هایپروایزر چیست؟ انواع هایپروایزر 1 و 2

مجازی سازی سرور در حال حاضر موضوعی پرطرفدار در دنیای فناوری اطلاعات است. محبوبیت و پذیرش آن به ویژه در محیط های سازمانی همچنان در حال رشد است.

چیزی که مجازی سازی را ممکن می کند، هایپروایزرها هستند.

مجازی سازی سرور به سیستم عامل های مختلف اجازه می دهد تا برنامه های جداگانه را روی یک سرور اجرا کنند و در عین حال از همان منابع فیزیکی استفاده کنند. این ماشین‌های مجازی این امکان را برای مدیران سیستم و شبکه فراهم می‌کنند که برای هر سرویسی که نیاز دارند یک ماشین اختصاصی داشته باشند.

این نه تنها تعداد سرورهای فیزیکی مورد نیاز را کاهش می دهد، بلکه در زمان تلاش برای مشخص کردن مشکلات نیز صرفه جویی می کند.

در این مقاله، ما در مورد اینکه هایپروایزر چیست، چگونه کار می کنند و انواع مختلفی که وجود دارند، صحبت خواهیم کرد.

هایپروایزر چیست؟

Hypervisor یک نرم افزار مهم است که مجازی سازی را امکان پذیر می کند. ماشین‌های مهمان و سیستم عاملی که روی آن اجرا می‌شوند را از سخت‌افزار واقعی انتزاع می‌کند.

هایپروایزرها یک لایه مجازی سازی ایجاد می کنند که CPU / پردازنده ها، RAM و سایر منابع فیزیکی را از ماشین های مجازی که ایجاد می کنید جدا می کند.

ماشینی که ما یک هایپروایزر را روی آن نصب می کنیم، ماشین میزبان نامیده می شود، در مقابل ماشین های مجازی مهمان که بالای آن ها کار می کنند.

هایپروایزرها منابع موجود را تقلید می کنند تا ماشین های مهمان بتوانند از آنها استفاده کنند. مهم نیست چه سیستم عاملی را با ماشین مجازی راه اندازی می کنید، فکر می کند که سخت افزار فیزیکی واقعی در اختیار آن است.

از دیدگاه یک VM، هیچ تفاوتی بین محیط فیزیکی و مجازی وجود ندارد. ماشین های مهمان نمی دانند که هایپروایزر آنها را در یک محیط مجازی ایجاد کرده است. یا اینکه آنها قدرت محاسباتی موجود را به اشتراک می گذارند. ماشین‌های مجازی همزمان با سخت‌افزاری که به آن‌ها قدرت می‌دهد کار می‌کنند و بنابراین کاملاً به عملکرد پایدار آن وابسته هستند.

Hypervisor نوع 1 (همچنین به آن فلز لخت یا بومی نیز گفته می شود)

هایپروایزر نوع 2 (همچنین به عنوان هایپروایزر میزبان شناخته می شود)

هایپروایزر نوع 1

هایپروایزر بدون فلز (نوع 1) لایه ای از نرم افزار است که ما مستقیماً روی سرور فیزیکی و سخت افزار زیرین آن نصب می کنیم.

 

هیچ نرم افزار یا هیچ سیستم عاملی در این بین وجود ندارد، به همین دلیل نام بره متال هایپروایزر نامیده می شود. هایپروایزر نوع 1 در ارائه عملکرد و پایداری عالی ثابت شده است زیرا در ویندوز یا هیچ سیستم عامل دیگری اجرا نمی شود.

هایپروایزرهای نوع 1 خود یک سیستم عامل هستند، یک سیستم عامل بسیار ابتدایی که می توانید ماشین های مجازی را روی آن اجرا کنید. ماشین فیزیکی که هایپروایزر روی آن اجرا می‌شود فقط به اهداف مجازی‌سازی خدمت می‌کند. نمی توانی از آن در مورد دیگری استفاده کنی.

هایپروایزرهای نوع 1 عمدتاً در محیط های سازمانی یافت می شوند.

عملکرد Hypervisor نوع 1

با توجه به اینکه هایپروایزرهای نوع 1 نسبتا ساده هستند، عملکردهای زیادی را ارائه نمی دهند.

