مجازی سازی چیست؟

به پروسه ساخت نسخه ای مجازی از چیزی (بجای نسخه واقعی) در اصطلاح virtualization می گویند. مجازی سازی چیزی نیست جز فرآیند انتزاعی نمودن سیستم عامل، برنامه، استوریج و شبکه از زیرساخت اصلی سخت افزاری و نرم افزاری. 

هایپروایزر نرم افزاری است که کار اصلی مجازی سازی را انجام می دهد.

در ادامه انواع مجازی سازی را به تفکیک مورد بررسی قرار می دهیم:

Full Virtualization

در این روش ماشین های مجازی هیچ آگاهی نسبت به اینکه بر روی آنها مجازی سازی انجام شده، ندارند و سیستم عامل تصور می کند که خودش در حال مدیریت سخت افزار واقعی سیستم است این در حالی است که هایپروایزر به سرعت، هر درخواستی که از سمت Guest OS می آید را ترجمه کرده و برای سخت افزار ارسال می نماید.

در این تکنیک، لایه شبیه سازی کاملا ماشین های مجازی را از سیستم عامل اصلی نصب شده بر روی سخت افزار که هایپروایزر نام دارد، جدا می کند.

این روش خود به دو دسته تقسیم می گردد:

Software assisted full virtualization

در این روش یک نرم افزار کار شبیه سازی سخت افزار را انجام می دهد. یکی از انتقاداتی که به این روش است، افت کارائی و عملکرد است. نرم افزارهای زیر نمونه هایی هستند که از این تکنیک استفاده می کنند:

• VMware Workstation (32Bit Guests)
• Virtual PC
• VirtualBox (32Bit Guests)
• VMware Server

Hardware-assisted full virtualization

در این رویکرد از قابلیت های مجازی سازی که در سخت افزارها بخصوص پردازشگر قرار گرفته است، کمک گرفته می شود. این قابلیت از سال ۲۰۰۵ در مدل Intel VT-x و از سال ۲۰۰۶ در AMD-V قرار گرفته است. 

از نام های accelerated virtualization، hardware virtual machine  و native virtualization نیز برای این قابلیت استفاده می گردد.

نرم افزارهای زیر نمونه هایی هستند که از این تکنیک استفاده می کنند:

• VMware ESXi
• KVM
• Hyper-V
• Xen
• VMware Workstation  (۶۴-bit guests only)
• Virtual Box (64-bit guests only)

Para-Virtualization

در این تکنیک که بصورت software-based عمل می کند، شما به سیستم عامل درون VM اعلام می کنید که تو رسماً یک ماشین مجازی هستی و اجازه برقراری ارتباط مستقیم با سخت افزار را نداری. در نتیجه یک همکاری بین سیستم عامل VM و هایپروایزر تمامی سخت افزارهای زیرساخت و درایورهایشان بصورت مجازی ایجاد می گردد.

نحوه عملکرد این تکنیک اینگونه است که هایپروایزر یک API را برای ارائه قابلیت های مجازی سازی عرضه می کند. سپس هر سیستم عاملی درون VM برای استفاده از آن قابلیت باید API مذکور را در هایپروایزر صدا نماید. مشکلی که در اینجا وجود دارد اینست که بعضی از سیستم عامل ها مانند ویندوز بصورت ذاتی از API پشتیبانی نمی کنند و برای اینکار نیاز به تغییرات گسترده ای در سیستم عامل است که کار را بسیار دشوار می کند.

از این تکنیک بیشتر در سیستم عامل لینوکس و زمانی استفاده می شد که هنوز قابلیت های مجازی سازی در سخت افزارها قرار داده نشده بود. اما امروزه گرایش به این تکنیک از بین رفته است و تقریبا همه ی شرکت های مهم و تاثیرگذار به سمت راهکار hardware-assistant رفته اند.

نرم افزارهای زیر نمونه هایی هستند که از این تکنیک استفاده می کنند:

• Xen
• IBM LPAR
• Oracle VM for SPARC  (LDOM)
• Oracle VM for X86  (OVM)

Hybrid Virtualization

این تکنیک ترکیبی از دو روش hardware-assistant virtualization و Para-virtualization است که از مزیت های هر دو روش بهره می گیرد. ماشین مجازی در مواردی از روش para-virtualization برای استفاده از بعضی درایورها استفاده می کند و در مواردی دیگر از روش Full Virtualization. عموماً از این روش در سیستم عامل لینوکس استفاده می شود که نیاز به تغییرات کمتری نسبت به ویندوز دارد.

نرم افزارهای زیر نمونه هایی هستند که از این تکنیک استفاده می کنند:

• Oracle VM for x86
• Xen
• VMware ESXi