نظرة عامة فنية لتقنيات المحاكاة الافتراضية

ما هي الافتراضية؟

في أوسع تعريفها ، المحاكاة الافتراضية هي عملية استخدام الموارد المادية لإنشاء بيئة افتراضية. يتكون من ثلاثة عناصر: أنظمة التشغيل والشبكات ووسائط التخزين. بشكل أساسي ، يتم استخدام المحاكاة الافتراضية لإنشاء بيئة افتراضية تتكون من عدة مرافق من قاعدة محددة لمجموعة من موارد الأجهزة. من خلال المحاكاة الافتراضية ، يمكن للمستخدم النهائي الحصول على نظرة عامة افتراضية على الأجهزة.

ما هي الأنواع المختلفة من المحاكاة الافتراضية؟

(1) الأجهزة الافتراضية

تعد المحاكاة الافتراضية للأجهزة أو المحاكاة الافتراضية للخادم أحد أكثر أشكال المحاكاة الافتراضية شيوعًا. الأجهزة الافتراضية هي عملية تقوم فيها ببناء أجهزة افتراضية من خلال مشاركة موارد الخادم المادي مثل التخزين وذاكرة الوصول العشوائي ووحدة المعالجة المركزية. يمكن أيضًا أن يُعرف الخادم المادي باسم المضيف. البرامج المستخدمة في الأجهزة الافتراضية تسمى Hypervisor.

(2) افتراضية البرمجيات

في هذا النوع من المحاكاة الافتراضية ، يمكنك إدارة أنظمة المحاكاة الافتراضية من بيئة البرنامج. يمكنك تشغيل عدة بيئات على منصة واحدة. من منصة واحدة ، يمكننا إدارة نظام التشغيل والتطبيقات وجميع الخدمات المطلوبة في بيئة افتراضية. على سبيل المثال برنامج VMWare و Virtual Box.

(3) الذاكرة الافتراضية

الذاكرة الافتراضية هي مفهوم لتجميع الذاكرة الفعلية من الأنظمة الفردية إلى تجمع ذاكرة افتراضي واحد. ستستخدم أنظمة التشغيل أو التطبيقات تجمع الذاكرة هذا. سيصل التطبيق إلى تجمع الذاكرة هذا من خلال API. يمكن توزيعه واستخدامه كذاكرة تخزين مؤقت عالية السرعة أو كمورد ذاكرة مشتركة لتطبيقك. بالنسبة لنظام التشغيل ، يمكن لذاكرة التخزين المؤقت للصفحة استخدام تجمع الذاكرة. سيكون تجمع الذاكرة مورد ذاكرة كبير.

(4) التخزين الافتراضي

التخزين الافتراضي يفصل التخزين المادي إلى شبكة تخزين صغيرة للبيئات الافتراضية. يمكن الوصول إلى جميع وحدات التخزين الصغيرة من وحدة تحكم مركزية. هناك الكثير من الفوائد من التخزين الافتراضي مثل النسخ الاحتياطي والأرشفة واستعادة البيانات الخاصة بك. يجب أن تكون على علم بشبكة منطقة التخزين (SAN). يستغرق أخذ النسخ الاحتياطي للبيانات واستعادتها وقتًا أقل بكثير من SAN.

(5) الشبكة الافتراضية

تدير الشبكة الظاهرية الشبكة لتوصيل الشبكات الافتراضية أو شبكات VLAN بالشبكة المادية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا إدارة شبكات جدار الحماية وموازنة التحميل. كما أنه يوفر SDN - الشبكات المعرفة بالبرمجيات و NFV - المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة. مع هذا ، يصبح أكثر كفاءة وقابلية للتطوير.

(6) ظاهرية سطح المكتب

ويسمى أيضًا باسم افتراضية العميل. المحاكاة الافتراضية لسطح المكتب هي تقنية تُستخدم لتوفير بيئة سطح مكتب منفصلة للمستخدم النهائي. يوفر بيئة سطح المكتب للمستخدم للتفاعل مع أنظمة الآلة الافتراضية. يمكن صيانته من خلال نظام سطح المكتب البعيد.

