آشنایی با مجازی سازی،رایانش ابری و انواع آن

دوستان و همراهان همیشگی مجموعه سخت افزار،به دلیل تقاضای برخی از کاربران و خوانندگان عزیز مبنی در انتشار مقاله های علمی در مورد بخش های متنوع کامپیوتر،زین پس مطالبی آکادمیک را برای شما سروران منتشر خواهیم کرد که در ارتقای سطح دانش تمام خوانندگان مفید خواهد بود و می توانید از آنها به عنوان یک رفرنس تخصصی نیز استفاده نمایید.مجموعه سخت افزار به عنوان یکی از بهترین مدیاهای کامپیوتری کشور خود را موظف به بالا بردن سطح علمی کاربران خود می داند.با ما همراه باشید.

مجازی سازی

مجازی سازی یک لزوم فنی این روزها شده است و به تمایلات هر روز به آن بیشتر می شود، زیرا زمانی که پیاده سازی شد، فوائد بیشماری به دنبال خواهد داشت که نمونه ای از آنها به صورت زیر است:

• دسترسی به سرور، شبکه ها و منابع ذخیره کننده مورد تقاضا
• ذخیره سازی انرژی برای دستیابی به زمینی سبزتر
• کاهش فضاهای فیزیکی
• ذخیره سازی منابع انسانی که به سختی به دست می یابند
• کاهش هزینه های کلان و عملیاتی

مجموع این ذخیره سازی ها می تواند بسته به نوع سازمان، بسیار بزرگ باشد.

مجازی سازی به معنی ایجاد یک نسخه فضایی از چیزهایی مثل سیستم عامل، ابزارهای محاسباتی (سرور)، دستگاههای ذخیره کننده، و یا دستگاههای شبکه است. مجازی سازی سرور با شکستن فرمهای سنتی یک سرور فیزیکی که نقش یک هاست را برای یک سیستم عامل ایفا می کند، قوانین را تغییر می دهد، به طوری که چندین ماشین مجازی بر روی یک سرور ساخته می شود و از تکنولوژی هایپرویزور برای کنترل استفاده می کنند. رایانش ابری و مجازی سازی به صورت تبادلی با یکدیگر کار می کننند، اما این کار صحیح نیست. مثلاًٌ، مجازی سازی سرور انعطاف پذیری را باعث می گردد تا رایانش ابری را امکان پذیر سازد، اما این بدان معنی نیست که مجازی سازی همان رایانش ابری باشد. تکنولوژی های فراوانی هستند که رایانش ابری را موجب می شوند و مجازی سازی یکی از انهاست. با این وجود؛ برای رایانش ابری وجود مجازی سازی ضروری نمی تواند باشد. مثلاً، google و بقیه شرکتها نشان دادند که بدون استفاده از هیچ سرور مجازی می توان ابرها را بوجود اورد، و توانشتند از تکنیکهای دیگری استفاده کنند که نتایج مشابهی را بدست اورند. در این فصل مطالب بیشتری راجع به رایانش ابری خواهید خواند.

تعریف مجازی سازی خیلی سخت است زیرا، مفاهیم و معانی بسیاری از آن می توان برداشت کرد. از این عبارت همیشه معانی یک به چند و چند به یکی می توان برداشت کرد. اگر بخواهیم معنی یک به چند آن را بدانیم، مجازی سازی این قابلیت را دارد تا منابع مجازی متعددی را از یک منبع فیزیکی بوجود اورد. این نوع مجازی سازی به مراکز داده ها این امکان را می دهد تا استفاده از منابع را به حداکثر برساند. میزبانی منابع مجازی هر کاربرد به منابع فیزیکی نگاشت داه شده تا استفاده از هر منبع با کارآیی بالاتری انجام بپذیرد.

