مجازی سازی در لایه سیستم عامل (OS LEVEL Virtualization) چیست؟

مجازی سازی در لایه سیستم عامل (OS LEVEL Virtualization) چیست؟

مجازی سازی سرور ، مجازی سازی دسکتاپ ، مجازی سازی Application ها و مجازی سازی نرم افزارها از جمله این تنوع های مجازی سازی هستند. امروز می خواهیم در خصوص یک مفهوم جالب در مجازی سازی یا در واقع یک لایه جدید در مجازی سازی به نام OS Level Virtualization یا مجازی سازی در سطح سیستم عامل صحبت کنیم. زمانیکه صحبت از مجازی سازی می شود بلافاصله ما یک نرم افزار Hypervisor و سیستم عامل های مجازی که داخل این Hypervisor ایجاد می شوند را در ذهن تصور می کنیم اما جالب است بدانید که ما می توانیم بدون ایجاد کردن یک سیستم عامل جدید و مجزا هم یک سرور مجازی ایجاد کنیم. این در واقع همان تکنولوژی است که ما آن را به عنوان مجازی سازی در لایه سیستم عامل می شناسیم.

مجازی سازی در لایه سیستم عامل چیست ؟

مجازی سازی در لایه سیستم عامل یا Operating System Level Virtualization یک روش مجازی سازی سرور است که هسته یا کرنل سیستم عامل این اجازه را به شما می دهد که چندین سیستم عامل مجازی از درون یک سیستم عامل بصورت کاملا ایزوله بیرون بکشید در واقع شما یک سیستم عامل اصلی دارید که همه چیز بر هسته همین سیستم عامل بنا نهاده شده است و سیستم عامل جدیدی که به شما داده می شود بر پایه و هسته این سیستم عامل اولیه است. به این ماشین مجازی یا در اصطلاح فنی تر instance ای که توسط مجازی سازی در لایه سیستم عامل خروجی داده می شود در اصطلاح فنی Container یا Software Container ، Virtualization Engine یا VE ، Virtual Private Server یا VPS و برخی اوقات Jail هم گفته می شود. این سیستم مجازی که در اختیار کاربر قرار می گیرد این احساس را به کاربر می دهد که در حال کار کردن با یک سیستم کاملا واقعی است اما در باطن این سیستم کاملا مجازی و وابسته به هسته سیستم عامل اصلی است. در سیستم عامل های خانواده لینوکس و یونیکس با استفاده از مکانیزمی به نام chroot شما می توانید تکنولوژی مجازی سازی در لایه سیستم عامل را پیاده سازی کنید. علاوه بر مکانیزم ایزوله کردن هسته یا کرنل اصلی سیستم عامل می توانید قابلیت مدیریت منابع بر اساس نیاز هر Container را نیز فراهم کند.

Operating system Virtualization چیست ؟

از مجازی سازی در لایه سیستم عامل در کجا استفاده می شود ؟

از تکنولوژی های مجازی سازی در لایه سیستم عامل بیشتر در محیط های هاستینگ مجازی استفاده می شود ، در اینگونه محیط ها مدیران هاستینگ نیاز به راه اندازی و تخصیص منابع سخت افزاری به تعداد زیادی کاربر دارند و سرعت عمل و امنیت و همچنین مدیریت ساده از اولویت ها به حساب می آید. البته کارشناسان در سازمان های مختلف نیز ممکن است از تکنولوژی مجازی سازی در لایه سیستم عامل استفاده کنند برای مثال ممکن است یک کارشناس بخواهد سرور های خودش را جمع آوری و آنها را در قالب Container ها برای استفاده بهینه از منابع و کاهش تعداد سرورهای فیزیکی و حتی مجازی استفاده کند. یکی دیگر از مواردی که مجازی سازی لایه سیستم عامل بسیار می تواند کاربردی باشد ایزوله کردن منابع سخت افزاری و نرم افزاری Application ها برای بالا بردن امنیت و تخصیص درست منابع است ، برای مثال شما می خواهید بر روی یک سرور چندین نرم افزار تخصصی و کاربردی را بدون تداخل با سایر نرم افزارها داشته باشید و نمی خواهید دغدغه ها و درگیری های سیستم عامل های جانبی را داشته باشید و منابع را نیز می خواهید بصورت اختصاصی در اختیار هر Application قرار بدهید. یکی از قابلیت های بسیار جذابی که در OS Level Virtualization وجود دارد امکان استفاده از Live Migration یا همان vMotion است که شما می توانید در یک Cluster از Container ها Load کاری بین سیستم عامل ها را تقسیم کنید و ماشین های مجازی را نیز براحتی جابجا کنید.

