در گذشته برای دسترسی به منابع پردازشی باید سرورهای فیزیکی با مشخصات مشخص تهیه میکردید، منتظر تحویل آنها میماندید و بعد توسط تکنسینها سرورها را در رکها نصب و با منابع برق و سرمایش مناسب راهاندازی میکردید. مقیاسپذیری به معنای تأخیرهای چند هفتهای بابت خرید و نصب سختافزار، یا به خاطر کاهش مقیاس، باقیماندن سرورهای گرانقیمتی بود که بلااستفاده مانده بودند یا باید صرف زمان و انرژی برای خروج از مدار و جمعآوری آنها میشد.
ماشینهای مجازی در دو نوع اصلی ارائه میشوند: سیستمی که منتظر یک کامپیوتر کامل هستند (این همان موردی است که معمولا ارائهدهندگان ابری ارائه میکنند) و پردازشی مانند Java Virtual Machine که برای اجرای برنامه خاصی روی سیستمهای عامل مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
در این مقاله به انواع ماشینهای مجازی، شیوه مجازیسازی، مزایای VMها و راهکارهای کاهش هزینهها میپردازیم.
میخواهید با VMها شروع کنید و از مزایای مجازیسازی بهرهمند شوید؟ فقط کافی است در چند ثانیه زیرساخت مجازی خودتان را با plan های پارمین کلود بسازید. مناسب برای انواع حجمهای کاری معمول تا پشرفته، میتوانید بهترین plan را مطابق نیازتان پیدا کنید.
ماشین مجازی چیست؟
ماشین مجازی (VM) کامپیوتری مبتنی بر نرمافزار است که در یک کامپیوتر فیزیکی دیگر اجرا میشود و محیطی ایزوله با سیستم عامل و نرمافزارهای مجزا فراهم میکند. برای کاربر، ماشین مجازی کاملاً مثل یک دستگاه واقعی عمل میکند و نیازی به مدیریت جداگانه سختافزاری مانند CPU یا حافظه نیست. با VM، میتوانید چند سیستم عامل روی یک سیستم نصب کنید و اپلیکیشنها و فرآیندها را اجرا نمایید.
مجازیسازی، یک کامپیوتر نرمافزاری ایجاد میکند که حافظه، ذخیرهسازی و CPU مستقلی از سیستم میزبان میگیرد. این کار با استفاده از یک هایپروایزر انجام میشود که ماشین مجازیها را میزبانی کرده، منابع را جابهجا میکند و برنامهریزی اجرا و منابع را مدیریت میکند تا از همپوشانی و مصرف بیش از حد جلوگیری شود.
دو نوع هایپروایزر
- نوع ۱ (Bare Metal): مستقیماً روی سختافزار نصب میشود و بدون واسطه سیستم عامل به منابع فیزیکی دسترسی دارد. این نوع مناسب مجازیسازی سرور، دسکتاپ و اپلیکیشنهاست.
- نوع ۲ (مبتنی بر میزبان): روی سیستم عامل میزبان نصب میشود و مدیریت منابع توسط سیستم عامل میزبان انجام میشود. این گزینه برای استفادههای خاص مثلاً اجرای لینوکس روی ویندوز مناسب است.
کاربران ممکن است هر دو نوع هایپروایزر را به طور همزمان در زیرساخت خود بنا به نیاز و نوع حجم کاری اجرا کنند. برای انتخاب صحیح، سازگاری سختافزاری، نیازهای عملکردی، موجود بودن ابزارهای مدیریتی و هزینه باید بررسی شود.
انواع مجازیسازی
هایپروایزرها اساس محیطهای مجازی را تشکیل میدهند و میتوانند ماشینهایی را که اجزای سختافزاری، نرمافزاری، شبکه و ذخیرهسازی را شبیهسازی میکنند، مدیریت نمایند. انواع آن عبارتاند از:
- مجازیسازی سختافزاری (سرور): اجازه میدهد چند سیستم عامل روی یک سرور اجرا و به منابع CPU و ذخیرهسازی از طریق هایپروایزر دسترسی داشته باشند.
