مجازی سازی

آشنایی با مفهوم مجازی سازی (Virtualization)

بر اساس تعریف شرکت Vmware که یکی از مشهور ترین تولید کنندگان ابزار مجازی سازی است، مجازی سازی (Virtualization) به فرایندی اطلاق می‌شود که چیزی را در قالب نرم افزار و یا به صورت مجازی ایجاد کنیم. این چیز هامی‌تواند شامل برنامه‌ها، Server ها، فضای ذخیره سازی و یا شبکه باشند. این روش منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی در زمینه‌های مختلفی می‌شود.

ساده ترین و رایج ترین مثال مجازی سازی، پیاده سازی یک سیستم عامل بر روی سیستم عاملی دیگر است. برای مثال سیستم عامل فعلی ما ویندوز بوده و با استفاده از ابزار موجود، یک سیستم عامل لینوکس را به صورت مجازی روی آن نصب و اجرا می‌کنیم. در حقیقت بخشی از فضای RAM، پردازنده، فضای ذخیره سازی، پردازنده گرافیکی، شبکه و از این دست منابع به سیستم عامل مجازی اختصاص داده می‌شود؛ اما سیستم عامل اصلی ما تغییری نکرده و متوقف نخواهد شد.

برای درک بهتر موضوع، فرض کنید در سیستم عامل لینوکس هستیم و می‌خواهیم از نرم افزار Photoshop استفاده کنیم. بدین منظور می‌توانیم یک ویندوز در کنار سیستم عامل لینوکس نصب کنیم و بعد از restart سیستم، به سیستم عامل ویندوز رفته و از Photoshop استفاده کنیم. اما تنها برای استفاده از یک نرم افزار، چنین عملی کمی پر هزینه است.

اگر در این بین از برنامه دیگری نیز استفاده کنید، این جابجایی بسیار آزار دهنده خواهد بود. بنابراین بهترین راه این است که با استفاده از یک نرم افزار مجازی ساز (مانند Vmware یا VirtualBox) سیستم عامل ویندوز را به صورت مجازی نصب کرده پس از آن نرم افزار Photoshop را روی آن نصب کنیم.

همانطور که بیان شد، این مثال نمونه‌ای بسیار ساده و رایج از مفهوم مجازی سازی است. در واقع مجازی سازی مفهومی بیش از این مثال را شامل می‌شود. امروزه شرکت های بسیار بزرگی از این مفهوم برای توسعه کسب و کار خود استفاده می‌کنند. اما هدف از بیان این مثال، ایجاد یک تصویر ابتدایی از مجازی سازی بود.

امروزه x86 Server ها دارای محدودیت‌هایی هستند. این محدودیت در مجرد بودن سیستم عاملی است که بر روی آنها اجرا می‌شود. هر Server یک سیستم عامل را شامل می‌شود. بنابراین Data center های نه چندان بزرگ باید برای هر برنامه ای، یک Server مخصوص در نظر بگیرند که بسیار پر هزینه است. Virtualization به این معناست که منابع مشترک را به چندین سیستم مجازی اختصاص دهیم. بنابراین این تکنولوژی به ما کمک می‌کند تا با استفاده از یک منبع، چندین سیستم و به تبع چندین سیستم عامل را پیاده سازی کنیم. با توجه به این که این سیستم ها مجازی هستند و منابع میان آنها به اشتراک گذاشته شده است، این روش می‌تواند باعث کاهش هزینه‌ها تا حد مطلوبی شود.

تاریخچه و زمینه های پیدایش مجازی سازی

اولین جرقه های مجازی سازی در سال ۱۹۶۰ میلادی برای استفاده هرچه بهتر از رایانه های بزرگ آغاز شد که در ان منابع سخت افزاری Mainframeها بصورت ماشینهای مجازی در اختیارکاربران قرارمی گرفت. ماشین مجازی (VM) در اصل کپی مجازی شده سخت افزار  Mainframe بود که جهت استفاده کاربران برروی پایانه های انها بارگذاری می شد و کاربران تصور می کردند که کل منابع سیستم در اختیار انها می باشند. با این روش منابع بصورت خودکار و به میزان مورد نیاز به هر نفر تخصیص داده می شد و ازتمام امکانات Mainframe بصورت بهینه استفاده می گردید.

امروزه رایانه های مبتنی بر معماری x86  با همان مشکلات رایانه های بزرگ قدیمی رو به رو هستند. حدود   سی سال پیش شرکت IBM راهکاری به عنوان استفاده از پارتیشن های منطقی برای این کامپیوترها، برای کامپیوترهای مجازی ارائه داد. این روش امکان اجرای همزمان چند سرویس را در کامپیوترهای بزرگ فراهم می کرد. البته این موضوع بیشتر به دلیل گران بودن تجهیزات رایانه ای در ان زمان کاربرد داشت. در دهه های هشتاد و نود میلادی این موضوع به دلیل استفاده از کامپیوترهای ارزان قیمت منسوخ شد. در ان سالها سیستم عامل Windowsبه عنوان تنها سیستم عامل پذیرفته شده بود و Linux نیز بسیار نوظهور بود. از جمله مشکلات این بود که در بیشتر مواقع ۱۰ الی ۱۵ درصد از ظرفیت رایانه ها به منظور اجرای برنامه های کاربردی استفاده نمی شد و در صورت استفاده همزمان چند برنامه عملیاتی احتمال اختلال ان ها با یکدیگر دور از ذهن نبود. یکی دیگر از دلایل رو آوردن به فناوری مجازی سازی افزایش روزافزون هزینه های زیرساخت بود که از  جمله آنها می توان به هزینه خنک کننده ها و برق مصرفی اشاره نمود. همچنین در این میان هزینه های فراوان نیروی متخصص یکی دیگر از چالش های عملیاتی به شمار می امد. حساسیت زیاد اطلاعات موجب بالا رفتن حساسیت سرویس های در حال اجرا می شود و در صورت از کار افتادن آنها، حتی برای چند لحظه، ضرر و زیان های زیادی را به بار می آورد. از این رو اختراع فناوری مجازی سازی را هم تراز با اختراع برق می دانند!. البته درست است که برق موجب پدید آمدن اینگونه اختراعات شده ولی این موضوع نیز باعث به وجود امدن اختراعات و تحولات در علوم و فنون شده و خواهد شد.