مطالب مرتبط:  نرم‌افزار جاسوسی چیست؟ قسمت اول

مجازی سازی در لایه سیستم عامل چه مقدار Overhead بر روی OS دارد ؟

مجازی سازی در لایه سیستم عامل در واقع به خاطر کاهش بسیار زیاد Overhead تا حد صفر بسیار معروف شده است ، دلیل آن هم کاملا مشخص است ، برنامه ها در چنین محیطی منابع را در قالب پارتیشن های مجازی دریافت می کنند که همه آنها بر روی سیستم عامل اصلی یا مادر قرار گرفته است ، در واقع هر چقدر ما System Call داشته باشیم بر روی این Container ها ، بصورت مستقیم بر روی سخت افزارها و منابع سخت افزاری اجرا می شود و این میان لایه واسط Hypervisor وجود ندارد ، در اینگونه مجازی سازی در واقع ما هیچگونه Emulation ای در واسطه نداریم و در واقع همه سیستم مجازی سازی می شود نه فقط ماشین های مجازی ، بر خلاف آن در Hypervisor هایی مثل ESXi ، یا QEMU یا Hyper-V این لایه واسط خودش باعث ایجاد شدن ناخودآگاه Overhead بر روی سیستم عامل می شود ، حتی سیستم عامل هایی که فرآیند Paravirtualization نیز انجام می دهند مثل Xen یا UML هم نمی توانند به این اندازه Overhead را بر روی سیستم عامل کاهش بدهند. جالب اینجاست بدانید که در این نوع مجازی سازی بسیاری از وابستگی های سخت افزاری Hypervisor ها وجود ندارد و بر روی سخت افزار های بسیار زیادی بدون محدودیت قابل پیاده سازی است.

مجازی سازی در لایه سیستم عامل چه مقدار انعطاف پذیری دارد ؟

یکی از نقاط ضعفی که در مجازی سازی لایه سیستم عامل وجود دارد همین بحث انعطاف پذیری است. هیچوقت نمی توانید شما در این سطح از مجازی سازی انتظار انعطاف پذیری را داشته باشید که در سایر راهکارهای مجازی سازی سرور استفاده می کنید ، دلیل آن هم کاملا مشخص است ، شما در این سرویس هیچگونه بحثی به نام Host OS و Guest OS دیگر ندارید و در واقع تنها یک Host وجود دارد و یک هسته یا کرنل سیستم عامل وجود دارد. برای مثال شما با استفاده از این نوع مجازی سازی می توانید بر روی سیستم عامل لینوکس بسیاری از توزیع های مختلف سیستم عامل لینوکس را نصب کنید با توجه به اینکه کرنل آنها یکی است مشکلی پیش نمی آید اما طبیعتا شما نمی توانید بر روی سیستم عامل لینوکس ، سیستم عامل ویندوز را به عنوان Container داشته باشید. البته شما بر روی سیستم عامل ویندوز هم همین محدودیت ها را دارید ، شما در این سیستم عامل در صورت مجازی سازی لایه سیستم عامل فقط می توانید ویندوز داشته باشید.

ذخیره سازی اطلاعات در مجازی سازی لایه سیستم عامل چگونه است ؟

برخی از مکانیزمهای ذخیره سازی در مجازی سازی لایه سیستم عامل در قالب File Level Copy On Write یا CoW عمل می کنند که شما آن را به اسم فایل سیستم می شناسید ، در واقع یک فایل سیستم بین چندین پارتیشن به اشتراک گذاشته می شود و Constrainer نیز به همین شکل به اشتراک گذاشته می شود ، به محض اینکه تغییری در این پارتیشن ها ایجاد شود Container ها تغییرات خودشان را بصورت خودکار کپی می کنند. این روش برای بکاپ گیری بسیار ساده است و هم فضای کمی اشغال می شود و هم از نظر سادگی بهتر است ، به نوعی یک ساختار ذخیره سازی Cache وجود دارد و از مکانیزم Block Level تا حد زیاد بهتر عمل می کند ( البته در این لایه ) ، برخی دیگر از مکانیزم Whole System Virtualizer یا مجازی سازی کلی سیستم برای ذخیره سازی استفاده می کنند که برای فایل سیستم های غیر بومی سیستم عامل کارایی بهتری دارد و امکان Roll Back و Snapshot را نیز فراهم می کند.

