ماشین مجازی (Virtual Machine) چیست؟ چرا از ماشین مجازی استفاده کنیم؟

ماشین‌های مجازی یا Virtual Machine به دلیل انعطاف‌پذیری و همچنین هزینه پایین آن‌ها به یکی از اجزای اصلی شبکه بسیاری از کسب‌وکارها تبدیل شده‌اند. ماشین مجازی (VM) دقیقاً چیست و چرا بسیار کاربردی و مفید هستند؟ این مقاله به بسیاری از این پرسش‌ها پاسخ خواهد داد. اینکه ماشین مجازی چیست؟ چه کسی آن‌ها را اختراع کرده است و چرا مفید هستند؟

در این مقاله همچنین به بررسی مراحل مدیریت ماشین مجازی می‌پردازیم البته با اینکه این موضوع در ابتدا کمی پیچیده به نظر می‌آید اما با استفاده از نرم‌افزار اختصاصی آن، فرآیندی بسیار ساده نیز است.

دلایل بسیاری وجود دارد که سازمان شما تصمیم به استفاده از ماشین‌های مجازی بگیرد. VMها امکان کاهش هزینه را با استفاده از سیستم‌عامل‌های مختلف از کنسولی مشترک در یک زمان فراهم می‌کند. همچنین اینترنتی امن را برای دیتاهای شما فراهم آورده که این امر می‌تواند در بکاپ گیری و بازیابی اطلاعات در هنگام رویارویی با مشکلات بسیار مفید باشد.

برای کسب‌وکارهای بزرگ‌تر و یا در حال رشد، مقیاس‌پذیری فضاهای مجازی می‌تواند برای تطبیق با فضای مورد نیاز بسیار ضروری باشد.

VM چیست؟

هدف اصلی ماشین مجازی، اجرای چندین سیستم‌عامل به طور هم‌زمان و از طریق یک سخت‌افزار مشابه است. بدون مجازی‌سازی، اجرای چندین سیستم‌عامل مانند ویندوز و لینوکس، به دو یونیت فیزیکی مجزا نیاز دارد.

به دلیل اینکه اپلیکیشن‌ها بر روی قابلیت‌های خاص هر سیستم‌عامل اجرا می‌شوند، کسب‌وکارهایی که طیف گسترده‌ای از اپلیکیشن‌ها استفاده می‌کنند، ممکن است با این موضوع مواجه شوند که در حال نصب کنسول‌ها و سخت‌افزارهایی برای مدیریت اپلیکیشن‌های خود هستند. این موضوع می‌تواند هزینه زیادی را برای شما رقم بزند. نگهداری از سخت‌افزارها نیاز به فضای فیزیکی زیادی دارد که همیشه نیز در دسترس نیست. همچنین این سخت‌افزارها شامل هزینه نگهداری، تعمیر و دیگر هزینه‌ها می‌شود که از این طریق می‌توان عملکرد سخت‌افزار را تضمین نمود. تأمین انرژی و خنک نگه داشتن تجهیزات نیز یکی از مهم‌ترین عواملی است که هزینه زیادی را در بر خواهد داشت.

مجازی‌سازی با قرار دادن سیستم‌عامل‌های شما بر روی ساختاری ابری، موجب کاهش هزینه‌هایتان می‌شود و همچنین شما را از استفاده بیش از حد از سخت‌افزارها بی‌نیاز می‌کند.

هایپروایزر (Hypervisor) چیست؟

جزء اصلی یک ماشین مجازی (VM) نوعی از یک نرم‌افزار با نام Hypervisor است. یک هایپروایزر وظیفه‌ی ایزوله کردن هر ماشین مجازی را در یک فضای ابری دارد. البته این موضوع را در نظر داشته باشید که Hypervisor تنها یک جدا کننده برای ماشین مجازی شما نیست و کاربردهای بیشتری نیز دارد. علاوه بر آن، با ایجاد مرز مجازی و غیر قابل نفوذ بین سیستم‌عامل‌های مختلف، Hypervisor، اجزای سخت‌افزار سیستم‌عامل‌های قدیمی را شبیه‌سازی خواهد کرد. نسخه‌های شبیه‌سازی شده‌ی منابع سخت‌افزاری مانند CPU، I/O، حافظه و دیگر اجزا بر روی هایپروایزر شما قابل دسترس خواهند بود.

