مجازی سازی سرور به تکنولوژی برپایی مثال های مجازی از هر سیستم عامل بر روی یک بستر مجازی گفته می شود. الی پیش از ظهور و رونق مجازی سازی سرور به عنوان شریان اصلی زیرساخت های IT، به ازای پیاده سازی هر سیستم عامل نیاز به سرورهای فیزیکی با خاصیت های پردازشی، فضای اندوخته سازی، حافظه و دیگر سخت افزارهای متناسب با سیستم عامل اجرایی هستی داشت. به انگیزه دسترسی یک سیستم عامل به همگی منابع پردازشی مشکل افزار میزبان یا همان سرور فیزیکی و هدر رفت قابل پروا منابع سخت افزاری، راهکار سنتی دیگر جوابگوی نیازهای روزافزون صنعت IT نبود. در نتیجه، تکنولوژی مجازی سازی به عنوان گرد از برترین راهکارها ارائه شد.

در بسترهای مجازی، ماشین های مجازی در پیوستگی با سرور فیزیکی بوده و یک هایپروایزر (hypervisor) وظیفه به اشتراک گذاری منابع مشکل افزاری میزبان با هر یک از ماشین های مجازی را دارد. فناوری مجازی سازی با برپایی بستری مجازی برای اشتراک گذاری منابع فیزیکی با شمار زیادی از ماشین‌های مجازی، تفریق قابل توجه فضای لازم تجهیزات دیتاسنتر و هزینه های مرتبط با خرید و حفاظت مشکل افزارهای فیزیکی را برای سازمانها به ارمغان می آورد.

شکل پایین به نکوداشتن گویای سیر تحولی دامنه مجازی سازی سرورها می باشد:

سیر تحولات مجازی سازی

جالب است بدانید، با پروا به محبوبیت فوق العاده و فراخ شدن پسین فناوری مجازی سازی سرورها، بیش از 50 سال است که از ظهور این تکنولوژی می گذرد. در طول دهه 1960، کمپانی IBM با ارائه اولین سیستم های مجازی سازی حافظه به عنوان پیشگام عرصه مجازی سازی مطرح گردید. در طول دهه 1970، این شرکت پیشرو، اولین سیستم عامل اختصاصی مجازی خود با اسم VM/370 را ارائه نمود. اما به انگیزه محدودیت های پردازشی مجازی سازی سطح سیستم عامل (OS-Level virtualization)، در پایان با توسعه این تکنولوژی و ارائه نخستین پلت فرم تجاری مجازی سرورها با اسم Z/VM، به عنوان یکه تاز حوزه مجازی سازی شناخته شد.

امروزه سلطه تکنولوژی مجازی سازی سرورها در همگی تقسیم های صنعت IT به خصوص با افزایش قابل توجه رویکرد شرکت ها به سمت اکوسیستم های کاملاً مجازی و بر پایه کلود کاملاً مشهود است. محبوبیت حوزه مجازی سازی در اواخر دهه 1990 با انتشار فرآورده نرم افزاری VMware workstationتوسط شرکت VMware با توانایی حمایت از معماری های x86 / x64 و امکان همزمان اجرای سیستم عامل های لینوکس، ویندوز و MacOS بر روی یک پلتفرم به شدت افزایش یافت. این تکنولوژی امروزین در طی 20 سال گذشته، نقش بنیادی در شکل گیری و بهبود خدمات زیرساخت های IT داشته است. حال پس از آشنایی با فناوری مجازی سازی، به بررسی طریق عملکرد مجازی سازی سرورها می پردازیم.

به قصد پیاده سازی پلتفرم های مجازی، بیچارگی به یک میزبان (Host) یا یک سیستم سخت افزاری از وندورهای ساز و برگ مشکل افزاری معمولاً سرورها و نرم افزار مجازی سازی با نام هایپروایزر (hypervisor) می باشد. هایپروایزر با گزین کردن دادن یک سخت اسباب مجازی generic به هر سیستم عامل نصب شده بر روی هایپروایزر، اجرای پلتفرم های مجازی را شدنی می سازد.

این دشوار انگیزه ها generic کلیه مؤلفه های مورد بیچارگی اجرای سیستم عامل ها مشابه هارد دیسک ها، درایورهای SCSI، درایورهای شبکه، پردازنده و تخصیص حافظه را دارا می باشد بطوریکه ماشین های مجازی (VMs) بصورت مستقل از VMهای سایر عمل کرده و تنها امکان پیوستگی با مشکل افزار generic برای آنها فراهم می باشد. هایپروایزر مسئولیت مدیریت منابع میزبان و اختصاص منابع به هر VM را به عهده دارد که امکان پیکربندی هایپروایزر به منظور تخصیص منابع باره بیچارگی به VM های باره نظر فراهم می باشد.