مجازی سازی Virtualization

مجازی سازی

مجازی سازی چه کاربردی دارد؟ 
مجازی سازی روشی جهت نصب و راه اندازی همزمان چند ماشین مجازی در یک سخت افزار می باشد. به کمک این راهکار، امکان استفاده بهینه از منابع سخت افزاری موجود، صرفه جویی در فضا، تعداد منابع اختصاص یافته، نیروی انسانی راهبر و انرژی مصرفی فراهم گردیده و ضمن ایجاد سهولت و تمرکز هر چه بیشتر در امنیت و مدیریت سیستم ها انعطاف پذیری مطلوبی به مدیر شبکه برای تطبیق با تغییرات و نیازهای جدید و محافظت از سیستم در برابر خطرات پیش بینی نشده خواهد داد. این راهکارها توسط محصولات شرکتهای مطرح نرم افزاری و در سطوح مختلف به شرح ذیل قابل پیاده سازی می باشند. 

سطوح مجازی سازی 

در سطح سرور (Server Virtualization)
با گسترش اتکاء سازمان ها بر زیرساخت های کامپیوتری و افزایش بار پردازشی سرور ها و بالطبع نیاز به سرورهای بیشتر، هزینه های مرتبط با این بخش به کسر قابل توجهی از هزینه ها بدل گشته و می تواند مانع بالقوه ای در مسیر رشد شبکه ها باشند. هزینه های مربوط به تهیه و نگهداری سرورها، نیروی انسانی متخصص، اطاق های سرور، تمهیدات امنیتی و ... از جمله این موارد می باشند که با پیاده سازی راه حل های مجازی سازی می توان به میزان قابل توجهی از آنها کاسته و امکان افزایش بهره وری و توسعه شبکه را فراهم آورد. 
در این روش تعداد زیادی سرور در یک سرور مجتمع می شوند. بدین ترتیب فضای کمتری از اتاق سرور اشغال و گرمای کمتری تولید می گردد. معمولاً می توان تا 15 سرور را در یک سرور مجتمع نمود. این روش به علاوه امکانات High Availability (مستقل از نوع نرم افزار) و آزادی عمل برای مدیر شبکه برای تغییر و جابجایی سرورهای مجازی را به ارمغان خواهد آورد. 

در سطح کامپیوترهای شبکه (Desktop Virtualization) 
کامپیوترهای کاربران یکی از پر دردسرترین نقاط برای مدیران شبکه می باشد. مجازی سازی در این سطح راهکاری برای افزایش کنترل مدیر شبکه و آزادی عمل او برای انجام تغییرات و کم و زیاد کردن کامپیوترهای کاربران است. شناخته شده ترین راهکار در این مورد، استفاده از Thin Client ها می باشد. این دستگاه های کوچک جایگزین PC های عادی شده و ضمن کاهش چشمگیر هزینه های تهیه و نگهداری سخت افزار، به دلیل اینکه فاقد سیستم ذخیره سازی بوده و نرم افزارها را بر روی Server اجرا می نماید، دارای سطح امنیتی بسیار بالایی می باشد به کمک تعریف یک Template ساده برای کامپیوترهای کاربران، درست کردن یک کامپیوتر خراب فقط چند دقیقه به طول خواهد انجامید. 

در سطح برنامه های کاربری (Application Virtualization) 
استفاده از نرم افزارهای کاربردی به بخش لاینفک کار در سازمان ها و ادارات بوده و این نرم افزارها بدل به ابزارهای اصلی پیشبرد امور در دستان کاربران گردیده اند و در بسیاری موارد، مواردی همچون قیمت نرم افزارها و میزان امکان دسترسی کاربران به آنها می تواند منجر به یک چالش برای مدیران انفورماتیک گردیده و نهایتاً منجر به ایجاد گلوگاه در سازمان شوند. 
استفاده از مجازی سازی در سطح برنامه های کاربردی این امکان را فرآهم می آورد که کاربران بتوانند با نرم افزارهای نصب شده روی سرور به نحوی کار کنند که گویی روی کامپیوتر خودشان نصب گردیده است. 