فایده اصلی Hypervisor ها، توانایی آن‌ها برای کار کردن بدون سخت‌افزار خاصی هستند. هدف از سخن ما تنها این نیست که شما برای داشتن ماشین‌های مجازی بیشتری به سخت‌افزارهای بیشتر نیاز ندارید، بلکه کنسول اصلی شما قادر به اجرای هایپروایزر بدون سخت‌افزار مخصوص وی ام است.

به همین دلیل، همان‌طور که از نامش مشخص است ماشین مجازی، راه‌حلی حقیقی و انعطاف‌پذیر برای چندین سیستم‌عامل است. به دلیل اینکه هایپروایزر قادر به ایزوله کردن هرکدام از سیستم‌های شبیه‌سازی شده از سایر سیستم‌ها است، یک فضای مجازی می‌تواند شامل چندین هایپروایزر برای ماشین‌های مجازی بی‌شماری باشد.

کانتینر (Container) چیست؟

تفاوت‌های مبهمی بین ماشین مجازی و کانتینر وجود دارد. یک کانتینر، جزء دیگری از فضای مجازی شماست اما کانتینرها بر پایه نرم‌افزار هایپروایزر نیستند. در حقیقت، کانتینر یک سیستم‌عامل مجازی بدون اجزای سخت‌افزاری مجازی یک ماشین مجازی کامل است.

زمانی که شما به اجرای چندین اپلیکیشن بر روی یک سیستم‌عامل مشابه و بدون استفاده از چندین سیستم‌عامل نیاز دارید،‌ کانتینر می‌تواند راه‌حل مناسبی باشد.

خطرات مجازی‌سازی چیست؟

با وجود اینکه ماشین مجازی به افزونه‌های سخت‌افزاری نیازی ندارد،‌ تنظیم کردن چندین VM می‌تواند به فضای زیادی از ظرفیت سرور فیزیکی شما احتیاج داشته باشد. به خصوص زمانی که فضای مجازی شما شروع به ایجاد ماشین‌های مجازی متعددی می‌کند، باید مراقب کاهش منابع خود باشید. بهتر است که از ابزار مانیتورینگ VM برای بررسی سخت‌افزارهای خود استفاده کنید. به صورت مداوم از این موارد اطمینان حاصل کنید:

• چه میزان از ظرفیت، پهنای باند و حافظه باقی مانده است؟
• پهنای باند ماشین مجازی با چه سرعتی در حال اتمام است؟
• آیا VMهایی در فضای مجازی شما وجود دارند که در حال گرفتن منابع اضافی باشند؟

در قسمت‌های بعدی مقاله به بررسی استراتژی‌های خاص سیستم مانیتورینگ ماشین‌های مجازی می‌پردازیم. در حال حاضر،‌ موضوع مهم‌تر این است که بدانیم مدیریت منابع، مهم‌ترین روش برای حفظ کیفیت و سلامت فضای مجازی خود به دور از هرگونه خطراتی است.

زمانی که بتوانید مشکلات مربوط به مصرف منابع ماشین مجازی خود را کاهش دهید یا حل کنید، به فضای پایداری از آن VM دست خواهید یافت.

بهترین ارائه‌دهندگان هایپروایزر

محصول‌های زیر، ابزارهایی کاربردی و موثر هستند که شما می‌توانید از طریق آن‌‌ها فضای مجازی‌سازی شده‌ی خود را ایجاد کنید.

• VMware v-Sphere: ‌وی‌ام‌ویر یکی از مشهورترین نرم‌افزارهای مجازی ساز برای ماشین‌های مجازی است. VMware یک شرکت سهامی عام است که ابزارهای متعددی را برای مجازی‌سازی ارائه می‌دهد. فضای مجازی VMware به عنوان v-Sphere شناخته می‌شود که شما نیز می‌توانید آن را در فضای ابری وی‌ام‌ویر خود اجرا کنید.
• Microsoft Hyper-V: این نرم‌افزار را شاید بتوان به عنوان مشهورترین ابزار مجازی ساز معرفی کرد که می‌تواند به عنوان یکی از اجزای اصلی ماشین مجازی شما قرار بگیرد. Hyper-V قابلیت ایجاد چندین ماشین مجازی را در اختیار شما قرار خواهد داد. این نرم‌افزار می‌تواند سیستم‌عامل‌های موجود را مجازی‌سازی کند و هایپروایزرها را از طریق سخت‌افزار مجازی تکمیل نماید.