امروزه، با به کارگیری تکنولوژی مجازی سازی، تقریباً امکان پیاده سازی اکثر سیستم عامل ها مثل لینوکس، ویندوز، IBM AIX (سیستم‌عامل‌های یونیکسی انحصاری کمپانی IBM) در پیمانه گسترده میسر می باشد. اخیراً فرآوری کنندگان ساز و برگ سخت افزاری، اقدام به ارائه appliance های مجازی دیوایس های دشوار افزاری خویش کرده اند. که از آن میان می توان به Load Balancer های فیزیکی شبکه های دیتاسنترها که امروزه بیشتر بصورت اپلاینس های مجازی مورد کاربرد قرار می‌گیرند، اشاره کرد. با پیشرفت تند فناوری و فرآوری دشوار اسباب های قدرتمندتر نسبت به گذشته، ارائه و اجرای اپلاینس های اختصاصی مجازی (Virtualized dedicated appliance ) در حوزه های گوناگون IT از محبوبیت فوقانی برخوردار گشته است.

انواع هایپروایزر (Hypervisor)
هایپروایزر، نرم اسباب اصلی مورد نیاز برای پرکار سازی مجازی سازی سرورها بوده که در دو گونه در دسترس می باشد. هایپروایز گونه یک (Hypervisor Type 1) که اغلب تحت عنوان "bare-metal" خوانده می شود، به طور مستقیم در برروی سخت اسباب میزبان نصب می شود و مستقیماً تمام منابع سخت افزاری سرور را مدیریت می کند که تخصیص منابع مشکل افزاری به ماشین های مجازی از راه همین هایپروایزر چهره می گیرد. هایپروایزر دوست داشتنی VMware vSphere ESXi مثال ای از هایپروایزر نوع یک محسوب می شود.

هایپروایز گونه یک (Hypervisor Type 1)

هایپروایزر نوع دوم (Hypervisor Type 2) که بطور سر راست بر روی یکی از سیستم عامل های متداول به عنوان یک برنامه کاربردی یا process اجرا می شود. این نوع از هایپروایزر منابع دشوار افزاری سیستم عاملی که بر روی آن نصب شده است را مجازی می کند و با پروا به برخی محدودیت های معماری در نصب، هنوز هم به کارگیری آنها در محیط های آزمایشی و غیرعملیاتی زیاد دوست داشتنی و رایج هستند. از برجسته ترین نمونه های هایپروایزر نوع دوم، می نا به هایپروایزرهای VMware Workstation یا Virtual Box اشاره کرد.

هایپروایزر گونه دوم (Hypervisor Type 2)

انواع هایپروایزرهای مجازی سرور
امروزه گونه ها مختلفی از هایپروایزرها در گستره مجازی سازی سرورها موجود است که پرکاربردترین و دوست داشتنی ترین آنها، هایپروایزر vSphere ESXi از کمپانی محبوب VMware می باشد که به علت تسلط بلا منازع این شرکت بر صنعت مجازی سازی، به طور مفصل ای در دیتاسنترهای دانشمند کاربرد می شود.

هایپروایزر کمپانی مایکروسافت با اسم Hyper-V که در سنه 2008 و بصورت یکتا از خاصیت های سیستم عامل های Microsoft server و اخیراً Windows 10 Professional معرفی شده است از برترین هایپروایزرها در این حوزه محسوب می شود.

اما برترین هایپروایزر متن باز در بازار رقابتی مجازی سازی Xen نام دارد که نخستین بار در اواخر دهه 1990 بدست محققان دانشگاه کمبریج تولید شد و امروزه بازیگر اصلی دامنه مجازی سازی متن باز محسوب می شود. در سال 2006، کمپانی آمازون، برترین ارائه دهنده سرویس ابری جهان با وابستگی هایپروایزر Xen به عنوان پلتفرم مجازی خدمات وب بر پایه کلود خویش (EC2) سبب ترغیب کمپانی های اکثریت در بکارگیری Xen به عنوان یک محصول تجاری گردید. در حال حاضر،کمپانی های Rackspace (یکی از برترین ارائه دهنده خدمات ابری) و Citrix با محصول Citrix XenServer از کمپانی های پیشرو در گستره مجازی سازی سرور با Xen محسوب می شوند.