هنگامی که یک سرور فیزیکی را با یک هایپروایزر غیر فلزی نصب شده راه اندازی می کنید، صفحه ای مانند خط فرمان نمایش داده می شود. اگر یک مانیتور را به سرور متصل کنید، چیزی که مشاهده می کنید برخی از جزئیات سخت افزار و شبکه است. این شامل نوع CPU، مقدار حافظه، آدرس IP و آدرس MAC است.

در زیر نمونه ای از صفحه نمایش هایپروایزر نوع 1 VMware پس از بوت شدن سرور آورده شده است.

کی دیگر از هایپروایزر نوع 1 ممکن است کاملاً متفاوت به نظر برسد، اما آنها همچنین فقط پیکربندی سرور ساده را امکان پذیر می کنند. این شامل تغییر تاریخ و زمان، آدرس IP، رمز عبور، و غیره است. برای ایجاد نمونه های مجازی، شما نیاز به یک کنسول مدیریتی دارید که بر روی دستگاه دیگری راه اندازی شده است. با استفاده از کنسول می توانید به هایپروایزر روی سرور متصل شوید و محیط مجازی خود را مدیریت کنید.

یک کنسول مدیریتی می‌تواند مبتنی بر وب یا بسته نرم‌افزاری جداگانه‌ای باشد که روی دستگاهی که می‌خواهید مدیریت از راه دور آن را نصب کنید، باشد. بسته به عملکردهایی که نیاز دارید، هزینه مجوز برای کنسول های مدیریتی به طور قابل توجهی متفاوت است.

یکی از اقداماتی که می توانید انجام دهید شامل جابجایی ماشین های مجازی بین سرورهای فیزیکی، به صورت دستی یا خودکار است. این حرکت بر اساس نیازهای منابع یک VM در یک لحظه معین است و بدون هیچ تاثیری برای کاربران نهایی اتفاق می‌افتد. اگر یک قطعه سخت افزار یا یک سرور کامل از کار بیفتد، این فرآیند مشابه است. نرم افزار مدیریت با پیکربندی مناسب، به محض بروز مشکل، ماشین های مجازی را به یک سرور فعال منتقل می کند. روش تشخیص و بازیابی به طور خودکار و بدون درز انجام می شود.

یکی از بهترین ویژگی های هایپروایزر نوع 1 این است که امکان تخصیص بیش از حد منابع فیزیکی را فراهم می کند.

 

با هایپروایزرهای نوع 1، می توانید منابع بیشتری از آنچه در دسترس دارید به ماشین های مجازی خود اختصاص دهید. به عنوان مثال، اگر روی سرور خود ۱۲۸ گیگابایت رم و ۸ ماشین مجازی دارید، می توانید به هر کدام از آنها ۲۴ گیگابایت رم اختصاص دهید. این در مجموع به 192 گیگابایت رم می رسد، اما خود ماشین های مجازی تمام 24 گیگابایت را از سرور فیزیکی مصرف نمی کنند. VM ها فکر می کنند 24 گیگابایت دارند در حالی که در واقعیت فقط از مقدار RAM مورد نیاز خود برای انجام کارهای خاص استفاده می کنند.

هایپروایزر تنها مقدار منابع لازم را برای عملکرد کامل یک نمونه اختصاص می دهد. این یکی از دلایلی است که تمام مراکز داده سازمانی مدرن، مانند phoenixNAP، از هایپروایزر نوع 1 استفاده می کنند.

فروشندگان نوع 1

بسیاری از فروشندگان هایپروایزر مختلف در دسترس هستند. بیشتر آنها دوره های آزمایشی را برای آزمایش خدمات خود قبل از خرید ارائه می دهند.

هزینه های صدور مجوز می تواند بالا باشد اگر شما همه زنگ ها و سوت هایی را که آنها ارائه می دهند بخواهید.

