ماشین مجازی چیست و چه کاربردی دارد؟

ماشین مجازی چیست؟

اصطلاح “ماشین مجازی” (Virtual Machine) به رایانه ای اطلاق می‌شود که فقط به شکل دیجیتال وجود دارد. در این مواقع به رایانه واقعی «میزبان» گفته می‌شود، در حالی که سایر سیستم‌عامل‌هایی که روی آن کار می‌کنند، «مهمان» نامیده می‌شوند. با استفاده از منابع سخت افزاری میزبان، ماشین های مجازی به کاربران اجازه می‌دهند بیش از یک سیستم عامل (OS) را روی یک کامپیوتر نصب کنند. یک ماشین مجازی (VM) با استفاده از زیر ساخت‌ها و نرم افزارهای کامپیوتری یک سیستم کامپیوتری را شبیه سازی می‌کند تا محیطی برای برنامه ها ایجاد کند.

ماشین‌های مجازی همچنین برای توسعه و انتشار برنامه‌ها در فضای ابری، اجرای نرم‌افزارهایی که با سیستم‌عامل میزبان سازگار نیست و برای پشتیبان‌گیری از سیستم‌عامل‌های موجود استفاده می‌شوند. ماشین‌های مجازی را می‌توان برای اجرای سیستم‌های عامل و برنامه‌های مختلف، مانند ذخیره داده‌ها، اتصال به شبکه‌ها استفاده کرد. بر روی یک دستگاه فیزیکی به نام هاست یا سرور والد اجرا می‌شوند.

ماشین مجازی چگونه عمل می‌کند؟

ماشین مجازیمانند یک کامپیوتر فیزیکی عمل می‌کند، به عنوان مثال مانند یک لپ تاپ، سرور یا گوشی هوشمند است و می‌تواند برای دسترسی به رایانه دیگری استفاده شود. یک محیط شبیه سازی شده از یک سیستم کامپیوتری فیزیکی است که یک سیستم عامل و برنامه‌های کاربردی را اجرا می‌کند. سخت افزار یک کامپیوتر فیزیکی و ملموس است در حالی که ماشین مجازی یک کامپیوتر مجازی یا یک کامپیوتر نرم افزاری است که از طریق نرم افزار، سیستم عامل، سخت افزار یا ترکیبی از آنها پیاده سازی می‌شود. ماشین مجازی دارای یک CPU، حافظه و ذخیره سازی برای فایل‌ها است و می‌تواند هر زمان که لازم باشد به اینترنت متصل شود.

یک سازمان می‌تواند چندین ماشین مجازی داشته باشد که در حالی که به صورت جداگانه کار می‌کنند، سیستم‌عامل‌های مختلف (OS) را نیز اجرا ‌کنند و روی یک ماشین میزبان که توسط یک هایپروایزر نظارت می‌شود، ذخیره ‌شوند. با ماشین مجازی، مک را می‌توان بر روی سیستم عامل ویندوز یا برعکس اجرا کرد. به طور مشابه، سایر ترکیبات سیستم عامل را می‌توان با Solaris، Chrome OS یا Linux ایجاد کرد.

انواع ماشین های مجازی

کاربران می توانند از بین دو نوع مختلف ماشین مجازی، یعنی ماشین های مجازی فرآیندی یا پردازشی و ماشین های مجازی سیستمی انتخاب کنند:

ماشین مجازی فرآیندی

ماشین مجازی فرآیندیبه یک فرآیند واحد اجازه می‌دهد تا به عنوان یک برنامه کاربردی بر روی یک ماشین میزبان اجرا شود. نمونه ای از ماشین مجازی پردازشی، ماشین مجازی جاوا است که به هر سیستم عاملی امکان می‌دهد برنامه های جاوا را طوری اجرا کند که گویی بومی آن سیستم هستند.

ماشین مجازی سیستم

ماشین مجازی سیستمبه طور کامل مجازی سازی شده است تا جایگزین ماشین فیزیکی شود. این فرآیند مجازی سازی متکی به یک Hypervisor  است که می‌تواند بر روی سخت افزارهای خالی مانند VMware Esxi یا یک سیستم عامل اجرا شود.

