مجازی سازی سخت افزار که به عنوان hardware assisted virtualization نیز شناخته می شود، ایجاد نسخه مجازی سیستم عامل ها و رایانه ها است. از جمله قابلیت مجازی سازی ، بهبود عملکرد پردازنده و مقابله با چالش هایی‌ست که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
بسیاری از مشاغل و سازمان ها، سرورهایی را مستقر کرده اند که تنها با کسری از ظرفیت کل آنها کار می کنند. چنین رویکردی بیشتر به دلیل این است که آنها سرور فیزیکی خود را تنها به یک برنامه خاص اختصاص می دهند. این مکانیسم چندان کارآمدی نیست، زیرا ظرفیت مازادی که در دسترس است هدر می رود. همچنین منجر به هزینه های عملیاتی بالاتر می شود.
قابلیت مجازی سازی سخت افزار
ایده اصلی مجازی‌سازی سخت‌افزار این است که تعداد زیادی سرور فیزیکی کوچک را در یک سرور فیزیکی بزرگ ادغام کنیم تا پردازنده به‌طور مؤثر مورد استفاده قرار گیرد. سیستم عامل اجرا شده بر روی سرور فیزیکی، به سیستم عاملی تبدیل می شود که در داخل ماشین مجازی اجرا خواهد شد.
از این رو، مجازی سازی سخت افزار به معنای تعبیه یک نرم افزار ماشین مجازی در جزء سخت افزاری سرور است. این نرم افزار نام های مختلفی دارد که مانیتور ماشین مجازی و هایپروایزر رایج ترین آنهاست. Hypervisor حافظه، پردازنده و سایر اجزا را کنترل می کند و به سیستم عامل های مختلف اجازه می دهد تا بدون نیاز به کد منبع روی دستگاه اجرا شوند.
انواع مجازی سازی سخت افزار
مجازی سازی به کمک سخت افزار سه نوع دارد:
مجازی سازی کامل
معماری سخت افزار به طور کامل شبیه سازی شده است. هیچ تغییری توسط نرم افزار مهمان برای اجرای برنامه ها مورد نیاز نیست
Para-Virtualization
در این نوع مجازی سازی، سخت افزار شبیه سازی نشده است. بلکه نرم افزار مهمان، سیستم را ایزوله اجرا می کند. یعنی در واقع برای اجرا نیاز به سخت افزارهای دیگر ندارد.
مجازی سازی شبیه سازی
در مجازی سازی شبیه سازی، ماشین مجازی مستقل است. این سخت افزار را شبیه سازی می کند و هیچ تغییری توسط سیستم عامل مهمان وجود ندارد.
قابلیت های مجازی سازی
طراحی مجازی سازی قابلیت های بسیاری را در اختیار سازمان شما قرار میدهد. مجازی سازی سیستم عامل ها در بسیاری از زمینه های محاسباتی استفاده می‌شود:
یکپارچه سازی سرور
بسیاری از سرورها را می توان با یک سرور فیزیکی بزرگ جایگزین کرد، بنابراین سخت افزار یکپارچه می شود و سیستم عامل مهمان به ماشین مجازی تبدیل می شود
جداسازی
سیستم عامل مهمان می تواند به طور کامل از میزبانی که آن را اجرا می کند جدا شود. بنابراین اگر ماشین مجازی خراب باشد، سیستم میزبان آسیبی نمی بیند.
Migration
فرآیندی برای انتقال ماشین مجازی در حال اجرا به ماشین فیزیکی دیگر. مهاجرت زنده یک ویژگی توسعه یافته است که این حرکت را بدون قطع ارتباط مشتری یا برنامه امکان پذیر می کند.
برخورداری از قابلیت اسنپ‌شات: ماشینهای مجازی کمتر به سخت‌افزار وابسته هستند و سرور میزبان ویژگی‌های snapshot را ارائه می‌کند تا بتواند یک سیستم در حال اجرای شناخته شده را بدون هیچ گونه خرابی بازیابی کند.
مزایای مجازی سازی
مجازی سازی مزایای زیادی را به همراه دارد در حالی که خدماتی مشابه سرور سخت افزاری را ارائه می دهد.
اول اینکه هزینه زیرساخت شما را کاهش می دهد. سرورها عمدتا برای ارائه خدمات به مشتری استفاده می شوند و یک سیستم عامل مجازی می تواند همان سرویس را با موارد زیر ارائه دهد:
سخت افزار کمتر
می توانید چندین سیستم عامل را روی یک هاست اجرا کنید، بنابراین تمام تعمیرات سخت افزاری کاهش می یابد.
توان خنک کردن کمتر
سخت افزار کمتر به این معنی است که در صورت نیاز به خدمات بیشتر، نیازی به سرمایه گذاری بیشتر در برق، توان پشتیبان و خنک کننده ندارید.
