ما هو برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية (Hypervisor) في الحوسبة السحابية؟ أنواعه وأمثلة عليه

ما هو Hypervisor؟

برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية (Hypervisor) هو برنامج يسمح لأنظمة تشغيل متعددة بمشاركة جهاز مادي واحد. يتشارك كل نظام تشغيل معالج المضيف وذاكرته ومساحة تخزين الملفات وغيرها من الموارد. يتحكم برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية في معالج المضيف وموارده، ويخصص ما يحتاجه كل نظام تشغيل. وهذا يضمن عدم قدرة أنظمة التشغيل الضيفة (المعروفة بالآلات الافتراضية) على مقاطعة بعضها البعض.

بما أن برامج إدارة الأجهزة الافتراضية تساعد في إنشاء وإدارة الأجهزة الافتراضية (VMs)، فإنها تُعرف أيضًا باسم برامج مراقبة الأجهزة الافتراضية، أو VMMs.

تساعدك برامج إدارة الأجهزة الافتراضية على الاحتفاظ بالتحكم في عمليات وبنية بيئة الحوسبة السحابية، وحماية البيانات الحساسة، وجعل التطبيقات السحابية متاحة في بيئة افتراضية.

أنواع برامج Hypervisors

يوجد نوعان من برامج إدارة الأجهزة الافتراضية، كما هو موضح أدناه:

اكتب 1 Hypervisor

يُثبَّت برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية من النوع الأول مباشرةً على الخادم الفعلي، ولذلك يُطلق عليه أيضًا اسم "برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية المباشر". يتمتع هذا البرنامج بوصول مباشر إلى موارد الخادم، مما يجعله فعالًا للغاية. علاوة على ذلك، يتميز بتصميم آمن للغاية، مما يحد من نقاط الضعف المحتملة وإمكانية الاختراق.

تُعد برامج إدارة الأجهزة الافتراضية من النوع الأول الخيار الأكثر شيوعًا للمؤسسات، حيث توفر أمانًا قويًا واستقرارًا وأداءً عاليًا.

برامج Hypervisor الشائعة من النوع 1 هي نوتانيكس AHV, إم وير ESXiو Citrix Hypervisor، من بين أمور أخرى.

اكتب 2 Hypervisor

تعمل برامج إدارة الأجهزة الافتراضية من النوع الثاني كتطبيقات على نظام التشغيل الموجود مسبقًا على الخادم الفعلي. يقع نظام التشغيل المضيف بين الخادم الفعلي وبرنامج إدارة الأجهزة الافتراضية، ولذلك يُطلق عليه أيضًا اسم برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية "المستضاف".

ومع ذلك، فإن برامج إدارة الأجهزة الافتراضية من النوع الثاني ليست مثالية لبيئات الخوادم، لأنها تتميز بزمن استجابة أعلى ومخاطر أكبر من النوع الأول. وهي سهلة التثبيت وتعمل بشكل جيد في حالات محددة، مثل مستخدمي أجهزة الكمبيوتر الشخصية الذين يستخدمون نظام تشغيل واحد فقط، حيث لا يمثل الأداء والأمان من الشواغل الرئيسية.

على سبيل المثال: تثبيت لينكس انتهى Windows استخدام VirtualBox.

ما هو برنامج Hypervisor السحابي؟

برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية السحابية هو حل برمجي يمكّنك من مشاركة موارد الحوسبة والذاكرة المادية لمزود خدمة سحابية عبر عدة بيئات افتراضية. أجهزة افتراضية (VMs).

تم ابتكارها لأجهزة الكمبيوتر المركزية في الستينيات. واكتسبت برامج إدارة الأجهزة الافتراضية السحابية شعبية عالمية مع طرح VMware للخوادم القياسية في الصناعة في التسعينيات.

تتيح خدمة إدارة الأجهزة الافتراضية السحابية تشغيل عدة أجهزة افتراضية ضيفية على خادم فعلي واحد. لكل جهاز افتراضي نظام تشغيل خاص به يعمل بشكل مستقل ومنفصل منطقيًا عن الأجهزة الأخرى. ولهذا السبب، لا تؤثر المشاكل أو الأعطال في أحد الأجهزة الافتراضية الضيفة على الأجهزة الافتراضية الأخرى أو أنظمة تشغيلها أو تطبيقاتها.

لماذا تحتاج إلى برنامج Hypervisor السحابي؟

لنفترض أنك تمتلك شركة بها خوادم متعددة تقدم خدمات متنوعة للعملاء عبر الإنترنت. في هذه الحالة، ليس من السهل إدارتها مركزياً، لا سيما تلك التي تعمل بأنظمة تشغيل مختلفة.

يُمكّنك برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية من إنشاء خوادم افتراضية وإدارتها جميعًا من جهاز فعلي واحد، مما يزيد من كفاءتها. كما يساعدك على التحكم في تدفق البيانات إلى الأجهزة الافتراضية التي يديرها.

يعمل برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية أيضًا كمركز تخزين حيث يتم تخزين جميع البيانات افتراضيًا.

