکازی، ساتا و اس‌آاس را به عنوان سخت‌افزار دیسک سخت، شبیه‌سازی کند. ایمیج‌های ایزو و دیسک‌گردان خود سیستم میزبان نیز می‌توانند به عنوان سی‌دیرام متصل شوند. به عنوان مثال، تصویرهای دی‌وی‌دی لینوکس را می‌توان دریافت و به صورت مستقیم در ویرچوال‌باکس استفاده کرد. به‌طور پیش‌فرض پردازش گرافیکی، با کمک کارت‌گرافیکی مجازی که با وسا کار می‌کند، انجام می‌شود. با نصب افزونه مهمان در سیستم عامل مهمان ویندوز، لینوکس و اپن‌سولاریس می‌توان قدرت پردازش گرافیکی را در این سیستم‌عامل‌ها افزایش داد.

Microsoft Hyper-V 

Hyper-V، شرکت میکروسافت می‌تواند به شرکت‌ها برای راه‌اندازی یک ابر خصوصی یا خدمات عمومی آن یا سرورهای مجازی کمک قابل‌توجهی کند. Hyper-V، بخشی جدایی‌ناپذیر از ویندوز سرور است و می‌تواند جداگانه به‌عنوان یک سرور مجازی نصب شود. Hyper-V، به‌صورت یک سیستم ریز هسته تولید شده، پس درایور‌های دستگاه به‌صورت جداگانه در لایه‌های کنترلی اجرا می‌شوند. قابلیت‌های زیر در لایه کنترلی قرار دارد:

• مهاجرت داده‌ها از یک سیستم به سیستم دیگر
• پشتیبانی از سیستم‌فایل NTFS و SMB
• انتقال زنده از یک سیستم به سیستم دیگر (بدون خاموشی سرور)
• قابلیت تکثیر سرور برای بالا بردن قابلیت اطمینان.

لایه هایپروایزر مستقل است و شامل قسمت شبکه و ذخیره‌سازی است. طراحی یکپارچه VMware نیز به همین صورت است، یعنی لایه سخت‌افزاری شامل شبکه فیزیکی و دستگاه‌های ذخیره‌سازی می‌شود. برای بیشتر ادمین‌های سیستم، یادگیری و کار کردن با محصولات مایکروسافت می‌تواند راحت‌تر باشد. شاید بتوان گفت بهترین مزیت Hyper-V مدیریت راحت‌تر درایورهای دستگاه است. با توجه به این نکته که دستگاه‌های جدید می‌توانند بدون درایور به سیستم متصل شوند، پس طیف وسیعی از دستگاه‌ها قابلیت اتصال به Hyper-V را دارند. هر درایور جدیدی به‌طور مستقیم در سیستم‌عامل که در لایه کنترلی است، نصب می‌شود. این درایورها از طریق ماشین مجازی به سخت‌افزار دسترسی پیدا می‌کنند. فقط چند دقیقه طول می‌کشد تا Hyper-V علاوه بر نقش اصلی مجازی‌سازی، سرویس‌های سرور را نیز نصب و راه‌اندازی کند. همچنین، از آنجا که کدهای هایپروایزر مایکروسافت فقط 600 کیلوبایت است، بارگذاری اولیه چندان طول نمی‌کشد. علاوه بر این‌ها و برخلاف vSphere، هیچ خطری برای تزریق کد فاسد به لایه هایپروایزر وجود ندارد، زیرا مایکروسافت هیچ API را برای این لایه قرار نداده است. به همین دلیل، در بسیاری از موارد، تعمیر و نگهداری بسیار ساده است، زیرا هیچ خرابی وجود ندارد. پس پشتیبان‌گیری و انتقال زنده سیستم سریع‌تر و آسان‌تر انجام می‌شود. Hyper-V در ویندوز سرور 2019 ویژگی‌های جدید منحصربه‌فردی در اختیار ما قرار داده است. پیشرفت‌های جدید قطعا Hyper-V را به سطحی مناسب برای سازمان‌هایی که قصد دارند از Hyper-V به عنوان هایپروایزور مرکز داده سازمان خود استفاده ‌کنند، تبدیل کرده است. ویژگی‌هایی همچون ReFS با پشتیبانی deduplication، بهبود فضای ذخیره‌ساز مستقیم، مرکز مدیریت ویندوز، بهبود Shield VM، زیرشبکه‌های رمزگذاری شده و ساده‌سازی سرویس‌های خوشه‌های دو گره‌ای باعث شده‌اند ویندوز سرور 2019 به یک پلتفرم Hyper-V قدرتمند تبدیل شود. در ویندوز سرور 2019 ویندوز سرور 2019 این رویه را تغییر داده است. شما می‌توانید چند کلاستر مختلف (Hyper-V، Storage و حتا Hyper-Converged) را با یکدیگر و یک کلاستر اصلی (Master) که منابع روی آن در حال اجرا هستند ادغام کرده و از Cluster Set Worker در هر کلاستر استفاده کنید. Cluster Set Worker تنها برای برقراری ارتباط میان کلاسترها و هماهنگ کردن کلاستر محلی به عنوان یک CS-Master استفاده می‌شود. شما می‌توانید ماشین‌های مجازی را به شکل فعال از یک کلاستر به دیگری انتقال دهید. این ویژگی در زمان کار با Azure Stack و گسترش‌پذیری آن (که در حال حاضر تنها به 12 گره محدود است) مفید بوده و  مفهوم مراکز داده نرم‌افزار‌محور (SDDC) را یک گام دیگر به پیاده‌سازی ساده‌تر نزدیک می‌کند. یکی دیگر از تغییرات کوچک اما مهم در ارتباط با به‌اشتراک‌گذاری فایل‌هایی است که روی سامانه فایل توزیع شده (DFS) سرنام Distributed File System ذخیره شده‌اند. در این ارتباط واژه‌ای به‌نام FSW سرنام File Share Witness وجود دارد که باید مختصر توضیحی در مورد آن ارائه کرد.