این ها رایج ترین هایپروایزورهای نوع 1 هستند:

VMware vSphere با ESX/ESXi

VMware یک فروشنده پیشرو در صنعت فناوری مجازی سازی است و بسیاری از مراکز داده بزرگ بر روی محصولات آنها کار می کنند. ممکن است مقرون به صرفه ترین راه حل برای محیط های کوچکتر IT نباشد. اگر به تمام ویژگی های پیشرفته VMware vSphere نیاز ندارید، نسخه رایگان این Hypervisor و چندین نسخه تجاری وجود دارد. KVM (ماشین مجازی مبتنی بر هسته)

KVM به عنوان یک قابلیت افزوده در لینوکس تعبیه شده است. این به شما امکان می دهد هسته لینوکس را به یک Hypervisor تبدیل کنید. گاهی اوقات با هایپروایزر نوع 2 اشتباه گرفته می شود (به تعریف زیر مراجعه کنید). دسترسی مستقیم به سخت افزار همراه با ماشین های مجازی که میزبان آن است دارد. KVM یک هایپروایزر منبع باز است که شامل تمام ویژگی های لینوکس با افزودن بسیاری از قابلیت های دیگر است. این آن را به یکی از بهترین انتخاب ها برای محیط های سازمانی تبدیل می کند. برخی از نکات برجسته عبارتند از مهاجرت زنده، زمان‌بندی و کنترل منابع، در کنار اولویت‌بندی بالاتر.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کار با KVM، از آموزش های ما در مورد نحوه نصب KVM در اوبونتو و نحوه نصب KVM در CentOS دیدن کنید.

Microsoft Hyper-V

 

علیرغم اینکه هایپروایزر VMware با ویژگی های پیشرفته متعدد خود در نردبان بالاتری قرار دارد، Hyper-V مایکروسافت به یک حریف شایسته تبدیل شده است. مایکروسافت همچنین یک نسخه رایگان از Hypervisor خود را ارائه می دهد، اما اگر یک رابط کاربری گرافیکی و عملکردهای اضافی می خواهید، باید به سراغ یکی از نسخه های تجاری بروید. Hyper-V ممکن است به اندازه پکیج VMware vSphere ویژگی‌ها را ارائه نکند، اما همچنان از انتقال زنده، تکرار ماشین‌های مجازی، حافظه پویا و بسیاری ویژگی‌های دیگر برخوردار هستید.

توجه: اگر به توزیع لینوکس نیاز دارید، به راهنمای ما در مورد نصب اوبونتو در ویندوز 10 با استفاده از Hyper-V مراجعه کنید.

اوراکل وی ام

این هایپروایزر دارای Xen منبع باز در هسته خود است و رایگان است. ویژگی های پیشرفته فقط در نسخه های پولی موجود است. اگرچه اوراکل VM اساساً یک محصول پایدار است، اما به اندازه vSphere، KVM یا Hyper-V قوی نیست.

Citrix Hypervisor (که قبلاً به عنوان سرور Xen شناخته می شد)

این پلت فرم مجازی سازی سرور توسط Citrix برای محیط های سازمانی مناسب است. این می تواند انواع بارهای کاری را مدیریت کند و ویژگی هایی را برای سخت ترین کارها فراهم می کند. Citrix به ویژگی‌های اختصاصی خود مانند گرافیک مجازی‌سازی شده اینتل و NVIDIA و امنیت حجم کار با Direct Inspect API افتخار می‌کند.

هایپروایزر نوع 2

این نوع هایپروایزر در داخل یک سیستم عامل یک ماشین میزبان فیزیکی اجرا می شود.

به همین دلیل است که ما هایپروایزورهای نوع 2 را – هایپروایزر میزبان می نامیم. برخلاف هایپروایزرهای نوع 1 که مستقیماً روی سخت افزار اجرا می شوند، هایپروایزرهای میزبان دارای یک لایه نرم افزاری در زیر هستند. در این مورد داریم:

یک ماشین فیزیکی

یک سیستم عامل نصب شده بر روی سخت افزار (ویندوز، لینوکس، macOS).

یک نرم افزار Hypervisor نوع 2 در آن سیستم عامل.

نمونه های واقعی ماشین های مجازی مهمان.

هایپروایزرهای نوع 2 معمولاً در محیط هایی با تعداد کمی سرور یافت می شوند.

چیزی که آنها را راحت می کند این است که برای راه اندازی و مدیریت ماشین های مجازی نیازی به کنسول مدیریتی روی ماشین دیگری ندارید. شما می توانید همه این کارها را در سروری که هایپروایزر را نصب می کنید انجام دهید. آنها هیچ تفاوتی با سایر برنامه هایی که در سیستم عامل خود دارید ندارند.

