امروزه استفاده از فناوری مجازی سازی یکی از روش های مرسوم استفاده از سرورها در اینترنت و شبکه های داخلی می باشد. یکی از روش های مجازی سازی استفاده از هایپروایزر می باشد. با استفاده از این روش می توان منابع مورداستفاده در یک سرور فیزیکی را بین چندین سرور مجازی به اشتراک گذاشت. به عنوان مثال اگر یک سرور اختصاصی دارای 128 گیگابایت حافظه باشد، با کمک هایپروایزر میتوان این حافظه را با اشتراک گذاری بین یک یا چند سرور مجازی پیکربندی کرد. از هایپروایزر میتوان برای ایجاد سرورهای مجازی مختلف و تخصیص منابع استفاده کرد. با خرید یک سرور اختصاصی با قیمتی مناسب، می‌توانید یک یا چند سرور خصوصی مجازی را میزبانی کنید که هر کدام از آنها پیکربندی های متفاوتی دارند. برای سرورهای مجازی مختلف پیکربندی استاندار و واحدی وجود ندارد و معمولاً با توجه به موارد استفاده از هر سرور مجازی، منابع به آن تخصیص داده می‌شود.
آنچه در این مقاله می‌خوانید:
ماشین مجازی چیست؟
از لحاظ مفهومی ماشین های مجازی شبیه به سرورهای مجازی هستند؛ هایپروایزر منابع فیزیکی مانند حافظه و رسانه های ذخیره‌سازی را به ماشین مجازی اختصاص میدهد و به ماشینهای مجازی مختلف اجازه میدهد که بر روی یک سخت‌افزار مشترک، به صورت مستقل و حتی با سیستم عامل‌های متفاوت کار کنند. ماشینهای مجازی و زیرساخت‌های مجازی در بین کاربران بسیار محبوب هستند، زیرا انعطاف‌پذیر و مقرون به صرفه هستند. با استفاده از مجازی‌سازی می توان منابع سخت‌افزاری را به طور کارآمدتر استفاده کرد و هر کاربر می‌تواند تنظیمات سفارشی خود را بر روی سرور مجازی داشته باشد.
تاریخچه سرورهای خصوصی مجازی
فناوری مجازی‌سازی در دهه 1970 میلادی توسط IBM اختراع شد. شرکت IBM توانست ابزاری را ایجاد کند که به کاربران مختلف اجازه می‌داد که منابع یک رایانه واحد را به اشتراک بگذارند. در طول سه دهه بعد، قدرت پردازنده‌ها تقریبا هر 18 ماه دو برابر میشد. در اواسط دهه 2000 اینترنت به سرعت در حال رشد بود و بسیاری از کسب و کارها به سرمایه‌گذاری بر روی فناوری‌های رایانه‌ای روی آوردند. در همین زمان بود که فناوری مجازی‌سازی به سطحی رسیده بود که هایپروایزرها می‌توانستند با به اشتراک‌گذاری سخت‌افزار و نرم‌افزارها به صورت کارآمد، ماشین‌ها و سرورهای مجازی با قابلیت اعتماد بالا ایجاد کنند. قبل از هایپروایزرها، به طور معمول برنامه‌ها خودشان بر روی سرورهای فیزیکی اجرا می‌شدند که با این روش به طور متوسط فقط حدود 15 درصد از ظرفیت سرورها استفاده میشد. به طور مثال با ایجاد چهار سرور مجازی بر روی یک سرور فیزیکی و به اشتراک‌گذاری منابع، می توان از حدود 60درصد از ظرفیت سرور بکار گرفت.
سیستم عامل چیست
رایانه‌های سنتی با استفاده از سخت‌افزار فیزیکی مانند درایوهای دیسک سخت، تراشه‌های پردازنده، رم و … ساخته می‌شوند. برای استفاده از این سخت‌افزارها، کامپیوترها به نوعی نرم‌افزار به نام سیستم عامل (Operation System- OS) متکی هستند. مایکروسافت ویندوز، لینوکس، Mac OSX و … از سیستم عامل‌های رایج هستند.
