آنچه در این مقاله می‌خوانید
راه‌اندازی تنها یک برنامه روی یک سرور روش متداولی در گذشته بود. هر سرویس جدید به معنای خرید سخت‌افزار بیشتر بود که فضای اضافی اشغال می‌کرد و نگهداری بیشتری نیاز داشت. مجازی‌سازی سرور این روند را تغییر داد. امروزه هر دستگاه فیزیکی می‌تواند چندین ماشین مجازی را اجرا کند که هرکدام سیستم‌عامل و برنامه‌های خاص خود را دارند و دقیقا مانند یک کامپیوتر مستقل عمل می‌کنند.
در این مقاله به زبان ساده بررسی می‌کنیم که مجازی‌سازی سرور چیست، چگونه کار می‌کند و امروزه در چه زمینه‌هایی استفاده می‌شود.
مجازی‌سازی سرور چیست؟
اجرای چند برنامه مختلف تا همین چند سال پیش به معنای انباشتن سرورهای فیزیکی متعدد بود که هر کدام وظیفه خاصی دربرداشتند. اگرچه این روش در گذشته جواب می‌داد اما با مشکلاتی نیز همراه بود: هزینه‌ها سر به فلک می‌کشیدند، راه‌اندازی زمان‌بر بود و بیشتر سرورها تنها بخش کوچکی از ظرفیت خود را استفاده می‌کردند. مثل این بود که ده‌ها ماشین داشته باشید اما هر کدام را فقط هفته‌ای یک‌بار برانید.
مجازی‌سازی سرور باعث شد به جای نصب سرور جدید برای هر نیاز متفاوت، امکان تقسیم هر دستگاه فیزیکی به چندین سرور مجازی فراهم شود. هر کدام از این ماشین‌های مجازی سیستم‌عامل و برنامه‌های خود را به‌طور مستقل اجرا می‌کنند. هایپروایزرها نیز منابع سخت‌افزاری مانند حافظه، فضای ذخیره‌سازی و قدرت پردازشی را بین آن‌ها به اشتراک می‌گذارند تا همه چیز بدون مشکل کار کند.
تیم‌ها با این روش می‌توانند برنامه‌های بیشتری اجرا کنند، از سخت‌افزار خود بهینه‌تر استفاده نمایند و زمان کمتری را صرف مدیریت دستگاه‌های فیزیکی کنند.
یک کلیک فاصله تا راه‌اندازی ماشین مجازی خود و بهره‌مندی از عملکرد بهینه و مقیاس‌پذیری بیشتر:
انواع مجازی‌سازی سرور
انواع مختلفی از مجازی‌سازی سرور وجود دارد که هر کدام برای نیازها و شرایط خاصی طراحی شده‌اند:
مجازی‌سازی کامل
مجازی‌سازی کامل یکی از ساده‌ترین انواع مجازی‌سازی محسوب می‌شود. در این روش سرورهای مجازی بدون نیاز به هیچ تغییری در سیستم‌عامل میهمان اجرا می‌شوند؛ انگار که هر سرور مجازی در این حالت مستقیما بر روی سخت‌افزار فیزیکی در حال کار است. این رویکرد از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است زیرا تقریبا با همه سیستم‌عامل‌ها سازگار است و نیازی به تغییرات آنچنانی ندارد. البته به دلیل اینکه ماشین‌های مجازی به صورت مستقیم با سخت‌افزار اصلی در ارتباط نیستند، ممکن است کاهش جزئی در عملکرد داشته باشند.
مجازی‌سازی نیمه‌سخت‌افزاری
مجازی‌سازی نیمه‌سخت‌افزاری رویکردی متفاوت نسبت به مجازی‌سازی کامل دارد. در این روش اگرچه همچنان از هایپروایزر استفاده می‌شود اما سیستم‌های عامل موجود در ماشین‌های مجازی به گونه‌ای اصلاح می‌شوند که بتوانند ارتباط نزدیک‌تری با هایپروایزر برقرار کنند.
از آنجا که این سیستم‌عامل مستقیما با هایپروایزر تعامل دارد و نیازی به عبور از لایه‌های اضافی نیست؛ بار پردازشی را کاهش می‌دهد و معمولا منجر به عملکرد روان‌تر و سریع‌تر می‌شود.
