أنواع المحاكاة الافتراضية للخادم في شبكة الكمبيوتر

 

أنواع المحاكاة الافتراضية للخادم في شبكة الكمبيوتر


المحاكاة الافتراضية للخادم في شبكة الكمبيوتر

يُعرف تقسيم الخادم المادي إلى عدد من الخوادم الافتراضية الصغيرة ، كل منها يعمل بنظام تشغيل مختلف ، باسم افتراضية الخادم (server virtualization) يشار إليها باسم "أنظمة التشغيل الضيف". تعمل هذه على نظام تشغيل مختلف ، يشار إليه باسم نظام التشغيل المضيف. في هذا الإعداد ، لا يعلم أي ضيوف آخرين في نفس المضيف بوجود ضيوف آخرين. لتحقيق هذه الشفافية ، يتم استخدام تقنيات افتراضية مختلفة.


ايضا يمكن وصف افتراضية الخادم بأنها عملية إنشاء وتنفيذ نسخ متعددة لخادم مادي واحد في عدة خوادم افتراضية ، والتي تُستخدم لتقليد الخادم الفعلي في جميع الخوادم الافتراضية ويكون أداء الخوادم الافتراضية هو نفسه الخادم الأصلي .


تتمتع الخوادم الظاهرية بنفس الإمكانات التي يتمتع بها الخادم المادي ، ولكنها لا تتمتع بالآلية المادية الأساسية. يمكن للخادم المادي إنشاء خوادم افتراضية متعددة ومنفصلة باستخدام محرك Hypervisor أو حاوية باستخدام تقنية المحاكاة الافتراضية ، وتشارك المثيلات موارد الخادم الفعلية مثل وحدة المعالجة المركزية والذاكرة.




أنواع المحاكاة الافتراضية للخادم:


أنواع المحاكاة الافتراضية للخادم


1. برنامج Hypervisor


بين نظام التشغيل والجهاز ، توجد طبقة تُعرف باسم Hypervisor أو VMM (جهاز مراقبة الجهاز الظاهري). يوفر الميزات والخدمات المطلوبة للتشغيل الفعال للعديد من أنظمة التشغيل.


بالإضافة إلى معالجة قوائم الانتظار والإرسال والعودة لطلبات الأجهزة ، فإنه يتعرف على الفخاخ ويستجيب لتعليمات وحدة المعالجة المركزية المميزة. يتصدر برنامج Hypervisor نظام تشغيل مضيف يتحكم في الأجهزة الافتراضية ويديرها.



2. Virtualization in Para


الأساس هو Hypervisor. يعتني هذا النموذج بجزء كبير من الحمل العام للمحاكاة والملاءمة في المحاكاة الافتراضية التي يتم تنفيذها بواسطة البرامج. قبل التثبيت في الجهاز الظاهري ، تم تعديل نظام التشغيل الضيف وإعادة تجميعه.



تم تحسين الأداء نتيجة للتواصل المباشر لنظام التشغيل الضيف المعدل مع برنامج Hypervisor والتخلص من الحمل الزائد للمحاكاة.


مثال: لدعم البيئة الإدارية المعروفة باسم المجال 0 ، والذي يستخدمه Xen بشكل أساسي ، يتم استخدام بيئة Linux مخصصة.


الميزات:

  • أبسط ، أداء أفضل
  • المحاكاة ليست ضرورية


محددات:

  • يدعو لتغيير نظام التشغيل الضيف




3. اكتمال المحاكاة الافتراضية


انها و paravirtualization متشابهة جدا. عند الضرورة ، يمكنه محاكاة الأجهزة الأساسية. يتم التقاط عمليات جهاز نظام التشغيل للإدخال / الإخراج وتغيير حالة النظام بواسطة برنامج Hypervisor. بعد الملاءمة ، تتم محاكاة هذه العمليات بالبرمجيات ، وتكون رموز الحالة التي يتم إرجاعها مشابهة بشكل ملحوظ لما يمكن أن تنتجه الأجهزة الحقيقية. لهذا السبب ، يمكن أن يعمل نظام التشغيل غير المعدَّل أعلى برنامج Hypervisor.



يتم استخدام هذا النهج ، على سبيل المثال ، بواسطة خادم VMWare ESX. كنظام تشغيل إداري ، Service Console هي نسخة معدلة من Linux. بالمقارنة مع Paravirtualization ، فإنه أبطأ.



الميزات:

  • لا يلزم تغيير نظام التشغيل Guest.


محددات:

  • المحاكاة تجعل التعقيد أبطأ
  • تثبيت برنامج تشغيل الجهاز الجديد يمثل تحديًا.



4. المحاكاة الافتراضية بمساعدة الأجهزة


من حيث الوظائف ، يمكن مقارنتها بـ Full Virtualization و Paravirtualization ، باستثناء أنها تحتاج إلى دعم الأجهزة. من خلال الاعتماد على امتدادات الأجهزة الخاصة بهندسة x86 ، يتم التعامل مع جزء كبير من الحمل الزائد الناتج عن محاكات ومحاكاة عمليات الإدخال / الإخراج وإرشادات الحالة التي يتم تنفيذها داخل نظام تشغيل ضيف.