ما هي تقنيات المحاكاة الافتراضية؟

يمكن أن يكون اتصال الإنترنت غير منتظم في بعض الأحيان. لهذا السبب ، من غير الواقعي الحفاظ على أي نوع من أجهزة الكمبيوتر عبر الإنترنت بشكل مستمر لمدة 24 ساعة. إلى جانب عدم القدرة على التنبؤ ، تبين أن نظام الأجهزة مكلف أيضًا من حيث الكهرباء والصيانة والاقتناء ومجموعة من النفقات الأخرى.

في الوقت الحاضر ، ترغب العديد من الشركات في الحصول على وجود إنترنت غير منقطع وآمن وتكلفة تشغيل منخفضة. لحسن الحظ ، هناك تقنية المحاكاة الافتراضية المناسبة لكل احتياج يمكن تخيله تقريبًا. هذه هي الطريقة التي تدخل بها أنواع المحاكاة الافتراضية المذكورة أعلاه.

ضمن المجال الأكبر لتقنية المحاكاة الافتراضية ، توجد مجموعة من التقنيات القائمة على السحابة القادرة على توفير المحاكاة الافتراضية مع مجموعة من تقنيات الويب ومراكز البيانات والبرامج وما إلى ذلك.

كيف تعمل تقنيات المحاكاة الافتراضية؟

كما ذكرنا سابقًا ، تستلزم عملية المحاكاة الافتراضية إنشاء بيئة برمجية على خادم فعلي يمكن لأي شخص في أي مكان في العالم الوصول إليه. لا توجد تقنية افتراضية واحدة فقط يمكن استخدامها لتحقيق المحاكاة الافتراضية. هناك العديد منهم.

يتم تنفيذ جميع أدوار إدارة النظام بواسطة برنامج Hypervisor على مستوى المضيف. على مستوى المضيف ، يمكن أن يكون لديك أكثر من عقد HyperV. يمكن لأي عقدة HyperV إنشاء أجهزة افتراضية.

تتمثل مهمة برنامج Hypervisor في إنشاء عدد من الأجهزة الافتراضية المتعددة من خلال مشاركة أنظمة التشغيل والتخزين والشبكات. لتحقيق ذلك ، هناك حاجة إلى مساعدة البرنامج الثابت. باستخدام خادم فعلي ، يمكن لبرنامج Hypervisor إنشاء المزيد من الأجهزة الافتراضية وتحديد متطلباتها وتثبيت مجموعة من أنظمة التشغيل وفقًا للمتطلبات. مثل نظام التشغيل سيشار إليه باسم Guest OS.

قائمة تقنيات المحاكاة الافتراضية

(1) هايبر في

يتم توفير تقنية Hyper-V Virtualization بواسطة Microsoft لـ Windows Server Virtualization. يمكنك إنشاء Virtual Machine على خادم Windows باستخدام تقنية المحاكاة الافتراضية Hyper-V.

تعد تقنية Hyper - v الظاهرية واحدة من أكثر منتجات Microsoft استخدامًا والمعروفة باسم تقنية المحاكاة الافتراضية للخادم والعميل من Microsoft ، والتي تُستخدم لبناء بيئة برمجية لنظام الكمبيوتر.

بمساعدة طبقة برنامج Hypervisor ، تتحكم هذه التقنية في مورد الأجهزة من برنامج Hypervisor وتخصص الموارد للأجهزة الافتراضية. تم تقديم منصة Hyper-v الافتراضية من Windows Server 2008. HyperV هو برنامج Hypervisor أو برنامج Hypervisor الأصلي ، ويُعرف أيضًا باسم hypervisor من النوع 1. تدعم تقنية Hyper-v الافتراضية في الغالب أنظمة تشغيل Windows و Linux و freeBase.

يقوم برنامج Hypervisor المشار إليه باسم Hyper-V manager بجميع الإدارة لتقنية HyperV الافتراضية. باستخدام مدير Hyper-V ، يمكن للمستخدم إدارة مجموعة من الجوانب بما في ذلك النسخ الاحتياطية وحالة الخادم وملفات VHD الخاصة بـ VPS وإضافة مضيف والتحقق من حالة الخادم.