صرفه جویی در فضا
فضای مرکز داده شما ذخیره می شود زیرا به سرورهای سخت افزاری بیشتری نیاز ندارید (سرور کمتری نسبت به سرویس در حال اجرا).
مدیریت یکپارچه
استفاده از VM Guest مدیریت زیرساخت شما را ساده می کند.
چابکی و بهره‌وری
مجازی‌سازی قابلیت‌های مهاجرت، مهاجرت زنده و عکس‌های فوری را فراهم می‌کند. این ویژگی‌ها زمان خرابی را کاهش می‌دهند و راهی آسان برای انتقال سرویس شما از مکانی به مکان دیگر بدون وقفه در سرویس را به ارمغان می‌آورند.
قصد داریم در این مقاله به بحث مجازی سازی سخت افزار بپردازیم. در ابتدا توضیح کوچکی در رابطه با مجازی سازی می‌دهیم.
مجـازی سـازی پیونـد دهنـده میـان سـخت افـزار و سیسـتم عامـل اسـت.
و بـه شـما اجـازه میدهد جند نرم‌افزار کاربردی و سیستم عامل را بر روی یک سیستم فیزیکی پیاده‌سازی کنید.
و منجر به اسـتفاده بهینـه از تمـامی منـابع سیستمی، کاهش هزینه و کاهش مصرف انرژی می‌شود.
عموما از این فناوری برای قرار دادن بسیاری از سرورهای فیزیکی کوچک در یک سرور فیزیکی بزرگ استفاده می‌شود.
مجازی سازی سخت افزار روشی است که به موجب آن یک یا چند ماشین مجازی برای اشتراک منابع سخت افزاری یک رایانه فیزیکی ایجاد می‌شود.
مجازی سازی سخت افزار چگونه عمل می‌کند؟
چندین سال است که مجازی‌سازی سخت افزار توسط کسب و کارها برای افزایش کارایی و بهبود عملکرد رایانه ها استفاده می‌شود.
رایانه فیزیکی که سایر ماشین های مجازی با استفاده از Hardware virtualization روی آن کار می‌کنند به عنوان مهمان شناخته می‌شود.
در واقع ماشین های مجازی محیط های کامپیوتری شبیه سازی شده‌ای هستند. که میتوان در آنها نرم افزار مهمان را اجرا کرد.
نرم افزار مهمان به گونه‌ای اجرا می‌شود که گویی از سخت افزار خود استفاده می‌کند.
و معمولا حق دسترسی کامل به هر سخت افزاری که درون رایانه میزبان است را نخواهد داشت.
در این راهکار از مجازی سازی به ابزاری جهت کنترل همه منابع مشترک توسط ماشین های مجازی در یک رایانه نیاز دارد.
این عملکرد توسط نرم افزار hypervisor که مدیر ماشین مجازی نیز شناخته می‌شود انجام می‌شود.
در مجازی سازی سخت افزار، hypervisor نرم افزاری است که معمولا روی سخت افزار رایانه میزبان اجرا می‌شود.
چرا از Hypervisor استقاده می شود؟
توسط این نرم افزار میتوان دسترسی به پردازنده، حافظه و سایر منابع مورد نیاز ماشین های مجازی را کنترل کرد.
Hypervisor منابع سخت افزاری فیزیکی مشترک بین سیستم عامل مهمان و سیستم میزبان را مدیریت می‌کند.
و هر ماشین مجازی را قادر می‌سازد طوری رفتار کند که گویی تنها در اختیار منابع سخت افزاری است.
وظیفه اصلی hypervisor پردازش، نظارت و کنترل سخت افزار است.
اصطلاح مجازی سازی سخت‌افزار زمانی استفاده می‌شود که نرم افزار VMM یا ماشین مجازی یا هر hypervisor مستقیما روی سیستم سخت افزاری نصب شود.
بعد از این که مجازی‌سازی سخت افزار انجام شد، میتوان سیستم عامل های مختلفی را نصب کرد و برنامه های متفاوتی را روی دستگاه اجرا کرد.
فناوری مجازی سازی سخت افزار
پردازنده های قدرتمندی به طور مداوم توسعه می یابند تا امکان ایجاد محیط های شبیه سازی شده بهتر فراهم شود.
Hardware virtualization به طور مداوم در حال توسعه است و بسیاری از افراد در صنعت محاسبات معتقدند که هنوز توانایی بالقوه خود را برآورده نکرده است.
مطمئنا محبوبیت آن به طور مداوم در حال افزایش است و هرچه تعداد افرادی که از این فناوری استفاده می‌کنند بیشتر شود، توسعه یافته تر می‌شوند.
مزایای این نوع مجازی سازی از نظر استفاده کارآمد از منابع و سازگاری نرم افزاری نشان می دهد که مردم در آینده نیز از آن استقبال بیشتری خواهند کرد.