مجازی‌سازی در سطح سیستم‌عامل
مجازی‌سازی در سطح سیستم‌عامل اغلب به صورت کانتینری پیاده‌سازی می‌شود و رویکرد نرم‌تری دارد. در این روش به جای استفاده از هایپروایزر همه چیز مستقیما بر روی سیستم‌عامل اصلی اجرا می‌شود. هر سرور به گونه‌ای پیکربندی می‌شود که چندین کانتینر را به صورت موازی اجرا کند اما در نهایت همه آن‌ها بر روی یک سیستم‌عامل پایه مشترک در حال اجرا هستند.
هر کانتینر سیستم فایل و برنامه‌های مخصوص به خود را دارد اما همگی از هسته سیستم‌عامل مشترک استفاده می‌کنند. این ویژگی کانتینرها بسیار سریع و کارآمد است چرا که نیازی به بارگذاری سیستم‌عامل کامل برای هر کانتینر ندارد. با این حال محدودیت اصلی این روش آن است که تمام کانتینرها باید از همان سیستم‌عامل میزبان استفاده کنند؛ این موضوع در مواقعی که نیاز به اجرای ترکیبی از سیستم‌های عامل مختلف دارید می‌تواند محدودکننده باشد.
پیشنهاد می‌کنیم برای تکمیل اطلاعات، مقاله «مقایسه مجازی‌سازی و کانتینرسازی» را مطالعه نمایید.
چگونگی عملکرد مجازی‌سازی سرور
مجازی‌سازی سرور با ایجاد لایه نرم‌افزاری به نام هایپروایزر کار می‌کند که امکان اجرای چندین سیستم‌عامل مجزا را بر روی سرور فیزیکی واحد فراهم می‌سازد. در حالت عادی هر سرور فیزیکی فقط قادر به میزبانی یک سیستم‌عامل است اما هایپروایزر این محدودیت را برطرف می‌کند.
هایپروایزر چیست؟
هایپروایزر در واقع مدیر منابع سرور محسوب می‌شود که مسئولیت تقسیم منابع سخت‌افزاری نظیر پردازنده، حافظه و فضای ذخیره‌سازی بین ماشین‌های مجازی مختلف را بر عهده دارد. این نرم‌افزار دو حالت دارد: حالت اول که مستقیما بر روی سخت‌افزار سرور نصب می‌شود و حالت دوم که روی سیستم‌عامل اصلی اجرا می‌شود.
فرآیند کار ماشین مجازی از مرحله ایجاد و تعیین مشخصات فنی آغاز می‌شود سپس با پیکربندی تنظیمات شبکه و امنیتی ادامه می‌یابد. پس از استقرار سیستم‌عامل و برنامه‌های مورد نیاز ماشین مجازی آماده بهره‌برداری می‌شود. ماشین مجازی در طول چرخه حیات خود نیاز به مدیریت مستمر دارد که شامل نظارت بر عملکرد، بهینه‌سازی منابع و به‌روزرسانی‌های امنیتی است. در نهایت زمانی که نیاز به ماشین مجازی برطرف شد می‌توان آن را از چرخه عملیاتی خارج کرد.
این فناوری به سازمان‌ها امکان می‌دهد تا از حداکثر ظرفیت سخت‌افزاری خود استفاده کنند و در عین حال انعطاف‌پذیری بالایی در مدیریت منابع داشته باشند. با مجازی‌سازی سرور هزینه‌های خرید و نگهداری سخت‌افزار کاهش یافته و فرآیندهای فناوری اطلاعات کارآمدتر می‌شوند.
چرخه حیات ماشین مجازی
ماشین‌های مجازی از زمان ایجاد تا پایان عمر خود مراحل ساده‌ای را طی می‌کنند. این چرخه شامل چهار مرحله است:
۱. ایجاد و راه‌اندازی
در این مرحله ماشین مجازی متولد می‌شود. ابتدا مشخصات فنی آن شامل میزان حافظه، فضای ذخیره‌سازی و قدرت پردازش تعیین می‌شود. سپس مانند کامپیوترهای معمولی، سیستم‌عامل روی آن نصب می‌شود. ماشین مجازی با تکمیل این مراحل آماده بهره‌برداری است.
۲. مدیریت و نگهداری
ماشین مجازی پس از راه‌اندازی نیاز به مدیریت مداوم دارد. این مرحله شامل تنظیم پارامترهای مختلف، به‌روزرسانی نرم‌افزارها، پشتیبان‌گیری از داده‌ها و نظارت بر مصرف منابع است. خوشبختانه ابزارهای مجازی‌سازی دارای رابط‌های کاربری ساده‌ای هستند که این وظایف را تسهیل می‌کنند.