شرکت مهندسی دمسان رایانه با بهره گیری از محصولات شرکتهای مطرح در این زمینه نظیر VMware ،Citrix ،Microsoft و Symantecبا کارشناسان فنی مجرب آماده ارائه، پیاده سازی و پشتیبانی از راهکارهای مجازی سازی در کلیه سطوح می باشد. 

مجازی سازی (Virtualization) و انواع روشهای آن

مجازی سازی (Virtualization) و انواع روشهای آن

مجازی سازی چیست؟
سرور اختصاصی مجازی(VPS) یا (VDS) روشی است برای تقسیم منابع یک سرور واقعی به چند سرور مجازی، به گونه ای که هریک از این سرورهای مجازی، بصورت مستقل از یکدیگر عمل نموده و تنها بتوانند از منابع تخصیص داده شده به آن ها بصورت مستقل استفاده نمایند و هریک کنترل کاملی بر روی سرور خود داشته باشند.
در تعریف ساده ای میتوان بیان داشت که مجازی سازی عبارت است از به اشتراک گذاری منابع یک سخت افزار فیزیکی مانند پردازنده، فضای ذخیره سازی، کارت شبکه، رم، پردازشگر گرافیکی و سایر اجزای آن توسط یک نرم افزار کجازی ساز برای راه اندازی بیش از یک سیستم عامل به صورت همزمان.

ماشین مجازی چیست؟
سیستم عامل نصب شده بر روی منابع تخصیص داده شده توسط یک مجازی ساز را ماشین مجازی میگویند.



به سروی که بر روی آن مجازی سازی انجام میگردد HOST و به ماشین های مجازی ایجاد شده Guest گفته میشود و بر روی هر HOST بسته به نوع مجازی سازی و نیز ظرفیت منابع آن، میتوان تعدادی ماشین مجازی ایجاد نمود. با توجه به پیشرفتهایی که در نرم افزار های مجازی ساز در این دوره ایجاد شده، میتوان به مدیریت چندین HOST در یک مجموعه، ماشینهای مجازی را میان HOST ها جابجا نموده و یا در صورت از کار افتادن یکی از آنها، بصورت خودکار به سایر سرور های فعال منتقل نمود.

معروف ترین نرم افزار های مجازی سازی در حال حاضر عبارتند از:
-VMWARE
-OpenVZ
-Microsoft HyperV
-Cytrix Xen

برخی از این نرم افزار ها، منابع را بصورت اختصاصی به ماشینهای مجازی در هنگام ایجاد تخصیص میدهند و برخی منابع را بر اساس تقاضا و بصورت اشتراکی به ماشینهای مجازی تخصیص میدهند. 


برخی مزایای مجازی سازی عبارند از:

۱- صرفه جویی در هزینه های مستقیم و غیر مستقیم.
۲- استفاده بهینه از منابع سخت افزاری سازمان و بالابردن بهره وری.
۳- تجمیع سرویسهای سازمان در یک یا چند سرور، که باعث ایجاد مدیریت متمرکز و امنیت بالا میشود.
۴- تسریع در پیاده سازی سرویسهای مختلف و ایجاد سریع سرویسهای جدید در جهت افزایش کسب و کار سازمان.
۵- پشتیبانی از سیستمها و سرویسهای قدیمی موجود در سازمان.
۶- یکپارچه سازی منابع سخت افزاری سازمان.
۷- ایجاد محیطهای تست و گسترش سیستمها بدون ایجاد وقفه و بدون داشتن ریسک.
۸- پایین آمدن هزینه های نگهداری و نیروی انسانیCooling , Powering .
۹- ارائه ماشینهای مجازی به جای ماشینهای فیزیکی و اجرای سیستم عاملهای مختلف روی یک هاست فیزیکی.
(High Availability)
۱۰-دسترس پذیری بالا
۱۱- بالا بودن ضریب امنیتی ماشینهای مجازی.

