مجازی سازی

 

مجازی سازی يکی از تکنيک های پايه در معماری مراکز داده و سايت های Server Farm است که خصوصاَ درسال های اخير به طور چشمگيری در راه اندازی خدمات الکترونيک به کار می رود. اين تکنيک با ايجاد چندين ماشين مجازیبر روی يک سخت افزار امکان استفاده بهينه از سخت افزار و سهولت در نگهداری را فراهم نموده و راندمان و مهيا بودن منابع و کاربردها را به طرز چشم گيری بالا می برد. در حال حاضر مجازی سازی جزء لاينفک راه اندازی مراکز داده حساس است و بدون آن، ايجاد مرکز داده شامل خريد و نصب سخت افزارهای زياد، اتلاف سرمايه گذاری و عدم استفاده از امکانات مهيا شده خواهد بود.

در روش قديمی به ازاء هر کاربرد يا سرويس مورد نياز سازمان، يک سرور سخت افزاری اختصاص داده می شد. در اين مدل منابع داخلی سرور به طور موثر مورد استفاده قرار نگرفته و نگهداری سخت افزارهای متعدد مديران فنی را با مشکلات مختلف درگير می کند. با مجازی سازی چندين کاربرد بر روی يک سخت افزار پياده سازی می شوند. يک مرکز داده اتوماتيک و مکانيزه، ساخته شده بر پايه مجازی سازی، به تغييرات سريعتر پاسخ داده و با ايجاد قابليت انعطاف فنی و اجرايی، تاثير گذاری بيشتری در بازار دارد. زيرساخت های مجازی شده، منابع و کاربردها (حتی سرورها) را در هر جا و هر زمان که لازم باشد مهيا می کند و مشتريان مراکز داده مجازی شده، از طريق تلفيق منابع و در قالب سيستم هايي با  قابليت مهيا بودن بالا و با زيرساخت مجازی سازی شده، در هزينه های کلی خود 50 – 70 % صرفه جويی می کنند.

 

 

برخی از مزایای مجازی سازی عبارتند از :

 

·         کاهش هزينه های اساسی از طريق نياز به سخت افزار کم تر و کاهش هزينه های عملياتی، در عين افزايش سرورها به نسبت ميزان بار آن ها

·         اطمينان از کارکرد کاربردهای سازمانی با بالاترين ميزان مهيا بودن و کارايی

·         استفاده بهتر از منابع سخت افزاری مهيا شده از جمله پردازشگر و حافظه از طريق جمع آوری چند سرويس دهنده بر يک سخت افزار و مديريت اختصاص منابع

·         افزايش قابليت اطمينان و انعطاف در مديريت حوادث به دليل امکان ذخيره و بازيابی آخرين وضعيت يک ماشين به طور کامل

·         ايجاد کارکرد مستمر از طريق ارتقاء راه حل های بازيابی و ترميم حوادث و ارائه مهيا بودن بالا در سراسر مرکز داده

·         ارتقاء مديريت سيستم ها از طريق توسعه سريعتر آن ها و کاهش مراجعات پشتيبانی ناشی از ناسازگاري کاربردها

·         تقسيم بهتر کار و کاهش نياز به دخالت تيم های نرم افزاری در ساختار سخت افزاری مرکز داده/ سايت

·         وابستگی کمتر به سخت افزار و آرايش سخت افزاری و برطرف نمودن ناسازگاری ها بين نرم افزار با سخت افزارهای خاص

·         امکان ارتقاء مرحله به مرحله سخت افزار با افزايش نياز بدون نياز به نصب يا تغيير اساسی در پيکربندی نرم افزار/ عدم نياز به يک سخت افزار مجزا برای هر سرويس دهنده جديد

·         امکان پياده سازی بهتر امنيت به دليل انعطاف و سرعت در تغيير پيکربندی و حتی تعداد سرويس دهنده ها

  

جايگاه مجازی سازی و نحوه پياده سازی آن :

 

ماهيت سخت افزارهای قدرتمند امروزی عموماَ مبتنی بر مدل اوليه كامپيوترهای x86 است که با توجه به توان نسبتاَ پايين سخت افزارهای در آن زمان براي اجراي يك سيستم عامل و يك كاربرد نصب شده بر روی آن طراحي شده است. در اين مدل، بيشتر توانايی های موجود در سخت افزارها استفاده نشده و بسياري از سيستم ها كاركرد بهينه ندارند. مجازي سازي به شما اجازه اجراي چندين ماشين مجازي را بر روي يك سيستم يا ماشين فيزيكي مي دهد و منابع آن كامپيوتر را ميان چندين محيط به اشتراك مي گذارد به طوری که ماشين هاي مجازي سيستم عامل و برنامه كاربردي مستقلی را بر روي كامپيوتر فيزيكي اجرا می كند. تكنولوژي مجازي سازي محصولي 100% تست شده است كه به وسيله بيش از 120،000 كاربر استفاده شده است.