سیستم عامل همان چیزی است که سخت‌افزار کامپیوتر را به روش‌هایی که برای کاربر مفید است مدیریت میکند. به عنوان مثال اگر کاربر بخواهد به اینترنت دسترسی داشته باشد، سیستم عامل با استفاده از کارت رابط شبکه این دسترسی را ایجاد میکند. اگر کاربر بخواهد فایلی را دانلود کند، سیستم عامل فضای هارد دیسک را برای آن فایل پارتیشن‌بندی میکند و به همین ترتیب سیستم عامل سایر نرم‌افزارها را اجرا و مدیریت میکند. به طور معمول در یک سخت‌افزار فیزیکی برای هر دستگاه یک سیستم عامل وجود دارد که منابع فیزیکی آن را مدیریت می‌کنند.
آیا می‌توانید دو یا چند سیستم عامل بر روی یک کامپیوتر داشته باشید؟
از طریق فرآیندی به نام مجازی‌سازی میتوان امکان اجرای چندین سیستم عامل را بر روی یک کامپیوتر ایجاد کرد. در مجازی‌سازی یک قسمت از نرم‌افزار مانند یک کامپیوتر مستقل رفتار میکند. این قسمت از نرم‌افزار که ماشین مجازی نامیده می شود به عنوان رایانه مهمان (Guest) نیز شناخته می‌شود. سخت‌افزاری که ماشین مجازی بر روی آن اجرا می‌شود، میزبان (Host) نامیده می‌شود. رایانه مهمان همان‌گونه که دارای سخت‌افزار مجازی خود است، یک سیستم عامل نیز دارد.
«سخت‌افزار مجازی» عبارتی دارای تناقض است. در واقع هارددیسک یک سخت‌افزار مجازی تنها یک فایل بر روی هارددیسک کامپیوتر میزبان است. با این حال، یک هارددیسک مجازی همان عملکرد هارددیسک فیزیکی را انجام میدهد.
تعداد ماشینهای مجازی که می‌توانند بر روی یک هاست اجرا شوند، فقط با منابع موجود سخت‌افزار میزبان محدود می‌شود. کاربر می‌تواند سیستم عامل یک ماشین مجازی را مانند هر برنامه دیگر در یک پنجره اجرا کند، یا می‌تواند آن را به صورت تمام صفحه اجرا کند تا سخت‌افزار مانند یک سیستم عامل میزبان واقعی به نظر برسد.
ماشینهای مجازی چه کاربردی دارند؟
موارد استفاده متداول ماشینهای مجازی در رایانه‌های فردی عبارتند از:
تست کردن
بیشتر توسعه‌دهندگان نرم‌افزار می‌خواهند برنامه‌های خود را در محیط‌های مختلف آزمایش کنند. این افراد می‌توانند از ماشینهای مجازی برای اجرای سیستم عامل‌های مختلف بر روی یک کامپیوتر استفاده کنند. استفاده از ماشینهای مجازی نسبت به آزمایش بر روی چندین سخت‌افزار فیزیکی ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
اجرای نرم‌افزارهای طراحی شده بر روی چندین سیستم عامل
اگرچه بیشتر برنامه‌های نرم‌افزاری فقط برای یک پلتفرم در دسترس هستند، ماشینهای مجازی می‌توانند نرم‌افزار طراحی شده برای سیستم عامل دیگری را اجرا کنند. به عنوان مثال یک کاربر مک که می‌خواهد نرم‌افزار طراحی شده برای ویندوز را اجرا کند، می‌تواند یک Windows VM را بر روی هاست مک خود اجرا کند.
اجرای نرم‌افزار قدیمی
برخی از نرم‌افزارهای قدیمی را نمی‌توان بر روی سیستم عامل‌های مدرن اجرا کرد. کاربرانی که می‌خواهند این برنامه‌ها را اجرا کنند می‌توانند برای این کار یک سیستم عامل قدیمی را بر روی ماشین مجازی اجرا کنند.
جداسازی مرورگر
با استفاده از ماشین مجازی می‌توانید در جهت جلوگیری از تاثیر بدافزار در سایر فایل‌ها و برنامه‌های رایانه فعالیت مرورگر وب را از بقیه سیستم عامل رایانه جدا کنید؛ البته این کار می‌تواند باعث ایجاد محدودیت‌هایی در فعالیت مرورگر شود.