۳. تغییر مقیاس
انعطاف‌پذیری از مزایای اصلی ماشین‌های مجازی است؛ در صورت افزایش ناگهانی ترافیک یا تقاضا می‌توان فورا منابع بیشتری به ماشین مجازی اختصاص داد. زمانی که نیاز کاهش یابد نیز می‌توان منابع را آزاد کرد تا صرفه‌جویی در هزینه‌ها امکان‌پذیر شود.
۴. پایان عمر
زمانی که ماشین مجازی، دیگر مورد نیاز نباشد می‌توان آن را به سادگی خاموش و حذف کرد. این فرآیند برخلاف سرورهای فیزیکی نیازی به اقدامات فیزیکی مانند قطع کابل‌ها ندارد و منابع بلافاصله برای استفاده در سایر ماشین‌های مجازی در دسترس قرار می‌گیرند.
تمامی این مراحل را هایپروایزر مدیریت می‌کند که امکان اجرای همزمان چندین ماشین مجازی روی سرور فیزیکی فراهم شود. این چرخه کارآمد به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا از منابع خود بهینه‌تر استفاده کنند و انعطاف‌پذیری بالایی در مدیریت زیرساخت‌های فناوری اطلاعات داشته باشند.
مزایای مجازی‌سازی سرور
مجازی‌سازی سرور مزایای زیادی برای سازمان‌ها به همراه دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
صرفه‌جویی در هزینه‌ها
اجرای چندین سرور مجازی روی یک دستگاه فیزیکی نیاز به خرید سخت‌افزارهای اضافی را به شدت کاهش می‌دهد. این رویکرد نه‌تنها هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه را کم می‌کند بلکه موجب صرفه‌جویی در مصرف برق و فضای مرکز داده نیز می‌شود. همچنین زمان و نیروی انسانی مورد نیاز برای راه‌اندازی و نگهداری تجهیزات به میزان چشمگیری کاهش می‌یابد.
قابلیت توسعه و انعطاف‌پذیری
مجازی‌سازی امکان تغییر مقیاس منابع را به صورت لحظه‌ای فراهم می‌کند. در صورت نیاز به منابع بیشتر (مانند حافظه یا فضای ذخیره‌سازی) می‌توان فورا و بدون نیاز به تهیه سخت‌افزار جدید منابع را اضافه کرد. به همین ترتیب در زمان کاهش تقاضا امکان آزادسازی منابع وجود دارد.
بهینه‌سازی استفاده از سخت‌افزار
بسیاری از سرورهای فیزیکی در محیط‌های سنتی به دلیل اختصاص‌یافتن به یک یا دو وظیفه خاص، از نهایت ظرفیتشان استفاده نمی‌شود. مجازی‌سازی این مشکل را با اشتراک‌گذاری منابع یک سرور فیزیکی بین چندین ماشین مجازی حل می‌کند. در نتیجه بهره‌وری سخت‌افزار به میزان جالب‌توجهی افزایش یافته و نیاز به دستگاه‌های فیزیکی کمتر می‌شود.
بازیابی پس از حوادث و دسترسی‌پذیری بالا
در صورت بروز مشکل برای سرور فیزیکی در محیط‌های مجازی‌سازی، ماشین‌های مجازی را می‌توان به سرعت به سرور دیگری منتقل کرد. ابزارهای پیشرفته‌ای مانند پشتیبان‌گیری خودکار و انتقال زنده (Live Migration) این امکان را فراهم می‌کنند که سرویس‌ها بدون وقفه به کار خود ادامه دهند به طوری که کاربران حتی متوجه وجود مشکل نیز نشوند. این ویژگی باعث افزایش قابلیت اطمینان سیستم و کاهش زمان خرابی می‌شود.
بهبود امنیت
هر ماشین مجازی در محیط‌های مجازی‌سازی در محیط کاملا ایزوله و مستقلی اجرا می‌شود. این معماری پیشرفته مزایای امنیتی قابل‌توجهی ارائه می‌دهد. وقتی ماشین مجازی دچار مشکل امنیتی شود، این مشکل به سایر ماشین‌های مجازی روی همان سرور فیزیکی سرایت نمی‌کند. این قابلیت به مدیران سیستم امکان می‌دهد سیاست‌های امنیتی دقیقی پیاده‌سازی کنند و محیطی امن و کنترل‌شده ایجاد نمایند.