الهجرة الحية في HyperV

في الترحيل المباشر ، يمكن نقل جهازي ظاهريين بين مضيفين دون التعرض للانقطاع أو تعطل الخدمة. تتمتع تقنية Hyper –V بالقدرة على دعم الانتقال الخالي من العيوب للآلة الافتراضية من المضيف الأصلي إلى التالي. تساعد الشبكة المشتركة بين مضيفين في الحفاظ على الخادم وتشغيله أثناء قيام المستخدم بنقل الجهاز الظاهري بين المضيفين.

ما هو الترحيل السريع في HyperV؟

يشبه الترحيل السريع إلى حد كبير أي ترحيل آخر للشبكة باستثناء أنه يتسبب في انقطاع الخدمة أثناء نقل الأجهزة الظاهرية بين مضيفين أو عقدتين. لقد كان موجودًا لفترة طويلة ، ويعود تاريخه إلى الأيام التي بدأ فيها مفهوم المحاكاة الافتراضية. الهجرة السريعة لا تزال قابلة للتطبيق اليوم.

اشتراك الترخيص

فيما يلي اشتراك ترخيص تقنية HyperV الظاهرية مع إصدارات Windows Server 2012 Essential و Datacenter Edition والإصدارات القياسية. يرجى ملاحظة أن الأسعار قد تختلف من بلد إلى آخر.

ملاحظة : قد تقوم Microsoft بمراجعة الأسعار بشكل دوري للحصول على ترخيص HyperV ، لذلك نوصي قرائنا بالتحقق من الأسعار الحالية مباشرةً من موقع Microsoft على الويب فقط.

(2) برنامج VMWare

تقنية VMWare Virtulization هي تقنية افتراضية قائمة على السحابة حيث يمكنك تشغيل مثيلات متعددة من الأجهزة الافتراضية.

لا شيء يعرّف تقنية المحاكاة الافتراضية لـ VM Ware ويجعلها مشهورة مثل تطبيقات سطح المكتب الغنية (البرامج). الغرض الرئيسي من أجهزة VM هو إدارة البيئات الافتراضية الأصغر.

تم تصميم البرنامج الذي يتألف منه جهاز VM بطريقة تمكنه من إنشاء أجهزة افتراضية أصغر باستخدام موارد أجهزة مخصصة كقاعدة. يمكن للمستخدم إدارة موارد الأجهزة وإنشاء أجهزة افتراضية عن طريق تقسيم الشبكات والتخزين وبطاقات الشبكة والمعالجات.

يستخدم برنامج VM التشفير لحلول إدارة المفاتيح ، ويستخدم طرق تشفير البيانات لتأمين بيانات العميل ، ويستخدم تشفيرًا شفافًا للبيانات لخادم SQL بحيث يمكن نقل بيانات المستخدم بأمان ويستخدم مجموعات تطوير برامج متنوعة لجميع منصات مؤسسات VM Ware . والذي يتضمن تكلفة تشغيل أقل ، تقنية تشفير أدوات VM الحرجة. يمكن إدارة أجهزة الأجهزة الافتراضية على الأنظمة الأساسية التالية. vCenter Server ، و vSphere Client ، و vMotion ، و ESXi ، وما إلى ذلك ... هناك العديد من أنواع أدوات إدارة الأجهزة المتاحة بواسطة تقنية الأجهزة الافتراضية.

الهجرة الحية في برنامج VMWare

يتمتع المستخدمون بحرية نقل الأجهزة الافتراضية بين الخدمات المادية المختلفة دون التعرض لتأخيرات في أوقات التعطل. يتم استخدام موارد التخزين والاتصال الضخمة لضمان هذا الترحيل. لنقل جهازك الظاهري بين الخوادم الفعلية ، فإنه يتطلب ذاكرة نشطة وشبكة قابلة للتوسع بدرجة كبيرة.

الميزة الرئيسية للترحيل المباشر هي أنه يسمح لك بإجراء صيانة الأجهزة كما يحلو لك دون التعرض للإزعاج من أعطال الخادم وتعطله. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام مجموعة من البرامج لأتمتة وجدولة حركة الأجهزة الافتراضية. بعض هذه البرامج هي: vSphere و vMotion وما إلى ذلك. تدعم بعض هذه البرامج ترحيل أجهزة افتراضية متعددة في نفس الوقت في غضون ثوانٍ.