Hyper-V به عنوان هایپروایزری کاربرپسند شامل کنترل کننده‌ی VM شهرت یافته است. فارغ از اینکه چند ماشین مجازی در هایپروایزر Hyper-V در حال اجرا هستند، متخصصان سرور می‌توانند به راحتی عملکرد هر VM را به صورت مجزا بررسی کنند.

ویژگی دیگر Hyper-V، توانایی آن برای ایجاد VMهای شخصی‌سازی شده در هر هایپروایزر است. بدون در نظر گرفتن نوع Hypervisor مورد استفاده شما، هر مدیر ماشین مجازی باید با ویژگی‌های و نوع کار کردن با آن آشنایی کامل داشته باشد. از جمله این موارد، نگهداری از ظرفیت و مدیریت تخصصی، مانیتورینگ و برنامه‌ریزی طولانی مدت است.

مزایای ماشین مجازی

دلایل زیادی موجب شده است که ماشین‌های مجازی به یکی از اجزای اصلی و مؤثر دنیای آی‌تی تبدیل شده است. ماشین‌های مجازی این امکان را به شما می‌دهد تا اپلیکیشن‌های متعددی را در یک زمان و مکان مشترک و بدون هزینه اضافی اجرا کنید. سخت‌افزار شبیه‌سازی شده یک راه‌حل منعطف برای گسترش سرورهای یک شرکت با اپلیکیشن‌ها و کاربران متعدد است. در ادامه به بررسی دلایل اصلی می‌پردازیم که چرا کسب‌وکارهای کوچک و بزرگ از مجازی‌سازی بجای راه‌حل‌های دیگر استفاده می‌کنند:

• انعطاف‌پذیری در اجرا: بزرگ‌ترین نقطه قوت مجازی‌سازی، اجرای چندین سیستم مثل لینوکس و ویندوز، از یک کنسول است. این امر به کاربر این امکان را می‌دهد تا فارغ از سیستم‌عاملشان، از اپلیکیشن‌های مختلفی استفاده کنند. ماشین‌های مجازی تجربه استفاده از چندین کامپیوتر به صورت هم‌زمان و با سرورهای پیچیده و نیازهای مختلف را برای شما شبیه‌سازی می‌کند. البته این سیستم‌ها به صورت مجزا از یکدیگر باقی می‌مانند که این امر نیز یک لایه امنیت به سیستم‌عامل‌های شما اضافه خواهد کرد.
• کاهش هزینه‌های اضافی: تنها به هنگام خرید سخت‌افزارهای جدید متحمل هزینه‌های اضافی نخواهید شد، بلکه مدت زمان زیادی درگیر این هزینه‌های گزاف سیستم خود خواهید بود. هزینه‌های مکرر بابت نگهداری از سخت‌افزار، تأمین انرژی و تهیه لایسنس می‌تواند کسب‌وکار شما را تحت تأثیر قرار دهد. البته، VMware در حال حاضر، نیاز به انرژی و لایسنس دارد؛ اما مصرف منابع VMware می‌تواند به مراتب کمتر از مصرف منابع سیستم‌هایی بر پایه‌ی چندین سخت‌افزار باشد. مجازی‌سازی این اطمینان را به شما می‌دهد که نیازی به نگهداری و جایگزینی سخت‌افزارها به صورت مداوم ندارید.
• مدیریت متمرکز یونیت‌های سیستم‌های مختلف به شما این امکان را می‌دهد تا بهره‌وری و در نتیجه خروجی‌های خود را افزایش دهید. ماشین‌های مجازی بسیار مفید هستند، چرا که فرصت مدیریت تمام سیستم‌های خود را از طریق یک کنسول فراهم می‌کند. در واقع، این امر بسیار راحت‌تر از مدیریت چندین دستگاه فیزیکی است. VMware و افزونه‌های مدیریت آن می‌تواند از طریق یک داشبورد و همراه با تمام اپلیکیشن‌های آن مدیریت شود. بسیاری از کسب‌وکارها متوجه می‌شوند که راه ساده‌تری برای بررسی اپلیکیشن‌ها، سیستم‌ها و یونیت‌های اجرایی نیست.
• ایجاد یک استراتژی ۵ ساله برای تغییر هوشمندانه زیرساخت یک کسب‌وکار بسیار ضروری است. ادمین‌های آی‌تی و مدیران یک کسب‌وکار باید به صورت تیمی در مورد هدف، بودجه و منابع مورد نیاز خود برای اجرای استراتژی در آینده تصمیم بگیرند. یک کسب‌وکار در حال رشد به سرمایه‌گذاری ممتد بر روی خرید ابزارها و نرم‌افزارهای جدید در حوزه آی‌تی نیاز دارد. همچنین فضای کافی برای نگهداری و هزینه اضافه کردن یک سری از سخت‌افزارها باید در این برنامه ۵ ساله گنجانده شوند. چرا که ماشین‌های مجازی بسیار مقیاس‌پذیر هستند، از این رو اجرای استراتژی شما برای این ۵ سال همراه با فضای مجازی‌سازی شده بسیار ساده‌تر خواهد بود. به دلیل اینکه VMware امکان اضافه کردن اپلیکیشن‌های خود را بدون نیاز به فضای فیزیکی اضافه در اختیار شما قرار می‌دهد، یک زیرساخت مجازی گسترش یافته به بودجه بیشتر برای خرید منابع سخت‌افزاری یا فضای اضافی نیاز نخواهد داشت.
• بهبودی پس از اتفاقات: VMware می‌تواند یکی از بهترین راه‌حل‌ها برای جلوگیری از ایجاد هرگونه تهدید برای اطلاعات ما باشد و حتی در صورت ایجاد مشکل نیز در بازیابی اطلاعات به ما کمک خواهد کرد. چرا که ماشین‌های مجازی به صورت منظم از تاریخچه سیستم‌عامل‌های خود نسخه کپی تهیه می‌کنند که می‌توانید در مواقع ضروری از آن‌ها استفاده کنید. البته همیشه در معرض ریسک از دست دادن ناگهانی اطلاعات خود به هنگام خراب شدن سخت‌افزارها هستید ولی به دلیل کم بودن میزان سخت‌افزار مورد نیاز برای اضافه کردن به فضای مجازی خود، سرور شما با ریسک کمتری برای از بین رفتن منابع آن رو به رو خواهد بود.