- مجازیسازی نرمافزاری: نصب همزمان چند مهمان OS روی یک دستگاه فیزیکی (مثلاً لینوکس روی ویندوز). همچنین امکان ارائه اپلیکیشنها از سرور به دستگاه مقصد یا دسترسی کاربران راه دور به نرمافزارهای مرکزی را فراهم میکند.
- مجازیسازی شبکه: ایجاد چندین شبکه مجازی روی یک دستگاه سختافزاری شبکه، تقسیم پهنای باند، و اختصاص ترافیک به منابع مشخص.
- مجازیسازی ذخیرهسازی: تلفیق چند دستگاه ذخیرهسازی فیزیکی به عنوان یک منبع مشترک و ارائه آن به کاربران به صورت تجمیعی بهجای مشاهده فضای هر سرور به تفکیک.
انواع ماشین مجازی
دو نوع اصلی VM وجود دارد: سیستمی و پردازشی. تفاوت اصلی آنها در منابع شامل و انواع فرآیندهایی است که پشتیبانی میکنند اما معمولا به طور همزمان در محیط تولید استفاده میشوند.
ماشینهای مجازی سیستمی
این نوع از VM یک نسخه کامل سیستم عامل را انعکاس میدهد؛ محیطی ایزوله برای اجرای اپلیکیشن و امکان اجرای چند سیستم عامل روی یک سرور یا دستگاه.
مزایا:
- شبیهسازی سختافزاری مستقل از معماری میزبان
- اجازه میدهد چند محیط OS روی یک هارد مرکزی با پارتیشن مجازی ساخته شود و اشتراک فایل فارغ از محیط قابل انجام است
- انجام امور بدون نیاز به تغییر سیستم عامل، اطلاعات ایجادشده روی هارد میزبان ذخیره میشود
- تسهیل پیادهسازی اپلیکیشن، پشتیبانی، بازیابی فاجعه و برنامههای با دسترسی بالا
معایب:
- ناهمخوانی امنیت و نرمافزاری بین مهمان و میزبان
- تفاوت عملکرد زمانی که چند VM روی یک میزبان اجرا میشوند
- افت کارایی هنگام متصل شدن VM به هارد میزبان
ماشینهای مجازی پردازشی
این نوع، سیستمعامل VM را به طور موقت شبیهسازی میکند تا یک کار انجام و سپس حذف شود. مثل Wine یا Java VM.
مزایا:
- ایجاد محیط ایزوله و سبک، قابل اجرا بر انواع پلتفرمها؛ محدود به مدل سیستمی خاص نیست
- فقط جهت اجرای یک فرآیند خاص ایجاد و به محض تکمیل، نابود میشود
- اجرای محیطی جداگانه برای کاربردهایی مانند دیباگ یا تست
موارد قابل توجه:
- گذرا بودن نسبت به VM سیستمی و امکانات محدودتر
- در بعضی موارد مصرف منابع بیشتر از اجرای مستقیم برنامه روی ماشین
تفاوت VMها و کانتینرها
هرچند هر دو تکنولوژی مجازیسازی هستند اما تفاوتهای زیادی دارند.
- کانتینرها تمامی اجزا و امکانات موردنیاز یک اپلیکیشن یا زیرمجموعه آن را درون خود پکیج میکنند. بیشتر اپلیکیشنها امروزی چندین کانتینر دارند که هرکدام به یک سرویس خاص اختصاص یافتهاند. کانتینرها سبکتر از VM بوده و به هایپروایزر نیاز ندارند.
- VMها منابع ماشین را تجمیع میکنند و یک OS مستقل دارند که اجازه اجرای برنامههای سنگین و شبیهسازی اجزای مختلف مانند ذخیرهسازی، شبکه یا نرمافزار را میدهند.
مزایای ماشینهای مجازی
- هزینه: با اجرای چند VM روی یک سرور، سازمانها میتوانند منابع سختافزاری را تجمیع و در نتیجه در هزینههای خرید سختافزار صرفهجویی کنند.
- قابلیت حمل: VMها محیطهای خودکفا و مستقلی هستند که جابهجایی آنها میان سرورها، زیرساخت ابری یا دیتاسنتر فقط با کمک نرمافزار مدیریت VM به سادگی انجام میشود.