رایانش ابری چگونه از ماشینهای مجازی استفاده میکند؟
ماشینهای مجازی معمولا بر روی سرورهای قدرتمندی قرار می‌گیرند که این سرورها می‌توانند از چندین ماشین مجازی میزبانی کنند. هر کدام از این ماشینهای مجازی می‌توانند برای کاربردهای مختلفی استفاده شوند، که با یک میزبانی محلی این مساله امکان‌پذیر نیست. کاربردهایی از جمله:
اجرای برنامه‌های SaaS
نرم‌افزار به عنوان سرویس (Software as a Service- SaaS) یک روش مبتنی بر ابر برای ارائه‌ی نرم‌افزار به کاربران است که در آن یک برنامه به جای اینکه بر روی هر رایانه به صورت جداگانه اجرا شود، از طریق اینترنت به کاربران ارائه می‌شود. غالباً این ماشینهای مجازی هستند که در فضای ابری محاسبات را برای برنامه‌های SaaS و تحویل آنها به کاربران انجام می‌دهند. اگر ارائه‌دهنده ابری دارای لبه شبکه توزیع‌شده جغرافیایی باشد، برنامه کاربردی نزدیک‌تر به کاربر اجرا می‌شود و در نتیجه عملکرد سریع‌تری دارد.
پشتیبان‌گیری از دادهها
پشتیبان‌گیری از دادهها یکی از مزایای سرویس‌های ماشین مجازی مبتنی بر ابر هستند، زیرا کاربران می‌توانند از هر جایی و تنها با اتصال به اینترنت به داده‌های خود دسترسی داشته باشند. علاوه بر این ماشینهای مجازی ابری افزونگی بهتری را ارائه می‌کنند، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند و به طور کلی مقیاس‌پذیری بهتری نسبت به مراکز داده فیزیکی دارند. به طور مثال خرید یک گیگابایت فضای ذخیره‌سازی اضافی از یک ارائه‌دهنده ماشین مجازی ابری کاری آسان است، اما اضافه کردن همین یک گیگابایت در یک سرور داده محلی کاری دشوار و زمانبر است.
سرویس‌های میزبانی مانند ایمیل و مدیریت دسترسی
میزبانی این خدمات در ماشینهای مجازی ابری عموما سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است و باعث کاهش نگرانی‌ها درباره امنیت و تعمیر و نگهداری می‌شود.
جداسازی مرورگر
برخی از ابزارهای جداسازی مرورگر از ماشینهای مجازی ابری برای اجرای فعالیت‌های مرورگر وب و ارائه محتوای ایمن به کاربران از طریق یک اتصال اینترنتی ایمن استفاده می‌کنند.
سرورهای مجازی چگونه کار می‌کنند؟
یک سرور مجازی (virtual private server- VPS) عملکردی مشابه سرور فیزیکی دارد؛ اما نرم‌افزار مجازی‌سازی اجازه میدهد تا منابع آن از سیستم فیزیکی انتزاع شود. هر سرور مجازی می‌تواند سیستم عامل، برنامه‌ها و بارهای کاری خود را بدون تاثیر بر سایر منابع سیستم میزبان اجرا کند.
هنگامی که یک سرور مجازی‌سازی می‌شود، میتوان از ظرفیت سرور با نرخ بالاتر و کارایی بیشتری بهره برد. این ویژگی‌ها، امنیت کاربران و دستیابی بهینه به دادهها را افزایش میدهد. به دلیل ایجاد دسترسی ایمن و کارآمد به دادهها می‌توانند بهره‌وری را تا حد زیادی افزایش دهند. سرورهای مجازی همچنین باعث حفظ منابع IT سازمان شده و مدیریت سرور را متمرکز میکند. سه نوع مجازی‌سازی عبارتند از: مجازی‌سازی کامل، پارامجازی‌سازی و مجازی‌سازی در سطح سیستم عامل.
مجازی‌سازی کامل
در این نوع از مجازی‌سازی از هایپروایزر استفاده می‌شود. هایپروایزر یک لایه‌ی نرم‌افزاری است که تمام ارتباطات بین سرور فیزیکی و CPU را هدایت میکند. مسئولیت اصلی هایپروایزر مدیریت ظرفیت سرور فیزیکی و هدایت ترافیک به سرورهای مجازی برای اجرای برنامه‌های مشخص است.