مجازی سازی چیست؟

مجازی سازییک فناوری است که شامل ایجاد یک لایه انتزاعی بر روی یک ماشین میزبان فیزیکی است. این فناوری کمک می‌کند تا منابع سخت افزاری CPU، RAM  و ذخیره سازی یک کامپیوتر واحد به رایانه های مجازی مختلف به نام ماشین های مجازی تقسیم شود.

هر ماشین مجازی به عنوان یک ماشین مستقل با سیستم عامل خاص خود عمل می‌کند. این یک راه حل مقرون به صرفه برای سازمان هایی است که می خواهند چندین سیستم عامل و برنامه را بر روی یک سرور فیزیکی واحد اجرا کنند.

پنج نوع مجازی سازی

پنج نوع رایج مجازی سازی وجود دارد: سخت افزار، نرم افزار، ذخیره سازی، شبکه و مجازی سازی دسکتاپ.

1– مجازی سازی سخت افزار

مجازی سازی سخت افزار که به عنوان مجازی سازی سرور نیز شناخته می شود، تکنیکی است که به کاربران امکان می‌دهد تا نسخه‌های مجازی رایانه ها و سیستم عامل ها را ایجاد کنند تا به طور همزمان چندین سیستم عامل را بر روی یک ماشین فیزیکی اجرا کنند. مجازی سازی سخت افزار استفاده از منابع سخت افزاری را بهینه می کند.

2- مجازی سازی نرم افزار

مجازی سازی نرم افزار روشی است که یک ماشین میزبان فیزیکی را قادر می‌سازد چندین کامپیوتر مجازی را اجرا کند. از نرم افزار Hypervisor  برای توزیع منابع سخت افزاری مانند ذخیره سازی، پردازنده ها و حافظه استفاده می‌کند. به عنوان مثال، یک توزیع لینوکس را می‌توان در یک ماشین مجازی روی رایانه ای که از سیستم عامل ویندوز استفاده می کند، اجرا کرد.

3- مجازی سازی فضای ذخیره سازی

مجازی‌سازی فضای ذخیره‌سازی، ذخیره‌سازی فیزیکی را از چندین دستگاه ذخیره‌سازی شبکه یکپارچه می‌کند تا به صورت یک دیسک مجازی ظاهر شود. مجازی سازی فضای ذخیره سازی مزایای مختلفی از جمله کاهش هزینه ها، متعادل کردن بار، برنامه ریزی بازیابی بلایا و بهبود عملکرد و سرعت را به همراه دارد.

4- مجازی سازی شبکه

مجازی سازی شبکه فرآیندی است که برای گروه بندی شبکه های فیزیکی در یک شبکه مجازی مبتنی بر نرم افزار استفاده می‌شود. این به توزیع پهنای باند موجود در کانال های مختلف و تخصیص آنها به دستگاه ها و سرورها کمک می‌کند. مزایایی مانند بهبود امنیت، قابلیت اطمینان و سرعت شبکه را ارائه می‌دهد.

5- مجازی سازی دسکتاپ

مجازی‌سازی دسک‌تاپ به کاربران امکان می‌دهد بار ایستگاه کاری را شبیه‌سازی کنند تا بتوان از هر نقطه‌ای در هر دستگاهی به آن دسترسی داشت. مزایای اصلی آن شامل صرفه جویی در هزینه، بهینه سازی منابع، افزایش امنیت داده ها و مدیریت آسان تر است.

ماشین مجازی چگونه با استفاده از فن آوری مجازی سازی کار می‌کند؟

اساساً، فناوری مجازی سازی به کاربران امکان می دهد چندین ماشین مجازی را به طور همزمان روی یک میزبان واحد ایجاد و اجرا کنند. به عنوان مثال، هاست ویندوز قادر به اجرای ماشین های مجازی مختلف با Windows، CentOS، Ubuntu و سایر توزیع‌های لینوکس است.

مجازی سازی امکان ایجاد یک کامپیوتر مبتنی بر نرم افزار با مقادیر اختصاصی حافظه، فضای ذخیره سازی و CPU از کامپیوتر میزبان را فراهم می‌کند. این فرآیند توسط نرم افزار Hypervisor مدیریت می شود. در صورت نیاز، هایپروایزر منابع را از میزبان به مهمان منتقل می‌کند. همچنین برای جلوگیری از تداخل هنگام استفاده از منابع، عملیات در ماشین های مجازی را زمان بندی می‌کند.