آموزش نصب و راه اندازی Hyper-V در ویندوز سرور ۲۰۱۶

آموزش نصب و راه اندازی Hyper-V در ویندوز سرور ۲۰۱۶

در دنیای مجازی سازی این روزها Hyper-V و VMware حرف اول را میزنند ، بسیاری از کاربران در سراسر جهان (به استثنای کشور عزیزمان) مشکلاتی نظیر هزینه بالای لایسنس VMware را دارند که با وارد شدنن مایکروسافت به حوزه مجازی سازی و ارائه مجازی ساز رایگان Hyper-V توانسته سهم قابل توجهی ازز  کارشناسان شبکه را به سمت خود بکشاند .

البته تنها تفاوت Hyper-V و VMware به ماجرای لایسنس و هزینه نیست بلکه سرعت قابل قبول Hyper-V رقابت فنی را نیز بین این دو برند مطرح کرده است . مایکروسافت Hyper-V را در قالب یک سرویس در ویندوزز سرور گنجانده است که نصب و راه اندازی آن تقریبا آسان است .

[caption id="" align="alignnone" width="569"]آموزش نصب و راه اندازی Hyper-V در ویندوز سرور ۲۰۱۶[/captionn]

می‌توانید از طریق این سرویس سیستم‌ عامل‌ های مختلف را روی یک سرور اجرا کنید و برای تست به کار بگیرید. قبل از نصب این سرویس باید به این نکته توجه کنید که اگر می‌خواهید این سرویس را در یک سیستمم واقعی نصب کنید در بعضی از مواقع این سرویس در هنگام نصب و یا در زمان ایجاد ماشین مجازی با خطا مواجه خواهد شد که دلیل آن این است که مجازی سازی یا همان Virtualization روی مادربرد سیستم شما فعالل نشده است که شما باید سیستم خودتان را Restart کنید و از طریق Setup این گزینه را فعال کنید. (این قابلیتت در اصطلاح VT نامیده می شود که باید در تنظیمات مادربورد و cpu فعال شود)

برای شروع  به مانند شکل بالا وارد Server Manager  شوید  و از منوی Manage وبر روی Add Role and Features کلیک کنید.

در شکل بالا وارد قسمت Server Roles شوید و از لیست سرویس‌های موجود گزینه Hyper-V را انتخاب کنید که بعد از آن شکل بالایی آن ظاهر می‌شود که باید بر روی Add Featuress کلیک کنید و بعد از آن بر روی Installl کلیک کنید تا سرویس نصب شود، اما در بعضی از این سیستم‌ها با خطا شکل زیر مواجه خواهیم شد:

همانطور که در شکل بالا مشاهده می‌کنید با خطا A hypervisor is already running مواجه شدیم و آن هم به این خاطر است که ما می‌خواهیم سرویس Hyper-V را در یک ماشین مجازی نصب کنیم، برای حل اینن مشکل باید از دستوران PowerShell استفاده کنیم.

نکته: اگر با این خطا مواجه نشدید لازم نیست این مراحل را طی کنید و می‌توانید از ان عبور کنید.
برای اجرای سرویس PowerShell وارد جستجو شوید و به صورت شکل بالا  آن را اجرا کنید، حتماً از طریق کاربرر Administrator آن را اجرا کنید.

دستور اول:
Enable-WindowsOptionalFeature –Online -FeatureName Microsoft-Hyper-V –All -NoRestart
همانطور که در شکل بالا مشاهده می‌کنید دستور با موفقیت اجرا شده است.

دستور دوم:
Install-WindowsFeature RSAT-Hyper-V-Tools -IncludeAllSubFeature
دستور دوم هم با موفقیت اجرا شده است.

دستور سوم:
Install-WindowsFeature RSAT-Clustering -IncludeAllSubFeature
دستور سوم هم با موفقیت اجرا شده است.

دستور چهارم:
Install-WindowsFeature Multipath-IO
دستور چهارم هم اجرا شد و بعد از این دستور سیستم را حتماً Restartt کنید، تا نصب سرویس کامل شود.

همانطور که گفتم این مراحل اجرای دستورات در PowerShell برای کسانی هست که در هنگام نصب سرویس Hyper-V با خطا مواجه شدند و نصب سرویس از طریق گرافیکی امکان پذیر نبود.