برای ايجاد زيربناي مجازي، محصولات مختلفی وجود دارد. نرم افزارهايي مانند VMware و  Xen  منابع  سخت افزاري يك كامپيوتر مبتني بر X86 شامل CPU، RAM، Hard disk و network controller را تبديل به منابع مجازی نموده و چندين ماشين های مجازي ايجاد می کنند که هر يک قابليت اجراي سيستم عامل و برنامه هاي كاربردي كاملاَ مستقل را مانند يك كامپيوتر واقعي خواهد داشت. وجود يك سيستم عامل بر هر ماشين مجازي ناسازگاري هاي بالقوه با سخت افزار را از بين مي برد. بيشتر تكنيك هاي مجازي سازي از طريق افزودن يك لايه نازك نرم افزاري بر روي سخت افزار كامپيوتر و يا يك سيستم عامل ميزبان كار مي كنند. هر ماشين داراي يك ناظر ماشين مجازي يا Hypervisor است كه منابع سخت افزاري را به صورت پويا و نامحسوس به نرم افزارها اختصاص مي دهد. چندين سيستم عامل بر روي يك كامپيوتر فيزيكي واحد به درستي اجرا مي شوند و منابع را بين يكديگر تقسيم مي كنند. با مجزا کردن هر ماشين  شامل CPU، memory، سيستم عامل و تجهيزات شبكه، ماشين مجازي با تمام سيستم عامل هاي استاندارد x86، برنامه هاي كاربردي و درايورهاي تجهيزات سازگار است.

 

  

majazi1.jpg

 

چهار سرويس دهنده مجازی شده بر يک سخت افزار[i]

 

 

 

  

بايد توجه داشت در کنار مزايای بيشمار، پياده سازی مجازی سازی در مراکز داده نياز به آشنايی کامل با  تکنيک های مربوطه و تقسيم درست منابع در زمان طراحی و همچنين نگهداری و نظارت صحيح بر خدمات مجازی سازی شده دارد. تيم پياده ساز می بايست از يک طرف کاربردها و نرم افزارهای سرويس دهنده مشتری را از نظر نيازمندی های مختلف سخت افزاری و حساسيت عملکردی بررسی نموده و از طرف ديگر حساسيت های اجرايی و عملياتی مشتری را شناسايی کند.

معماری مجازی سازی و تقسيم منابع  سخت افزاری برای کاربردهای مختلف بر اساس اين اطلاعات و با در نظر گرفتن ملاحظات لازم در تامين منابع برای نرم افزارها و برآورده کردن نيازهای عملياتی تيم نگهداری طراحی می گردد.

برخی مزايای مجازی سازی در محيط های عملياتی و مراکز داده

پياده سازی سرويس دهنده ها در مراکز داده به صورت مجازی مزايای عملياتی و اقتصادی بسياری را در پی دارد. مهمترين ويژگی يک ساختار مجازی شده قابليت انعطاف در مديريت سرويس ها و سرويس دهنده ها به دليل ماهيت مجازی آنان می باشد. در ذيل به برخی پيامدهای حاصله اشاره شده است:

 

-         سهولت در مديريت تخصيص منابع: کاهش يا افزايش منابع سخت افزاری در اختيار هر سرويس دهنده

-         انعطاف در مديريت سرويس دهنده ها: جابجايی سرويس دهنده ها از سخت افزاری به سخت افزار ديگر (به صورت زنده) برای ارتقاء امکانات يا در زمان های سرويس

-         استفاده بهينه از منابع موجود: امکان تغيير تخصيص منابع در هر سخت افزار و يا جابجايی سرويس دهنده ها روی سخت افزارها برای استفاده بهينه از منابع موجود و تقسيم درست بار بر  سخت افزارها

-         بازيابی سريع سرويس دهنده ها: به دليل مجازی بودن، امکان ذخيره وضعيت کل سيستم (حافظه، پردازشگر و ... ) يک سرويس دهنده به صورت پی در پی و بازيابی آن در زمان بروز مشکل به آخرين وضعيت در کوتاهترين زمان ممکن

-         مديريـت بحران: امکان جابجايی سرويس دهنده از يک سخت افزار به سخت افزار ديگر در مواقع بحران

-         کاهش حجم سخت افزارهای موجود (به دليل استفاده بهينه و تقسيم بار منابع) و در نتيجه هزينه های انرژی، فضا و امکانات مرکز داده / امکان افزايش پلکانی سخت افزارها و هزينه ها

-         ايجاد شبکه های مجازی در محيط مجازی شده؛ افزايش قابليت انعطاف در مديريت شبکه

-         تغييرات سريع توپولوژی و ساختار شبکه مجازی شده با ذخيره و بازيابی پيکربندی شبکه به جای تغيير در کابل کشی فيزيکی

-         افزايش امنيت با ايجاد شبکه ها يا سرويس دهنده های مجازی غير امن به عنوان Honey Pot

 

                                  majazi2.jpg

 انتقال يک سرويس دهنده از يک سخت افزار به سخت افزار ديگر به صورت زنده (Live Migration)



شکل های استفاده شده در اين مستند از مستندات راه حل های رايج مجازی سازی بوده و تنها جهت آشنايی بهتر خواننده با مفاهيم توضيح داده شده است و به منزله تاکيد بر استفاده از نرم افزار يا راه حل خاصی نخواهد بود.

کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به شرکت چاووش رایانه سپاهان می باشد.