یک سرور مجازی از نرم افزار Hypervisor  برای تعامل با سخت افزار فیزیکی زیرین استفاده می‌کند و این امکان را فراهم می‌کند که ماشین های مجازی مجزا نگه داشته شوند و منابع میزبان CPU و حافظه به طور مساوی به هر مهمان ماشین مجازی در صورت نیاز تخصیص داده شود. هایپروایزر همچنین می‌تواند عملیات را برای جلوگیری از بن بست ها برنامه ریزی کند.

مزایای اصلی استفاده از ماشین مجازی چیست؟

ماشین های مجازی مزایای مختلفی را هم برای کاربران نهایی و هم برای مدیران فناوری اطلاعات فراهم می‌کنند. در اینجا لیستی از برخی از ویژگی هایی است که ماشین مجازی را در محیط های سازمانی بسیار جذاب می‌کند:

1- رایانش ابری

فناوری مجازی سازی معماری اولیه را برای محاسبات ابری فراهم می‎کند. کسب‌وکارها را قادر می‌سازد تا ماشین‌های مجازی بومی ابری را به محیط‌های سرور داخلی مستقر کرده و به آن‌ها انتقال دهند.

همچنین ماشین مجازی برای سازمان‌ها امکان تخصیص و تغییر منابع ابری در زمان واقعی برای برآوردن نیازهای استفاده پویا را فراهم می‌کند. سرویس‌های ماشین مجازی مبتنی بر ابر برای اجرای برنامه‌هاSaaS ، پشتیبان‌گیری از داده‌ها و میزبانی ایمیل و خدمات مدیریت دسترسی محبوب هستند.

2- کارایی هزینه

ماشین‌های مجازی به سازمان‌ها اجازه می‌دهند چندین نمونه ماشین مجازی را روی یک سرور واحد ایجاد و اجرا کنند. از آنجایی که هزینه‌های سخت‌افزار می‌تواند یک چالش واقعی برای کسب‌وکارها باشد، ماشین‌ مجازی می‌توانند با استفاده از حداقل منابع سخت‌افزار فیزیکی به افزایش کارایی همراه با کاهش هزینه کمک کنند. به عنوان مثال، مدیران فناوری اطلاعات می توانند از یک ماشین سرور واحد برای استقرار برنامه های کاربردی مختلف در یک محیط سازمانی استفاده کنند.

3- امنیت بیشتر با استفاده از ماشین مجازی

کاربران می‌توانند با استفاده از ماشین مجازی محیط‌های مجازی ایجاد کنند تا امنیت را تقویت کنند و از تأثیر بدافزار بر سخت‌افزار و سیستم عامل اصلی جلوگیری کنند. این امکان برای کاربران وجود دارد که در صورت حمله سایبری به سرعت و به راحتی یک ماشین مجازی در معرض خطر را به نسخه های قدیمی تر برگردانند.

در همین حال، توسعه‌دهندگان می‌توانند از ماشین‌های مجازی برای آزمایش به‌روزرسانی‌های نرم‌افزار و برنامه‌ها قبل از انتشار آن‌ها برای کاربران تولیدی استفاده کنند. ماشین های مجازی نیز برای محققان برای آزمایش نرم افزارهای مخرب مفید هستند.

4- مقیاس پذیری و قابل حمل بودن ماشین مجازی

مجازی سازی به مشتریان اجازه می‌دهد تا به سرعت انواع مختلف ماشین های مجازی را با سیستم عامل های انتخابی خود و مجموعه ای از منابع خاص به کار گیرند. ماشین‌ مجازی همچنین می‌توانند به سازمان‌ها کمک کنند تا به تغییرات در حجم کاری بهتر پاسخ دهند. آنها همچنین می‌توانند در زمان و تلاش اضافی مورد نیاز برای نصب سیستم عامل های مختلف بر روی سرورهای فیزیکی صرفه جویی کنند.