كيف يعمل برنامج Hypervisor السحابي؟

تُستخدم الوحدات الثلاث التالية في برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية (Hypervisor):

• المرسل: تعمل هذه الوحدة كنقطة دخول للمراقب الافتراضي. وهي تعيد توجيه جميع تعليمات الآلة الافتراضية إلى إحدى الوحدتين المذكورتين أدناه أو كلتيهما.
• المخصص: يُحدد مُخصِّص الذاكرة موارد النظام التي سيتم توفيرها لمثيل الجهاز الظاهري. بعبارة أخرى، يستدعي المُوزِّع مُخصِّص الذاكرة كلما نفّذ جهاز ظاهري تعليمة تُغيّر موارد الجهاز المرتبطة به.
• مترجم: تحتوي وحدة المفسر على إجراءات يتم تنفيذها كلما قامت آلة افتراضية بتشغيل تعليمات مميزة محددة.

فوائد برنامج Hypervisor السحابي

فيما يلي بعض المزايا المهمة لبرنامج إدارة الأجهزة الافتراضية السحابية:

• قابلية التنقل: يمكن للتطبيقات التي تشهد ارتفاعات مفاجئة في الطلب ربط أجهزة إضافية للتوسع، لأن برامج إدارة الأجهزة الافتراضية تسمح بنقل أحمال العمل بين الأجهزة الافتراضية.
• كفاءة: يمكن استخدام خادم فعلي واحد بشكل أكثر فعالية عند تشغيل عدة أجهزة افتراضية على موارد جهاز واحد.
• استغلال: تعمل العديد من الأجهزة الافتراضية على خادم فعلي واحد وتتشارك الموارد، مما يزيد من الاستخدام مع توفير الطاقة والتبريد وغير ذلك.
• الأجهزة محايدة: يعد النسخ المتماثل المستند إلى برنامج Hypervisor محايدًا للأجهزة، مما يعني إمكانية تخزين البيانات المكررة بسهولة على أي جهاز.
• المرونة: يقوم برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية بتشغيل الأجهزة الافتراضية وأنظمة التشغيل الضيفة على نطاق واسع من الأجهزة.
• وقت الاستخدام: تقوم برامج إدارة الأجهزة الافتراضية السحابية بتشغيل أو إيقاف تشغيل الأجهزة الافتراضية على الفور، بحيث يتم إطلاق المشاريع وتبدأ الفرق العمل في نفس اليوم.
• الموثوقية: يمكن معالجة أعطال الأجهزة عن طريق نقل الأجهزة الافتراضية إلى أجهزة مختلفة.

الحاوية مقابل برنامج Hypervisor

تساعد كل من الحاويات والمشرفين الافتراضيين على جعل التطبيقات أسرع وأكثر كفاءة، لكنهما يحققان هذا الهدف بطرق مختلفة.

فيما يلي بعض الاختلافات المهمة بين الحاوية والمشرف الافتراضي:

كيف تختار برنامج Hypervisor المناسب؟

فيما يلي بعض الأمور المهمة التي يجب مراعاتها عند اختيار برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية المناسب:

• تكلفة برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية: يُعدّ تحقيق التوازن الأمثل بين التكلفة والوظائف العامل الأهم. فالعديد من الحلول الأساسية مجانية، لكنها تفتقر إلى الميزات الضرورية.
• أداء الآلة الافتراضية: ينبغي أن تفي الأنظمة الافتراضية بأداء نظيراتها المادية أو حتى تتجاوزه، لذا فإن كل ما يتجاوز هذا المعيار مربح بلا شك.
• النظام البيئي: يُعد اختيار برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية (Hypervisor) ذي بيئة متكاملة قوية أمرًا بالغ الأهمية. ومن المستحسن أن يتوفر لهذا البرنامج وثائق ودعم وتدريب ومطورون خارجيون وخدمات استشارية.
• اختبر نفسك: يمكنك تشغيل أنظمة إدارة الأجهزة الافتراضية المختلفة لتحديد النظام الأنسب. ويمكن اختباره على جهاز الكمبيوتر المكتبي أو المحمول الحالي لديك.
• الأداء: ينبغي أن يوفر أداءً كافياً لدعم تطبيقاتك بالغة الأهمية.
• دعم نظام التشغيل: تحقق مما إذا كان يدعم الضيوف المشهورين أنظمة التشغيل مثل Microsoft، سوزي، ريد هات، Ubuntuو سينت أو إس.

مثال على برنامج Hypervisor

فيما يلي بعض الأمثلة الشهيرة على برامج إدارة الأجهزة الافتراضية (Hypervisors):

• KVMs: KVM هو برنامج محاكاة افتراضية يوفر بنية تحتية للمحاكاة الافتراضية ووحدة نمطية خاصة بالمعالج. يُمكّنك من تشغيل العديد من الأجهزة الافتراضية على صور غير معدلة. Windows أو أنظمة تشغيل لينكس. كما أنه يساعد في جدولة المهام والتحكم في الموارد.
• فيسفير: VMware vSphere هو تطبيق برمجي لتقنية المحاكاة الافتراضية للخوادم من شركة VMware. يُمكّن أقسام تكنولوجيا المعلومات من تشغيل أحمال العمل التطبيقية على موارد حاسوبية عالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة. كما يوفر نظام إدارة مركزية فعال لاستضافة أجهزة أو خوادم متعددة باستخدام تقنية المحاكاة الافتراضية.
• خادم زين: Citrix XenServer هو خادم مفتوح المصدر الافتراضية منصة تعتمد على برنامج Xen Hypervisor. تُمكّن هذه المنصة من إنشاء وإدارة بنية تحتية افتراضية للخوادم.

الأسئلة الشائعة