تکنیک‌های مدیریت ماشین مجازی

ماشین‌های مجازی می‌توانند در ذخیره کردن زمان و پول به ما کمک کنند اما چالش‌های خاص خود را نیز به همراه خواهند داشت. در مقایسه با تنظیمات قدیمی یک سیستم‌عامل در هر هارد درایو، درایو شما بار بیشتری را به هنگام میزبانی چندین ماشین مجازی و Hypervisor متحمل خواهد شد. بدون داشتن برنامه‌ی مناسبی برای مدیریت، ماشین مجازی شما به سرعت منابعتان را مصرف خواهد کرد، سرعت عملکرد سرور را کاهش خواهد داد و فضای زیادی از VM را از بین خواهد برد.

خوشبختانه، روش‌های قابل اعتمادی برای مدیریت ماشین‌های مجازی وجود دارند که این اطمینان را به شما خواهد داد تا فضای مجازی قرار گرفته در اختیار شما، به خوبی و مؤثر عمل خواهد کرد. در ادامه به بررسی دلایلی می‌پردازیم که ممکن است ماشین مجازی موجب کاهش عملکرد و سرعت سرور شما شود و راه‌حل آن را نیز مطرح خواهیم کرد:

• تغییرات تنظیمات: ماشین مجازی شما به صورت مداوم در حال انتقال برای ایجاد ماشین‌های مجازی جدید و تکمیل اپلیکیشن‌ها است. اگر موارد به درستی انجام نگیرند، این تغییرات در تنظیمات می‌توانند موجب داون شدن سرور و اتلاف زمان شود. اعمال تغییرات در تنظیمات می‌توانند مشکلاتی را برای ما ایجاد کنند و این امر زمانی بسیار مشکل‌ساز است که از تاریخچه تغییرات خود در سرور آگاه نباشیم. بدون آگاهی از جزئیات تغییرات، به سرعت با کاهش عملکرد ماشین مجازی خود رو به رو خواهید شد.