تولیدکنندگان دشوار انگیزه ها و پلتفرم های مجازی سازی سرور
ارائه پلتفرم های مجازی سازی سرور نه تنها توسط فرآوری کنندگان نرم افزار بلکه توسط کمپانی های تولید کننده تجهیزات مشکل افزاری نیز ارائه می شود. مثال پدیدار آن کمپانی IBM است که علاوه بر فرآوری اکثر سرورهای خود، نقش بسزایی در ارائه راهکارهای مجازی سازی سرورها ایفا می نماید که به طور مثال می طاقت از سرورهای System P، System I و System Z شرکت IBM که از یک هایپروایزر para-virtual بهره‌گیری می کنند، اسم برد. اصولاً در این روش، کلیه ماشینهای مجازی از طریق میزبان از یکدیگر و منابع مورد دربایستن تخصیص یافته خویش مستحضر بوده و منابع مشکل افزاری میزبان طبق دربایستن ماشین مجازی (یا Logical Partition) به آنها گزین کردن داده می شود. تکنیک para-virtualized اولین بار در هایپروایزر IBM Z / VM ارائه گردید و هم الان تقریباً تمامی mainframe های شرکت IBM از این روش مجازی سازی در ساختار خود کاربرد می کنند. به عنوان مثال، پلتفرم IBM System P از یک لایه سخت افزاری pooled virtualized استفاده می کند که مدیریت توزیع منابع به دیوارک های منطقی در آن توسط کنسول مدیریتی سخت افزار(HMC)انجام می شود. هر دیوارک از نیازمندی دیوارک های سایر مستحضر بوده و منابع جهت اطمینان از کمینه نیازمندی مشکل افزاری هر سرور به اشتراک گذاشته می شوند.

مزایای مجازی سازی سرور
شاید بتوان گفت انعطاف پذیری بالا و صرفه جویی اقتصادی، مهمترین برتری مجازی سازی برای یک سازمان محسوب می شود. مسلماً مجازی سازی سرورها نسبت به بکارگیری جداگانه سرورهای فیزیکی برای هر سرویس بسیار کارآمد تر است. لذا، نیازمندی شرکت ها به فراهم سازی تجهیزات مشکل افزاری در ایجاد زیرساخت های جدیدتر بطور قابل توجهی تفریق یافته و سخت افزارهای کارآمدتر و قدرتمندتر می توانند جایگزین دشوار افزارهای قدیمی تر با هزینه های نگهداری بیشتر شوند. جدا از مزایای اقتصادی مجازی سازی، به علت نیاز کمتر دیتاسنترها به انرژی و سیستم های خنک کننده از لحاظ زیست محیطی نیز سودمند می باشد. همچنین با تفریق تجهیزات سخت افزاری و میزان فضای دیتاسنترها، هزینه های مرتبط با service provider ها نیز کاهش می یابد.

از مزیت های اصلی و مهم مجازی سازی، تاثیر بالا و عملکردهای فوق العاده آن می باشد. یکی از این عملکردهای کلیدی، قابلیت snapshot است که امکان بازگردانی تغییرات برپایی شده در سیستم ها بدون نیاز به پیکربندی اولیه یک سرور که قبل از این میسر نبود را فراهم می نماید. همچنین می توان به دیگر خاصیت های اساسی مدیریتی مثل vMotion، Cloning، تحمل خطا(Fault tolerance)، DRS و دسترس پذیری بالا (High Availability) اشاره کرد که به ادمین های شبکه امکان افزایش مدت موعد آماده به شغل زیرساخت ها و درمان عرضه سطح خدمات مورد انتظار مشتریان (SLA) را می دهد. سرعت بالا در برپایی ماشینهای مجازی جدید با به کارگیری template ها و امکان ساخت یک زیرساخت مجازی کاملاً جدید، ارائه خدمات در کمترین سررسید ممکن را به طرز چشمگیری بهبود بخشیده است که از آن میان می تاب به ابزارهایی مثل Terraform ( برای برپایی و مدیریت پایین ساخت ها) و گردآور ابزارهای پیکربندی خودکار مشابه Ansible (برای پیکربندی کامل زیرساختها) اشاره نمود.

همچنین، بازیابی بحران (DR) Disaster recovery با استفاده از تدبیر مجازی سازی سرورها به شدت شفا یافته است زیرا بجای بازیابی اطلاعات از نسخه های پشتیبان روی Tape ها، می طاقت با replicate کردن(کپی داده های عملیاتی) همه زیرساخت‌های مجازی بین سایتها و با به کارگیری ابزارهای قدرتمندی مشابه VMware Site Recovery Manager، فرآیند DR را بصورت اتوماتیک در کمترین زمان ممکن اجرا نمود. در گستره کلود نیز محصولاتی همانند CloudEndure، امکان replicate مستقیم سرورها به فضای کلود و همه زیرساخت ها به فضای staging area(با پرکار سازی سناریوی DR ) را شدنی می سازند.