هنگامی که یک ماشین مجازی را راه اندازی می کنید، یک پنجره دیگر برای انجام تمام وظایف دریافت می کنید.

 

عملکرد Hypervisor نوع 2

هایپروایزرهای میزبان اساساً به عنوان کنسول های مدیریتی برای ماشین های مجازی نیز عمل می کنند، شما می توانید هر کاری را با استفاده از قابلیت های داخلی انجام دهید.

برای ایجاد و نگهداری محیط مجازی خود نیازی به نصب نرم افزار مجزا بر روی دستگاه دیگری نیست. شما به سادگی یک Hypervisor نوع 2 را مانند هر برنامه دیگری در سیستم عامل خود نصب و اجرا می کنید. با استفاده از آن، می توانید عکس های فوری ایجاد کنید یا ماشین های مجازی خود را شبیه سازی کنید، لوازم خانگی را وارد یا صادر کنید و غیره.

در اینجا یک نمونه از یک رابط Hypervisor نوع 2 (VirtualBox توسط Oracle) آورده شده است:

هنگام تخصیص منابع واقعی با این نوع هایپروایزر باید مراقب باشید.

هایپروایزرهای بدون فلز می توانند به صورت پویا منابع موجود را بسته به نیازهای فعلی یک ماشین مجازی خاص تخصیص دهند. هایپروایزر نوع 2 هر چیزی را که به یک ماشین مجازی اختصاص می دهید را اشغال می کند.

وقتی 8 گیگابایت رم را به یک ماشین مجازی اختصاص می دهید، این مقدار حتی اگر ماشین مجازی تنها از کسری از آن استفاده کند، مصرف می شود. اگر دستگاه میزبان 32 گیگابایت رم داشته باشد و شما سه ماشین مجازی با هر کدام 8 گیگابایت بسازید، 8 گیگابایت رم برای شما باقی می ماند تا دستگاه فیزیکی کار کند. ایجاد یک ماشین مجازی دیگر با 8 گیگابایت رم سیستم شما را خراب می کند. این مهم است که به خاطر داشته باشید، تا از تخصیص بیش از حد منابع و از کار افتادن دستگاه میزبان جلوگیری شود.

هایپروایزرهای نوع 2 برای آزمایش نرم افزارهای جدید و پروژه های تحقیقاتی مناسب هستند.

می توان از یک ماشین فیزیکی برای اجرای چندین نمونه با سیستم عامل های مختلف برای آزمایش نحوه رفتار یک برنامه کاربردی در هر محیط یا ایجاد یک محیط شبکه خاص استفاده کرد. فقط باید مطمئن شوید که منابع فیزیکی کافی برای فعال نگه داشتن هاست و ماشین های مجازی وجود دارد.

فروشندگان نوع 2

همانطور که در مورد هایپروایزرهای بدون فلز وجود دارد، می توانید بین فروشندگان و محصولات متعدد یکی را انتخاب کنید. به راحتی، بسیاری از هایپروایزرهای نوع 2 در نسخه های اصلی خود رایگان هستند و عملکردهای کافی را ارائه می دهند.

برخی حتی هنگام نصب بسته های الحاقی به صورت رایگان ویژگی های پیشرفته و افزایش عملکرد را ارائه می دهند. ما به تعدادی از پرکاربردترین هایپروایزرهای میزبان اشاره می کنیم:

Oracle VM VirtualBox

 

محصولی رایگان اما پایدار با امکانات کافی برای استفاده شخصی و بیشتر موارد استفاده برای مشاغل کوچکتر. VirtualBox نیازی به منابع ندارد و ثابت کرده است که راه حل خوبی برای مجازی سازی دسکتاپ و سرور است. پشتیبانی از پردازش چندگانه مهمان با حداکثر 32 vCPU در هر ماشین مجازی، راه‌اندازی شبکه PXE، درختان عکس فوری و موارد دیگر را فراهم می‌کند.

VMware Workstation Pro/VMware Fusion

VMware Workstation Pro یک Hypervisor نوع 2 برای سیستم عامل ویندوز است. این پر از ویژگی های پیشرفته است و یکپارچه سازی یکپارچه با vSphere دارد. این به شما امکان می دهد برنامه های خود را بین محیط دسکتاپ و فضای ابری جابجا کنید.