راه‌حل این موضوع، نرم‌افزار مدیریت ماشین مجازی است که به شما امکان بررسی تغییرات در تنظیمات گذشته و اعمال تغییرات مورد نظر خود را در اختیارتان قرار خواهد داد. نرم‌افزار مدیریت ماشین مجازی به شما کمک می‌کند تا تغییرات اعمال شده در تنظیمات را بررسی کنید، تغییراتی را که موجب بروز اختلال و داون شدن سرور می‌شود، حل کنید و تاریخچه تغییرات در تمام طول زمان را مشاهده کنید.

• به دلیل اینکه ماشین‌های مجازی به صورت مداوم در حال گسترش و تنظیم هستند، سرویس‌های جدید به سایر ماشین‌های مجازی واقع در یک گروه مشترک از امنیت، وابسته خواهند بود. یک اپلیکیشن اشتباه می‌تواند منجر به عملکرد اشتباه در این وابستگی‌های آن‌ها شود. این وابستگی‌های پیچیده موجب بروز مشکل در بر طرف کردن مشکلات خواهد شد.

هر چند نرم‌افزار مدیریت ماشین مجازی این امکان را به شما می‌دهد تا این وابستگی‌های ماشین مجازی خود را به کمک نقشه‌ها و گرافیک‌ها به وضوح مشاهده کنید. نرم‌افزار مدیریت وابستگی، دید واضحی از ارتباط سرویس‌های گوناگون در یک فضای مجازی را در اختیار شما قرار می‌دهد. از طریق رابط کاربری قابل درک، می‌توانید ارتباط بهتری با ماشین مجازی خود، دسته اپلیکیشن‌ها، متریک‌های ظرفیت و سایر موارد برقرار کنید.

از ماشین مجازی خود نهایت بهره‌وری را داشته باشید

زمانی که زیرساخت سخت‌افزار خود را در یک فضای مجازی ادغام می‌کنید، در واقع شاهد بازدهی و پایداری زیادی در سیستم خود بدون هزینه اضافی، خواهید بود. به دلیل اینکه ماشین‌های مجازی می‌توانند سیستم‌عامل‌های مختلفی را از یک مرکز کنترل در کنار یکدیگر قرار دهد، دیگر نیازی به صرف زمان برای تغییر فضای خود برای مدیریت اپلیکیشن‌ها بر روی سیستم‌عامل‌های مجزا نخواهد بود.

به دلیل اینکه ماشین‌های مجازی، مقیاس‌پذیر و انعطاف‌پذیر هستند، VM شما نیز در طی یک برنامه ۵ ساله قابلیت گسترش و اضافه نمودن اپلیکیشن‌های جدید را دارد. همچنین به دلیل اینکه ماشین‌های مجازی امکان مشاهده تاریخچه عملکرد آن‌ها را در اختیار شما قرار می‌دهند، حل مشکلات پس از بین رفتن یک سخت‌افزار یا هرگونه اتفاق دیگری بسیار راحت خواهد بود.

ماشین‌های مجازی خیلی سریع به یکی از مهم‌ترین عنصرها در زیرساخت آی‌تی در قرن بیست و یکم تبدیل شدند. برای کسب‌وکارهایی که مجازی‌سازی را در دستور کار خود قرار می‌دهند، این امر بسیار مهمی است که بدانیم VM چیست، وظیفه آن چیست و چگونه می‌تواند برای شما مفید باشد. همچنین باید بدانید که v-Sphere به تنهایی نمی‌تواند خود را مدیریت کند. بلکه هر کسب‌وکاری با یک فضای مجازی باید بر روی یک سیستم مدیریت VMware قابل درک سرمایه‌گذاری کند تا از این طریق از داون شدن سرور و یا بروز اتفاق‌های دیگر جلوگیری کند. زمانی که استراتژی مدیریت ماشین مجازی خود را تعیین نمودید، در واقع زیرساخت آی‌تی خود را تقویت کرده‌اید.

ماشین‌های مجازی فواید بسیار را برای ما به ارمغان خواهند آورد، اما مدیران آی‌تی را با چالش‌هایی جدی رو به رو خواهند کرد. به منظور اطمینان حاصل کردن از اینکه ماشین مجازی شما به خوبی در حال اجرای وظایف خود است، نرم‌افزار مدیریت VM باید تمام منابع حیاتی شما را تحت پوشش قرار دهد.