چنانچه کاربرد چند به یک را بنگریم، مجازی سازی این قدرت را به کاربر می دهد تا یک منبع مجازی (منطقی) از چندین منابع فیزیکی گوناگون ایجاد کند.  این حالت در مدل رایانش ابری کاربرد دارد چرا که در رایانش ابری منابع فیزیکی متعددی با یکدیگر گروهی تشکیل می دهند تا یک ابر را تشکیل دهند. مجازی سازی به معنای انچه که در مورد تشکیل ابر گفتیم نیست. اما می توان یک راهکار برای ایجاد ابرها  و مدیریت انها به شمار بیاید. در این جالت مجازی سازی به مجازی سازی OS (که با پشتیبانی Vmware، Xen، یا دیگر تکنولوزی های مبتنی بر هایپرویزور می باشد) گفته می شود. در مفاهیم ابری در cisco، مجازی سازی تا استفاده از انواع گوناگون مجازی سازی مثل شبکه ها، کامپیوترها، ذخیره کننده ها و سرویسها ادامه یافته است.  در بخش بعدی در مورد تمامی اینها سخن خواهیم گفت.

مجازی سازی را می توان بر اساس یک لایه انتزاعی تعریف نمود که می تواند در بخش یا در کل یک پشته IT به کار گرفته شود. به عبارت دیگر، مجازی سازی را می توان از مرکز داده ها و منظر IT به عنوان “فرایند پیاده سازی مجموعه ای ازتوانایی های تکنولوژی برای مخفی کردن خصصویات فیزیکی منابع سرور، شبکه، و ذخیره کننده، به طوری که کاربران بتوانند با این منابع بدون انکه به این سیستمها و کاربری ها دسترسی داشته باشند” تعریف شده است.

مجازی سازی سرور

مجازی سازی سرور (که مجازی سازی سخت افزاری هم می گویند) امروزه بهترین راه برای مجازی سازی سخت افزاری می باشد. سخت افزارهای کامپیوترهای قدرتمندX86 امروزه، برای اجرای یک سیستم عامل و یک برنامه طراحی شده اند. با این کار اکثر ماشینها بدون انکه چندان مورد استفاده قرار بگیرند به حال خود رها شده اند). مجازی سازی این امکان را می دهد تا چندین ماشین مجازی بر روی یک ماشین بکار گرفته شوند. و منابع آن تک ماشین را در چندین محیط به اشتراک بگذارند. ماشینهای مجازی متفاوت می توانند سیستم عاملها و کاربردهای مختلفی را بر روی همان کامپیوتر فیزیکی  اجرا کنند. شکل 1-2 نشنا می دهد ک چگونه یک سرور مجازی شده بدون مجازی سازی به یک سیستم می نگرد.

مجازی سازی ذخیره کننده ها

مجازی سازی ذخیره کننده ها به دید جزئی، منطقی در حافظه ها اشاره می کند. با این روش می توان راهی برای کاربران یا برنامه ها بوجودآورد تا بدون انکه نیاز باشد که بدانند این داده ها چگونه و یا کجا به صورت فیزیکی ذخیره می شوند و یا مدیریت می شوند،  آنها را ذخیره کنند. با این روش می توان داده را در محیطی ذخیره کرد که بتوان آنها را بین چندین سرور مختلف به اشتراک گذاشت، و اگر این حافظه ها را استخری در نظر بگیریم که پایانی برای آن نباشد، می توان انها را در درون این لایه مجازی سازی به راحتی مشاهده کرد و انها را مدیریت کرد. مجازی سازی حافظه ها باعث می شود این نکته که حافظه ها در درون یک سازمان مجزا از یکدیگر هستند نادیده گرفته شوند و همه در چشم کاربر حافظه ای یکدست و به چشم آیند. مجازی سازی فرایند پیچیده یافتن جایی که داده ها باید ذخیره شوند را پنهان می کند و هر جا که کاربر نیاز داشت آن را باز می گرداند و نمایش می دهد.

معمولاً، مجازی سازی حافظه ها به شبکه های با حافظه های بزرگتر (SAN) مربوط می شود، اما این فرآِند برای پارتیشن بندی حافظه کامپیوترهای دسک تاپ و RAID نیز کاملاً مناسب و کاربردی است. سرمایه گذاری ها و کسب و کارهای خیلی بزرگ نیز از این تکنولوژی های SAN نیز فوائد بسیاری نصیبشان شده است، بطوریکه ذخیره سازی دیگر از بند سرورها رها شده و مستقیما به شبکه وصل شده اند. چنانچه ذخیره سازی در شبکه صورت بگیرد، SANها تخصیص دهی منابع ذخیره کننده را مقیاس پذیر و انعطاف پذیر، پشتیبان گیری کارا و ذخیره سازی بیشتر را موجب می گردند.