پارا مجازی‌سازی
این نوع از مجازی‌سازی کل شبکه سرورها اعم از فیزیکی و مجازی را در برمی‌گیرد تا به عنوان یک واحد یکپارچه با هم کار کنند. این نوع مجازی‌سازی، سیستم عامل‌ها را مدیریت میکند و فقط از هایپروایزر برای توان پردازشی محدود استفاده میکند.
مجازی‌سازی در سطح سیستم عامل
این نوع مجازی‌سازی نیازی به هایپروایزر ندارد، زیرا سیستم عامل میزبان خود مسئولیت مدیریت ظرفیت را بر عهده می‌گیرد. تنها شرط لازم برای این نوع مجازی‌سازی این است که همه سرورهای مجازی روی هاست باید از یک سیستم عامل استفاده کنند.
مزایای استفاده از سرورهای مجازی
افزایش ظرفیت
افزایش ظرفیت قابل استفاده یکی از مزایای اصلی سرور مجازی است؛ زیرا ظرفیت دیگر به منابع موجود در یک سرور محدود نمی‌شود. هنگامی که از مجازی‌سازی در سرورها استفاده نمی‌شود، قدرت پردازشی آنها تا حد زیادی کمتر است؛ زیرا بارهای کاری تنها بر روی بخش کوچکی از هر سرور در شبکه توزیع می‌شود و بیشتر منابع به دلیل اینکه سرورها به طور کامل درگیر نیستند، به هدر می‌روند.
کاهش هزینه‌های عملیات
تقریبا بلافاصله پس از مجازی‌سازی متوجه کاهش هزینه‌های عملیاتی خود می‌شوید. با چند برابر شدن سرورها و افزایش ظرفیت، می‌توانید حجم کاری بیشتری را با ماشینهای کمتری انجام دهید. این امر باعث افزایش کارایی عملیاتی و کاهش هزینهها می‌شود.
تخصیص بارهای کاری به طور موثر
با استفاده از سرورهای مجازی بارهای کاری به طور موثری تخصیص داده می‌شوند و وظایف بلافاصله در سراسر شبکه پراکنده می‌شوند، زیرا این وظایف توسط سرورهای مجازی دریافت می‌شوند. هر سرور مجازی به عنوان یک سرور مستقل عمل میکند و به آن اجازه میدهد تا دادهها را پردازش کند و برنامه‌ها را به راحتی بر روی سیستم عامل مستقل خود اجرا کند.
بهبود عملکرد برنامه
سرورهای مجازی اجازه می‌دهند تا برنامه‌ها به طور مستقل بر روی هر سیستم عامل اجرا شوند و باعث عملکردی سریع‌تر و مطمئن‌تر می‌شوند.
صرفه‌جویی در زمان و هزینه
زیرساخت سرورهای مجازی چارچوبی را برای خدمات میزبانی وب فراهم میکند که باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه و سرمایه‌گذاری در منابع موجود می‌شود. سرورهای مجازی همچنین حجم کاری را به صورت کارآمدتری پردازش می‌کنند.
معایب استفاده از سرورهای مجازی
رفتار نرم‌افزار در تنظیمات مجازی شده با توجه به میزان منابع سخت‌افزاری متفاوت است. این مساله می‌تواند چالش‌های مهمی را در هنگام تعیین برنامه‌ریزی ظرفیت و نیازهای منابع ایجاد کند. مسالهی دیگری که می تواند یک نقطه ضعف برای فرآیند مجازی سازی در نظر گرفته شود، نیاز به ابزارهای مدیریتی جدید میباشد. بدون ابزارهای مشخص، راه‌اندازی و اجرای محیط‌های مجازی می‌تواند دشوار و حتی غیرممکن باشد.
مجازی‌سازی سرور چگونه استفاده می‌شود؟
در زمان فعلی که کار کردن از راه دور بیشتر از همیشه رایج شده است، استفاده از سرورهای مجازی در حال تبدیل شدن به استانداردی جدید است. مجازی‌سازی سرور می‌تواند امکانات زیادی را در اختیار کاربران قرار دهد که در ادامه تعدادی از آنها را توضیح می‌دهیم.