این با برچسب قیمت همراه است، زیرا نسخه رایگان وجود ندارد. اگر می خواهید نگاهی اجمالی به هایپروایزرهای میزبان VMware بیاندازید، می توانید VMware Workstation Player را امتحان کنید. این نسخه اصلی هایپروایزر مناسب برای محیط های sandbox کوچک است.

برای کاربران MacOS، VMware Fusion را توسعه داده است که مشابه محصول Workstation آنها است. دارای ویژگی های کمی کمتر است، اما برچسب قیمت کمتری نیز دارد.

کامپیوتر مجازی ویندوز

این تنها از ویندوز 7 به عنوان دستگاه میزبان و سیستم عامل ویندوز در دستگاه های مهمان پشتیبانی می کند. این شامل چندین نسخه ویندوز 7 و ویستا و همچنین XP SP3 می شود. کامپیوتر مجازی کاملا رایگان است.

دسکتاپ موازی

رقیب VMware Fusion. در درجه اول برای کاربران MacOS در نظر گرفته شده است و بسته به نسخه ای که خریداری می کنید، ویژگی های زیادی را ارائه می دهد. برخی از ویژگی ها عبارتند از تهویه شبکه، ادغام با Chef/Ohai/Docker/Vagrant، پشتیبانی تا 128 گیگابایت در هر VM و غیره.

نوع 1 در مقابل هایپروایزر نوع 2

انتخاب نوع مناسب هایپروایزر به شدت به نیازهای فردی شما بستگی دارد.

اولین چیزی که باید در نظر داشته باشید اندازه محیط مجازی است که قصد اجرای آن را دارید.

برای استفاده شخصی و استقرارهای کوچکتر، می توانید یکی از هایپروایزرهای نوع 2 را انتخاب کنید. اگر بودجه مشکلی نیست، VMware تمام ویژگی های مورد نیاز شما را ارائه می دهد. در غیر این صورت، Oracle VM VirtualBox یک هایپروایزر است که اکثر عملکردهای مورد نیاز را ارائه می دهد.

محیط های سازمانی

حتی اگر هایپروایزرهای نوع 1 راهی برای رفتن هستند، قبل از تصمیم گیری باید عوامل زیادی را در نظر بگیرید.

 

عامل مهم معمولاً هزینه صدور مجوز است. اینجاست که باید توجه بیشتری داشته باشید زیرا مجوز ممکن است به ازای هر سرور، هر CPU یا حتی گاهی اوقات برای هر هسته باشد. در بازار فعلی، جنگی بین VMware vSphere و Microsoft Hyper-V در جریان است. در حالی که Hyper-V چند سال پیش عقب مانده بود، اکنون به یک انتخاب معتبر حتی برای استقرارهای بزرگتر تبدیل شده است. همین استدلال را می توان برای KVM نیز بیان کرد.

بسیاری از فروشندگان چندین محصول و لایه‌های مجوز برای هر سازمانی ارائه می‌دهند. ممکن است بخواهید لیستی از الزامات ایجاد کنید. مانند تعداد ماشین های مجازی مورد نیاز، حداکثر منابع مجاز در هر VM، گره ها در هر خوشه، عملکردهای خاص، و سپس بررسی کنید که کدام یک از این محصولات به بهترین وجه با نیازهای شما مطابقت دارد. توجه: دوره‌های آزمایشی می‌توانند هنگام آزمایش برای انتخاب هایپروایزر بسیار مفید باشند.

در آستانه نزدیک شدن

در این مقاله توضیح داده شده است که هایپروایزر چیست و انواع هایپروایزر (نوع 1 و نوع 2) که می توانید استفاده کنید، توضیح داده شده است.

فروشندگان هایپروایزر بسته هایی را ارائه می دهند که حاوی چندین محصول با قراردادهای مجوز متفاوت است. قبل از تصمیم گیری نهایی، باید گزینه ها را به طور کامل بررسی کنید. حتی اگر می توانید بین Hypervisor ها مهاجرت کنید، این می تواند یک فرآیند خسته کننده و پرهزینه باشد. بهتر است از همان ابتدا این تصمیم را بگیرید.