5- بازیابی اطلاعات در اثر خرابی

سازمان ها می‌توانند از ماشین های مجازی برای پشتیبان گیری از سیستم های خود در محیط های ابری استفاده کنند. این قابلیت یک لایه امنیتی اضافی را فراهم می‌کند و خطر از دست رفتن اطلاعات را در سناریوهایی مانند خرابی سخت افزار به حداقل می‌رساند.

6- پشتیبانی از DevOps

ماشین مجازی حداکثر انعطاف را در حمایت از توسعه دهندگان سازمانی ارائه می دهد. آنها می توانند محیط های ایزوله با عملکرد کامل برای فرآیند توسعه و آزمایش نرم افزار ایجاد کنند. ماشین های مجازی همچنین به توسعه دهندگان اجازه می دهند نرم افزارهای ناسازگار را روی سیستم عامل های مختلف اجرا و آزمایش کنند.

کاربردهای ماشین های مجازی

ماشین‌های مجازی کاربردهای زیادی برای کاربران نهایی و مدیران فناوری اطلاعات دارند. در ادامه به چند مورد از کاربردهای ماشین مجازی اشاره می‌کنیم:

1- با ماشین مجازی می‌توانید سیستم عامل های جدید را تست کنید.

یکی از کاربردهای ماشین مجازی این است که ماشین های مجازی کاربران را قادر می سازد تا سیستم عامل های مختلف را بر روی یک هاست فیزیکی واحد اجرا کنند. این بدان معناست که کاربران می توانند ویژگی های جدید را بدون تأثیر بر سیستم عامل اصلی خود آزمایش کنند.

2- با استفاده از ماشین مجازی نرم افزارهای قدیمی یا ناسازگار را اجرا کنید

یکی دیگر از کاربردهای استفاده از ماشین های مجازی، امکان استفاده از نرم افزارهای قدیمی در محیط های سازمانی است. ماشین‌های مجازی به کاربران اجازه می‌دهند نرم‌افزارهایی را اجرا کنند که توسط سیستم عامل موجود آنها پشتیبانی نمی‌شود.

3- بررسی بدافزار با استفاده از ماشین مجازی

محققان بدافزار اغلب به ماشین‌های جدید برای آزمایش برنامه‌ها یا برنامه‌های مخرب نیاز دارند. اینجاست که ماشین های مجازی به کار می‌آیند. آن‌ها می‌توانند نرم‌افزار را در ماشین مجازی آزمایش کنند تا اینکه خطر ابتلا به میزبان فیزیکی را تهدید کنند.

4- توسعه نرم افزار چند پلتفرمی با استفاده از ماشین مجازی

فناوری مجازی سازی توسعه دهندگان و آزمایش کنندگان نرم افزار را قادر می‌سازد تا برنامه های کاربردی خود را در چندین پلتفرم آزمایش کنند به عنوان مثال، تیمی از توسعه دهندگان می‌توانند از ماشین های مجازی مختلف برای آزمایش نسخه های مختلف یک برنامه در یک محیط شبیه سازی شده استفاده کنند.

5- ایجاد جلسات آموزشی با استفاده از ماشین مجازی

یکی دیگر از کاربردهای ماشین مجازی برای رایانه های اتاق آموزش است. برای اتاق آموزش اجرای نمونه های مختلف سیستم عامل مهم است. مربیان می‌توانند جلسات آموزشی برگزار کنند و ماشین مجازی سناریوها و محیط‌های مختلف کسب‌وکار را برای آنها شبیه سازی می‌کند.

6- مرور ایمن با استفاده از ماشین مجازی

در نهایت، ماشین‌های مجازی می‌توانند اطمینان از تجربه مرور ایمن را برای کاربران فراهم کنند. این امکان وجود دارد که با استفاده از یک ماشین مجازی در صورت آلوده شدن به بدافزار آن را به عقب برگردانید.کاربران می توانند یک Hypervisor  نوع 2  راه اندازی کنند یا از یک سرپرست فناوری اطلاعات بخواهند که به آنها اجازه دسترسی موقت به دسکتاپ مجازی میزبانی شده روی سرور را بدهد.