- پایداری: ایزوله بودن VMها از یکدیگر و اجزای سیستم بزرگتر به این معناست که اختلال یا هک یک VM بر بقیه تاثیری ندارد.
- مقیاسپذیری: به راحتی میتوانید منابع را افزایش دهید بدون افزودن سرور فیزیکی جدید.
- امنیت: هر VM سیستم عامل خودش را دارد؛ این یعنی یک لایه امنیتی اضافه و قابلیت تست یا آزمایش دغدغههای امنیتی بدون ریسک برای زیرساخت اصلی.
کاربردهای بیزینسی VM
- تجمیع سرور: کاهش پراکندگی فیزیکی سرورها و تبدیل آنها به یک یا چند VM
- محیط تست و توسعه: اجرای ایزوله برای تست و توسعه بدون تاثیر روی سیستمهای دیگر
- پشتیبانی DevOps: افزایش انعطاف در حذف، مهاجرت و تغییر VMها متناسب با نیاز هر اسپرینت
- تداوم کسب و کار و بازیابی فاجعه: تکثیر سیستمها روی زیرساخت ابری برای دسترسی راحتتر به پشتیبان و استفاده از ویژگیهای امنیتی VM
- محیطهای هیبرید: پشتیبانی از برنامههای قدیمی یا کار با دیتاسنترهای سنتی و همچنین تکنولوژیهای جدید ابری
هزینههای ماشینهای مجازی
ممکن است هزینههای اصلی VM ساده به نظر برسد اما عوامل مختلفی در هزینه نهایی تأثیر دارند. هزینههای ثابت همچون نیاز به سختافزار (سرور، ذخیرهسازی، لایسنس نرمافزاری هایپروایزر، ابزار مدیریت) و هزینههای متغیر شامل میزان تخصیص رم، پردازنده و ذخیرهسازی. بعضی ارائهدهندگان هزینه راهاندازی اولیه هم دارند.
پاسخ به سوالات متداول
بهترین نوع ماشین مجازی برای پردازش ابری کدام است؟
بسته به نوع بارکاری، VMهای مناسب متفاوت خواهند بود. معیارهای مهم عبارتاند از عملکرد، مقیاسپذیری، امنیت، تجربه کاربری و هزینه.
کانتینرها بهترند یا VMهای سنتی؟
VM سنتی سیستم عامل کامل و شبیهسازی سختافزار را ارائه میدهد اما کانتینر فقط اجزای لازم برای اجرای یک اپلیکیشن را دارد؛ بنابراین سبکتر و مناسبتر برای اجرای سرویسهای اپلیکیشنی است.
مزایای هایپروایزر در مجازیسازی چیست؟
هایپروایزر به بهبود استفاده از منابع، مقیاسپذیری، مدیریت متمرکز، ایزولاسیون و کاهش هزینه کمک میکند.
هزینه VMها در ارائهدهندگان مختلف ابری (AWS، Azure، Google Cloud) چگونه است؟
هر ارائهدهنده مدل قیمتگذاری مخصوص به خود دارد و قیمت بسته به پیکربندی، منطقه، اندازه دیسک، میزان حافظه و دادههای انتقالی و نیازهای ذخیرهسازی تغییر میکند.
VMها مزایای متعددی دارند و به سازمانها کمک میکنند تا زیرساخت خود را مقیاس دهند و سریعتر از گذشته به منابع پردازشی دسترسی پیدا کنند. با این حال انتخاب VM مناسب متناسب با نیاز و شناخت تکنولوژی، باعث استفاده بهینه از منابع و جلوگیری از هدررفت هزینه و عملکرد پایین میشود.
ارائهدهندگان ابری معمولاً انواع مختلفی از VM را پیشنهاد میدهند که هرکدام منابع متفاوتی دارند. انتخاب درست براساس این فاکتورها، موجب بهبود عملکرد اپلیکیشن، استفاده مؤثر از منابع، سلامت زیرساخت و کنترل هزینه میشود.
پارمین کلود بستری ساده و قدرتمند برای زیرساخت ابری ارائه میکند.
نظرات کاربران