دسترسی‌پذیری
مجازی‌سازی سرور دسترسی به دادهها را بهبود می‌بخشد و سازگاری بیشتری را نسبت به سرورهای سنتی ایجاد میکند. با استفاده از مجازی‌سازی سرور استاندارد جدیدی از دسترسی باامنیت بالا برای کاربران در سراسر جهان تعیین می‌شود.
توسعه
پیاده‌سازی سرورهای مجازی در معماری‌های سازمانی این امکان را فراهم میکند که زیرساخت‌های داده‌های مدرن با قوانین پردازش و ذخیره‌سازی دادهها که به سرعت در حال تکامل هستند سازگار بمانند.
کارایی
سرورهای مجازی با سرعت بالایی در حال تبدیل شدن به یک عنصر اساسی در مراکز داده مدرن هستند. قدرت پردازش نمایی سرورهای مجازی، کاربران و سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا کارهای بیشتری را با هزینه های بسیار کمتر انجام دهند.
ظرفیت پشتیبان‌گیری
مجازی‌سازی سرور با ذخیره‌سازی دادهها و پشتیبان‌گیری منظم از آنها می‌تواند از دادهها در هنگام وقوع حملات محافظت کند و امکان بازیابی اطلاعات را در حداقل زمان ممکن فراهم می‌سازد.
تامین منابع
تامین بیش از حد منابع، یک روش معمول برای تضمین در دسترس بودن سیستم در زمان های اوج تقاضا (Peak) میباشد. این روش افزایش زیاد هزینهها را درپی دارد و به دلیل افزایش هزینه و کارایی کمتر، تاثیر بسیار منفی در عملیات دارد. مجازی سازی سرور نیاز به تامین منابع بیش از حد را کاهش میدهد. در هنگام افزایش سریع و بدون پیش بینی نیاز به سخت افزار یا سرورهای فیزیکی، میتوان نیازها را در ماشینهای مجازی اضافه تری مدیریت کرد.
اجرای همزمان برنامه‌ها
کسب و کارهای کوچک برای ساده‌سازی تخصیص منابع سرورها را مجازی‌سازی می‌کنند و به چندین برنامه اجازه می‌دهند که بر روی یک سرور اجرا شوند. به عنوان مثال می‌توانید برنامه‌های حسابداری، حقوق و دستمزد و محصول را به طور همزمان روی یک سرور اجرا کنید؛ که با ساده‌سازی مدیریت بارهای کاری در حال رشد به طور موثری هزینهها را کاهش میدهد.
سوالات متداول
در مجازی‌سازی سرور، به کمک نرم‌افزاری به نام هایپروایزر منابع موجود در یک سرور فیزیکی به چندین سرور مجازی محدود می‌شود و می‌توانید بر روی هر کدام سیستم عامل و برنامه‌های مستقلی را اجرا کنید.
سرور مجازی چیست؟
سرور مجازی یا VPS یک کامپیوتر مجازی همیشه روشن و متصل به اینترنت است که عملکردی مانند سرور فیزیکی دارد.
سرور مجازی نسبت به سرور فیزیکی چه مزایایی دارد؟
در سرور مجازی امکان ارتقای سریع سرویس وجود دارد. سرورهای مجازی نسبت به سرور فیزیکی نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند و هزینه ارتقای آنها نیز بسیار کمتر است؛ همچنین با کمک سرورهای مجازی امکان دسترسی به دادهها از راه دور و تنها با اتصال با اینترنت فراهم است.
آیا میتوان به وسیله تلفن‌های همراه به سرور مجازی دسترسی داشت؟
بله، با هر دستگاه متصل به اینترنت میتوان به داده‌های ذخیره شده بر روی سرور مجازی دسترسی داشت.
منابع:
https://www.ovhcloud.com/en-gb/learn/what-is-virtual-server/
https://www.cloudflare.com/learning/cloud/what-is-a-virtual-machine/
https://www.hpe.com/emea_europe/en/what-is/virtual-server.html