ماشین مجازی برای چه مواردی استفاده می شود؟

ماشین های مجازی برای اهداف مختلفی استفاده می شوند، از جمله:

• با نصب یک ماشین مجازی می‌توانید سیستم عامل‌های جدید را امتحان کنید.

اگر شخصی دارای سیستم عامل ویندوز باشد، می تواند یک ماشین مجازی جدید ایجاد کند و هر سیستم عامل دیگری را روی آن ماشین مجازی نصب کند. به عنوان مثال، لینوکس را می توان بر روی ماشین مجازی نصب کرد بدون اینکه کامپیوتر ویندوز از کار بیفتد.

• استفاده از نرم افزارهای قدیمی یا ناسازگار

از ماشین های مجازی می توان برای اجرای نرم افزارهایی استفاده کرد که در ابتدا برای سیستم در نظر گرفته نشده بودند. به عنوان مثال، اگر فردی مک دارد و برای انجام برخی کارها نیاز به اجرای نرم افزار ویندوز داشته باشد، می توان با استفاده از ماشین مجازی این کار را با خیال راحت انجام دهد. این برنامه به صورت ایمن در داخل ماشین مجازی بدون ایجاد آسیب اجرا می شود.

• ساده‌سازی گردش کار برای ساخت برنامه‌هایی که باید در فضای ابری مستقر شوند.

ماشین های مجازی کار بر روی آزمایش برنامه ها در پلتفرم های مختلف را آسان تر می‌کنند. به عنوان مثال، توسعه‌دهنده‌ای که نیاز به توسعه یک برنامه بازی دارد، استفاده از ماشین مجازی برای دسترسی به سیستم‌عامل‌های دیگر را، به جای انتقال فایل‌ها به جلو و عقب در پلت‌فرم‌های مختلف ساده‌تر می‌بیند و سپس می‌تواند برنامه‌ها را در فضای ابری مستقر کند.

• دسترسی به داده های آلوده به ویروس با استفاده از ماشین مجازی

خطرات امنیتی مانند مدیریت بدافزار بالقوه را می توان با یک ماشین مجازی به طور ایمن مدیریت کرد، زیرا یک ماشین مجازی از سیستم اصلی جدا است. نرم‌افزاری از سایتی که ممکن است ایمن نباشد را می‌توان روی یک ماشین مجازی دانلود کرد، بدون اینکه سیستم را آلوده کند.

• اجرای سناریوهای آزمون توسعه دهنده با استفاده از ماشین مجازی

تیم‌های فناوری اطلاعات می‌توانند کارهای پرخطری مانند اجرای سناریوهای آزمایش توسعه‌دهنده روی ماشین‌های مجازی را انجام دهند، زیرا ماشین مجازی از بقیه سیستم‌ها جدا است. تیم‌های فناوری اطلاعات همچنین می‌توانند با تجمیع منابع محاسباتی برای بهبود کارایی، کارایی سرور را بهبود بخشند.

• پشتیبان گیری از سیستم عامل با استفاده از عکس های فوری

ماشین‌های مجازی ویژگی‌ای به نام «عکس‌های فوری» دارند که می‌توانند در طی مراحل پرخطر از سیستم‌ها نسخه پشتیبان تهیه کنند. در صورتی که مشکلی پیش بیاید، این عکس های فوری در سطح سیستم می‌توانند سیستم را به گونه ای بازیابی کنند که گویی هیچ اتفاقی با یک کلیک رخ نداده است. همچنین، شبیه سازی یک ماشین مجازی به ماشین دیگری آسان است. تمام محتوا فقط در چند فایل ذخیره می‌شود، بنابراین می توان یک تصویر مجازی گرفت و در رایانه دیگری ذخیره کرد.

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، ماشین‌های مجازی راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه هستند که به تیم‌های فناوری اطلاعات اجازه می‌دهد منابع سیستم را به طور مؤثر توزیع کنند و خوشه‌های بزرگی از رایانه‌ها را مدیریت کنند. با این حال، ماشین‌ های مجازی مزایا و معایب مختلفی دارند و سازمان ها معمولاً بسته به نیازهای تجاری خود از رویکرد ترکیبی یعنی هم ماشین های فیزیکی و هم مجازی استفاده می کنند.

تماس:0991298975