چالش‌های مهم در پیاده‌سازی مجازی‌سازی سرور
پیچیدگی‌های مدیریتی
در نگاه اول، راه‌اندازی ماشین‌های مجازی ممکن است ساده به نظر برسد اما پیچیدگی‌های مدیریتی با گسترش محیط مجازی‌سازی به طور تصاعدی افزایش می‌یابد. مدیریت همزمان ده‌ها یا حتی صدها ماشین مجازی که ممکن است روی سیستم‌های مختلف یا در مکان‌های جغرافیایی متفاوت قرار داشته باشند نیازمند ابزارهای مانیتورینگ پیشرفته، فرآیندهای دقیق به‌روزرسانی و استراتژی‌های جامع پشتیبان‌گیری است. محیط مجازی‌سازی بدون برنامه‌ریزی و معماری مناسب به راحتی می‌تواند به سیستمی پیچیده و کنترل‌ناپذیر تبدیل شود.
مسائل عملکردی
سیستم‌های مجازی‌سازی‌شده با چالش‌های عملکردی خاصی روبرو هستند. چندین ماشین مجازی، منابع سخت‌افزاری یک سرور فیزیکی را به اشتراک می‌گذارند به همین دلیل ممکن است در شرایطی رقابت بر سر این منابع ایجاد شود. این مسئله به ویژه زمانی مشهود است که تعداد ماشین‌های مجازی روی سرور از حد بهینه بیشتر باشد. همچنین خود سیستم مجازی‌سازی نیز بخشی از منابع سرور را برای مدیریت فرآیندهای پایه مصرف می‌کند که به آن سربار (Overhead) می‌گویند. استفاده از سرورهای فیزیکی اختصاصی برای برخی از کاربردهای حیاتی و با نیاز به عملکرد بسیار بالا گزینه بهتری است.
بالاخره اجاره سرور مجازی یا اختصاصی؟ برای تصمیم‌گیری بهتر، مقاله «اجاره سرور مجازی چه زمانی به‌صرفه است؟» را مطالعه نمایید.
مسائل امنیتی در محیط‌های مجازی‌سازی‌شده نیازمند توجه ویژه هستند. هرچند ماشین‌های مجازی به صورت پیش‌فرض ایزوله هستند اما این به معنای ایمنی کامل نیست. ماشین مجازی با پیکربندی ضعیف یا هایپروایزری که به‌روزرسانی‌های امنیتی آن انجام نشده باشد می‌تواند به نقطه ورود آسیب‌پذیری‌ها تبدیل شود. برخی از تهدیدات امنیتی به طور خاص سیستم‌های مجازی‌سازی را هدف قرار می‌دهند و به همین دلیل حفظ امنیت این محیط‌ها نیازمند اجرای مداوم به‌روزرسانی‌های امنیتی، اعمال کنترل‌های دسترسی دقیق، نظارت مستمر بر فعالیت‌های مشکوک و انجام ارزیابی‌های دوره‌ای از تنظیمات امنیتی است.
اگرچه مجازی‌سازی از نظر مالی در هزینه‌های سخت‌افزاری صرفه‌جویی ایجاد می‌کند اما می‌تواند هزینه‌های غیرمستقیمی را به همراه داشته باشد. بسیاری از پلتفرم‌های مجازی‌سازی بر اساس تعداد پردازنده‌های مجازی یا میزان حافظه مصرفی هزینه‌ها را محاسبه می‌کنند. همچنین ویژگی‌های پیشرفته مانند انتقال زنده ماشین‌های مجازی یا قابلیت‌های دسترسی پذیری بالا معمولا نیاز به خرید مجوزهای جداگانه دارند که می‌تواند هزینه‌های پروژه را افزایش دهد. علاوه بر این هزینه‌های پشتیبانی فنی و آموزش کارکنان نیز اغلب در محاسبات اولیه نادیده گرفته می‌شوند.
هنگام پیاده‌سازی راهکارهای مجازی‌سازی باید عوامل متعددی را در نظر گرفت. نیازهای کاری خاص مانند برنامه‌های حیاتی با نیاز به عملکرد بسیار بالا ممکن است استفاده از محیط‌های فیزیکی اختصاصی را ضروری سازد. سطح مهارت تیم فنی نیز عامل مهمی است چرا که مدیریت محیط‌های مجازی‌سازی‌شده به تخصص و دانش خاصی نیاز دارد. در صنایع حساس مانند بانک‌داری و سلامت ملاحظات امنیتی ویژه‌ای باید در نظر گرفته شود. همچنین محاسبه دقیق هزینه کل مالکیت در بلندمدت برای جلوگیری از افزایش غیرمنتظره هزینه‌ها ضروری است. هر سازمانی باید با در نظر گرفتن این عوامل و شرایط خاص خود راهکار مجازی‌سازی مناسب را انتخاب و پیاده‌سازی کند.