يمكن إدارة أجهزة الأجهزة الافتراضية على الأنظمة الأساسية التالية. vCenter Server ، و vSphere Client ، و vMotion ، و ESXi ، وما إلى ذلك ... هناك العديد من أنواع أدوات إدارة الأجهزة المتاحة بواسطة تقنية الأجهزة الافتراضية.

اشتراك الترخيص

فيما يلي معلومات الترخيص حول vSphere لعام 2020. إذا كنت تنوي استخدامه للدعم المباشر ، فسوف يسعدك أن تدرك أنه يدعم صيانة التخزين ، والترحيل المباشر ، والتوافر العالي ، وقدرات الاستعادة والنسخ الاحتياطي ، بالإضافة إلى مكافحة الفيروسات المصممة خصيصًا لـ التطبيق على البيئة الافتراضية. يرجى ملاحظة أن أسعار هذا البرنامج قد تختلف من بلد إلى آخر.

ملاحظة : قد تقوم VMWare بمراجعة الأسعار بشكل دوري ، لذلك نوصي القراء بالتحقق من الأسعار الحالية مباشرة من موقع VMWare الإلكتروني فقط.

(3) KVM

تقنية KVM Virtulization هي تقنية افتراضية كاملة تعتمد على Linux وهي مجانية ومفتوحة المصدر.

هذا برنامج مفتوح المصدر لإدارة المحاكاة الافتراضية لنظام التشغيل Linux. KVM تعني آلة المحاكاة الافتراضية المستندة إلى Kernel. KVM هي تقنية افتراضية تُستخدم خصيصًا للمحاكاة الافتراضية لنظام التشغيل Linux. هذا هو الحل الكامل للمحاكاة الافتراضية لنظام التشغيل Linux x86. باستخدام تقنية المحاكاة الافتراضية هذه ، يمكننا إنشاء خوادم Linux الافتراضية التي تحتوي على بطاقات شبكة وتخزين ومحولات رسومات منفصلة.

في KVM Hypervisor ، يمكن مشاركة العديد من أنظمة التشغيل بشكل لا تشوبه شائبة على مضيف جهاز واحد. تم تصميم برنامج KVM Hypervisor ليعمل كمراقب من النوع 2. إذا كنت تبحث عن برنامج Hypervisor مزود بإمكانيات افتراضية لنظام التشغيل وأداء وإدارة رائعين ، فقد لا ترغب أبدًا في البحث بعيدًا عن هذا النظام الأساسي. جدير بالذكر أن جزء برنامج Hypervisor من KVM ينشئ أجهزة افتراضية تدعم التفاعل بين التخزين وموارد الشبكة ونظام التشغيل والقرص الصلب.

العزلة القائمة على الأجهزة: تستخدم KVM بشكل كبير قوة التفاعل القائم على الأجهزة لتحقيق المحاكاة الافتراضية وإنشاء حدود بين الأجهزة الافتراضية. يفرض التحكم في الوصول على جميع الأجهزة الافتراضية. يحقق ذلك من خلال التنفيذ الصارم للافتراضية.

الهجرة الحية في KVM

يدعم KVM الترحيل المباشر وغير المتصل لنقل الأجهزة الافتراضية من عقدة إلى عقدة أخرى بدون تجميع تجاوز الفشل. هنا يمكن ترحيل جهاز الضيف x64 بت باستخدام أجهزة الضيف x64 فقط ولكن يمكن ترحيل x32 بت باستخدام x64 و x86 بت.

اشتراك الترخيص

على عكس البرامج المفيدة الأخرى التي تأتي بسعر باهظ عليها ، فإن برنامج KVM متاح مجانًا ، ويأتي مع مجموعة من ميزات المحاكاة الافتراضية المتقدمة بما في ذلك الدعم المباشر. يسمح لك KVM بإدارة المحاكاة الافتراضية من خلال مجموعة من منصات Hypervisor المرخصة بشكل منفصل. بعض مقدمي الخدمة الذين يقدمون الترخيص هم Red Hat و SolusVM.

(4) افتراضية خادم Citrix (يشار إليها سابقًا باسم XenServer)

توفر تقنية Citrix Virtulization تقنية افتراضية لسطح المكتب والتطبيق بناءً على Xen Hypervisor.