مجازی سازی شبکه

مجازی سازی شبکه احتمالا ابهام انگیزترین مجازی سازی در بین اتمام انواع مجازی سازی هاست. انواع مختلف مجازی سازی شبکه وجود دارد که به اختصار در اینجا توصیف می شود:

• یک VLANنمونه ساده ای از یک مجازی سازی شبکه محسوب می گردد. VLAN موجب می گردند که یک LAN به چندین قطعه تقسیم شود و در چندین دامین پخش شوند. VLANها بر روی یک سوئیچ و به صورت پورت به پورت تعریف می شوند. به همین دلیل، می توان به پورت 1-10 VLAN1 و 20-11 VLAN2 دسترسی پیدا کرد. نیازی نیست که پورتهای یک VLAN مجاوره مدیریت باشند. از انجا که این قطعه بندی دیجیتالی است و نه فیزیکی، ایستگاههای کاری متصل به پورتها نباید با یکدیگر به کار گرفته شوند، و کاربران طبقات مختلف یک ساختمان یا ساختمانهای مختلف باید به یکدیگر وصل شوند تا یک LAN ایجاد کنند.
• روتینگ و فورواردینگ مجازی (VRF) که در شبکه های MPLS استفاده می شوند، از نمونه های مختلفی در جدول روتینگ استفاده می کنند تا بتوانند در یک زمان در یک روتر به حیات خویش ادامه دهند. این کار موجب بالا رفتن توان عملیاتی با بهره گیری از مسیرهای شبکه ای که قطعه بندی شده است می گردد بدون انکه از دستگاههای متعددی استفده کند. از آنجا که این ترافیک قطعه بندی شده، VRF نیز امنیت شبکه را افزایش داده و می تواند نیاز به رمزدار کردن یا authentication آن را حذف کند.
• نوع دیگر مجازی سازی شبکه، تجمیع دستگاههای متعدد لایه شبکه دریک فضای مجازی می باشد. نمونه این تجمیع VSS (سیستم سوئیچینگ مجازی) برای سوئیچ های catalyst 6500می باشد. این سیستم ترکیب مجازی دو شاسی جداگانه در یک سوئیچ بزرگتر و سریعتر catalyst می باشد.
• مفهوم دستگاه مجازی (VDC)، که به معنی مجازی سازی دیتا سنتر می باشد، را می توان برای مجازی سازی خود دستگاه استفاده کرد. که سوئیچ فیزیکی را مانند دستگاههای دیجیتالی چندگانه می توان استفاده کرد. در آن VDC، می توان مجموعه منحصر بفرد و مستقل VLANها و VRFها را انتخاب کرد. هر VDC می تواند پورتهای فیزیکی مربوط به خود را داشته باشد. بنابراین، به داده های سخت افزاری این امکان را می دهد تا به همان صورت مجازی سازی شوند. هر VDC برای کاربران متصل یک دستگاه منحصربفرد خواهد بود.
• شبکه های مجازی (VN) ها شبکه هایی مبتنی بر کامپیوتر بوجود می آورند که حداقل بخشی از آن در لینکهای VN وجود دارند. یک لینک VN تنها یک اتصال فیزیکی بین دو منبع نیست، و با روشهای مجازی سازی شبکه پیاده سازی می گردد. تکنولوژی لینک VN سیسکو برای پل سازی بین سرورها، حافظه ها و دامین های مدیریت شبکه بوجود آمد، تا موجب شود تغییرات یک محیط با دیگر محیطها ارتباط برقرا می کند و بر روی انها اثر می گذارد. مثلاً، زمانی که یک مشتری در محیط VMware vSphere از vCenter استفاده می کند تا برای انتقال یک VM از یک لایه فیزیکی به یک لایه فیزیکی دیگر، VMotion را بکار گیرد، این رویداد به شبکه دیتا سنتر و SAN ارسال می شود، و پروفایل شبکه مربوطه و حافظه آن بت VMمنتقل می شود.