بهبود عملکرد تیم‌های توسعه و تست نرم‌افزار
مجازی‌سازی کار توسعه‌دهندگان و تسترها را بسیار ساده کرده است. این فناوری به آن‌ها امکان می‌دهد در هر زمان که نیاز دارند محیط‌های تمیز و ایزوله ایجاد کنند، تغییراتی اعمال نمایند و پس از اتمام کار به سادگی آن‌ها را حذف کنند. توسعه‌دهندگان می‌توانند به جای مدیریت چندین دستگاه فیزیکی مختلف، تمام نیازهای خود را روی لپ‌تاپ یا سرور واحدی اجرا کنند. این انعطاف‌پذیری به ویژه در پروژه‌های بزرگ با نیاز به تست روی پیکربندی‌های مختلف بسیار ارزشمند است.
بهبود پشتیبان‌گیری و بازیابی اطلاعات
مجازی‌سازی نقش کلیدی در حفاظت از داده‌ها ایفا می‌کند. ماشین‌های مجازی را می‌توان حمل کرد و به سخت‌افزار خاصی وابسته نیستند؛ به همین علت فرآیندهای پشتیبان‌گیری، انتقال بین مراکز داده و بازیابی پس از خرابی به مراتب ساده‌تر انجام می‌شود. بسیاری از راهکارهای مجازی‌سازی پیشرفته امکان گرفتن اسنپ‌شات از ماشین‌های مجازی را فراهم می‌کنند که بازیابی سیستم به حالت قبل از خرابی را در عرض دقیقه‌ها ممکن می‌سازد.
نتیجه‌گیری
امروزه مجازی‌سازی به ابزاری ضروری برای تیم‌های فناوری اطلاعات تبدیل شده است. مزایای آن فراتر از صرفه‌جویی در هزینه‌های سخت‌افزاری است و شامل توانایی ساخت، توسعه و بازیابی سیستم‌ها بدون وابستگی به سخت‌افزار فیزیکی می‌شود. چه در حال اجرای چند برنامه کوچک باشید و چه مدیریت زیرساخت بزرگی را بر عهده داشته باشید مجازی‌سازی به شما کمک می‌کند انعطاف‌پذیر باقی بمانید و سریع‌تر عمل کنید.
مجازی‌سازی مانند هر ابزار قدرتمند دیگری نیز چالش‌های خاص خود را دارد. پیاده‌سازی موفق آن نیازمند برنامه‌ریزی دقیق، انتخاب پیکربندی مناسب و نگهداری مستمر است. اگر همه مراحل به درستی اجرا شوند، این تغییر یکی از هوشمندانه‌ترین تصمیماتی است که تیم فناوری اطلاعات می‌تواند بگیرد تا همیشه چابک، متمرکز و آماده برای مواجهه با هر چالشی باقی بماند. منبع
- مجازی‌سازی سرور چیست؟
مجازی‌سازی سرور به فرآیندی اطلاق می‌شود که در آن یک سرور فیزیکی به چندین ماشین مجازی تقسیم می‌شود. هر کدام از این ماشین‌های مجازی سیستم‌عامل و برنامه‌های خود را به‌طور مستقل اجرا می‌کنند، بدون اینکه نیازی به سرورهای فیزیکی جداگانه باشد.
- هایپروایزر چیست و چگونه کار می‌کند؟
هایپروایزر نرم‌افزاری است که بر روی سرور فیزیکی نصب می‌شود و مسئول مدیریت منابع سخت‌افزاری مانند پردازنده، حافظه و فضای ذخیره‌سازی بین ماشین‌های مجازی است. این نرم‌افزار به هر ماشین مجازی اجازه می‌دهد تا به‌طور مستقل از یکدیگر اجرا شوند.
- چه مزایایی از مجازی‌سازی سرور حاصل می‌شود؟
مجازی‌سازی سرور مزایای زیادی دارد از جمله صرفه‌جویی در هزینه‌ها، بهینه‌سازی استفاده از سخت‌افزار، قابلیت توسعه و انعطاف‌پذیری، بازیابی سریع از خرابی‌ها، و بهبود امنیت از طریق ایزوله بودن ماشین‌های مجازی از یکدیگر.
این مقاله را به اشتراک بگذارید