تعد محاكاة خادم Citrix الافتراضية واحدة من أكثر تقنيات المحاكاة الافتراضية شيوعًا. يسمح للمستخدم بإدارة مساحات تخزين متعددة وتكوين الشبكة ومجموعة من الميزات الموسعة الأخرى. يتم استخدام ظاهرية خادم Citrix بشكل أساسي للافتراضية الافتراضية لسطح المكتب والتطبيقات والخادم والتي يشار إليها مجتمعة بمنصة افتراضية متعددة المستأجرين. إنها مجرد تقنية افتراضية مثالية تحتاجها إذا كنت تبحث عن خيار بقابلية أكبر للتوسع وأداء نشر أكبر. تعمل تقنية المحاكاة الافتراضية هذه بشكل أفضل على خوادم XEN.

باستخدام Citrix hypervisor ، يمكنك تجنب استنفاد الموارد أثناء وقت تحميل النظام غير الطبيعي. كما أنه يسمح بوضع العلامات والتسمية الفريدة للأجهزة الافتراضية. والأفضل من ذلك ، أنه يشتمل على ميزات تدعم الترحيل المباشر وإنشاء قالب آمن.

الترحيل المباشر في افتراضية خادم Citrix

Citrix Hypervisors متوفرة في جميع الإصدارات. يوفر ترحيل الأجهزة الافتراضية الحية وغير المتصلة بالإنترنت بين الخوادم. هنا في هذه الميزة ، يتم مشاركة قرص الجهاز الظاهري بواسطة الخادم المصدر والوجهة. تسمح هذه الإمكانية بترحيل الجهاز الظاهري دون توقف. عندما تتم مشاركة مساحة التخزين مع بعضها البعض ، يمكن أن يكون الترحيل سهلاً دون مواجهة وقت التوقف عن العمل.

اشتراك الترخيص

هناك العديد من إصدارات خادم Citrix Xen المتاحة للترخيص. تقدم الشركة ترخيصًا لكل مقبس. يقدم الترخيص السنوي الدعم لخوادم XEN الخاصة بك. كما أنه يستلزم صيانة البرنامج. مع ذلك ، ستتمكن من الوصول إلى الدعم الفني على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

يجب عليك استشارة موقع Citrix الرسمي للحصول على معلومات محددة تتعلق بمنطقتك.

ملاحظة : قد تقوم Citrix بمراجعة الأسعار بشكل دوري ، لذلك نوصي قرائنا بالتحقق من الأسعار الحالية مباشرة من موقع Citrix الإلكتروني فقط.

ما هي الإجراءات الأمنية التي يجب اتخاذها أثناء استخدام تقنيات المحاكاة الافتراضية؟

لتحقيق أقصى قدر من الحماية الافتراضية على كل من الخوادم الافتراضية والمضيفة ، عليك مراعاة هذه الجوانب:

• تفضل الشبكات الخاصة للوصول إلى الأجهزة الافتراضية الخاصة بك.
• قم بإعداد الأوراق المالية حيث يمكنك تخزين ملفات الموارد الافتراضية وتعيين الأذونات المناسبة على الملفات.
• قم بإعداد جدران الحماية الأمنية لحماية خادمك من هجمات البرامج الضارة والسرقة.
• يوصى باستخدام معالجات 64 بت من الجيل الثاني.

استنتاج

يمكن أن تكون المحاكاة الافتراضية مصدر قلق للشركات والأفراد الذين يواجهون مشكلات في صيانة الأجهزة. تأتي المحاكاة الافتراضية مع العديد من الفوائد ، حيث تعمل ثلاثة أمثلة بارزة على تقليل الحاجة إلى الأجهزة المادية ، وتسهيل التأسيس ، وإدارتها بواسطة مراكز البيانات. هناك عدة أنواع من المحاكاة الافتراضية اعتمادًا على الأجهزة والبرامج والذاكرة وحتى احتياجات الشبكة. ضمن المجال الأكبر لتقنية المحاكاة الافتراضية ، توجد مجموعة من التقنيات القائمة على السحابة القادرة على توفير المحاكاة الافتراضية مع مجموعة من تقنيات الويب ومراكز البيانات والبرامج وما إلى ذلك.