يمكن استخدام نظام التشغيل غير المعدل للتعامل مع طلبات الوصول إلى الأجهزة والعمليات المميزة والمحمية والتواصل مع الجهاز الظاهري حيث سيتم استخدام دعم الأجهزة للمحاكاة الافتراضية.


تتضمن أمثلة الأجهزة التي تدعم المحاكاة الافتراضية AMD's V Pacifica و Intel VT Vanderpool.



الميزات:

  • لا يلزم تغيير نظام التشغيل الضيف.
  • حمل منخفض جدا لبرنامج Hypervisor
  • دعم الأجهزة ضروري



5. الافتراضية على مستوى النواة


يقوم بتشغيل نواة Linux مختلفة ويرى الجهاز الظاهري المرتبط كعملية مساحة مستخدم على المضيف الفعلي بدلاً من استخدام برنامج Hypervisor. نتيجة لذلك ، فإن إدارة عدة أجهزة افتراضية على مضيف واحد أمر بسيط. للاتصال بين الجهاز الظاهري ونواة Linux الرئيسية ، يتم استخدام برنامج تشغيل للجهاز.


تتطلب المحاكاة الافتراضية دعم المعالج (Intel VT أو AMD - v). حاويات العرض والتنفيذ للأجهزة الافتراضية هي إصدارات معدلة لعملية QEMU. تشبه المحاكاة الافتراضية على مستوى Kernel افتراضية الخادم من نواحٍ عديدة.


تتضمن الأمثلة Kernel Virtual Machine و User-Mode Linux (UML) (KVM)


الميزات:

  • ليست هناك حاجة لبرامج إدارية متخصصة.
  • بالكاد النفقات العامة


محددات:

  • دعم الأجهزة ضروري



6. الافتراضية على مستوى النظام أو نظام التشغيل


يستخدم مثيل واحد من نواة نظام التشغيل لتشغيل بيئات متعددة ومنفصلة منطقيًا. يُعرف أيضًا باسم "نهج kernel المشترك" لأن نواة نظام التشغيل المضيف مشتركة بين جميع الأجهزة الظاهرية. على أساس مفهوم جذر التغيير "الجذور".


أثناء التمهيد ، يبدأ chroot. تستخدم النواة أنظمة ملفات الجذر لتحميل برامج التشغيل وتنفيذ مهام تهيئة النظام المبكرة الأخرى. يواصل النظام تهيئة النظام وتكوينه داخل نظام الملفات هذا بعد التبديل إلى نظام ملفات جذر مختلف باستخدام الأمر chroot لتركيب نظام ملفات على القرص كنظام ملفات الجذر النهائي.


يتم توسيع هذه الفكرة من خلال آلية chroot للمحاكاة الافتراضية على مستوى النظام. من خلال القيام بذلك ، يكون النظام قادرًا على تشغيل خوادم افتراضية بمجموعات مستقلة من العمليات التي تعمل فيما يتعلق بأدلة جذر نظام الملفات الخاصة بها.


القدرة على تشغيل أنظمة تشغيل مختلفة على أنظمة افتراضية مختلفة هي التمييز الأساسي بين المحاكاة الافتراضية على مستوى النظام والخادم. تحدث افتراضية الخادم عندما يمكن أن يكون للخوادم المختلفة أنظمة تشغيل مختلفة ، بما في ذلك إصدارات مختلفة من نفس نظام التشغيل ، على عكس المحاكاة الافتراضية على مستوى النظام ، والتي تتطلب مشاركة جميع الخوادم الافتراضية في نفس النسخة من نظام التشغيل.



تتضمن الأمثلة FreeVPS و Linux Vserver و OpenVZ.


الميزات:

  • أخف بكثير من الآلات الكاملة (بما في ذلك النواة)
  • يمكن أن تستوعب الكثير من الخوادم الافتراضية
  • تعزيز السلامة والعزلة
  • عادةً ما تتضمن المحاكاة الافتراضية لنظام التشغيل القليل من النفقات العامة أو بدونها.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنه الاستفادة من موازنة الحمل الديناميكية للحاويات بين العقد والمجموعات.

إن تقنية النسخ عند الكتابة (CoW) على مستوى الملف ممكنة مع ظاهرية نظام التشغيل ، وهي أكثر كفاءة في استخدام المساحة ، وأسهل في التخزين المؤقت ، وأسهل نسخًا احتياطيًا للبيانات من أنظمة النسخ عند الكتابة على مستوى الكتلة.



محددات:

  • يمكن إيقاف جميع الخوادم الافتراضية عن طريق مشكلات kernel أو برنامج التشغيل.


مع جني المزيد من المؤسسات لفوائد المحاكاة الافتراضية ، أصبحت الخوادم الافتراضية بالفعل مكونًا مهمًا في النظام البيئي الهجين الحديث. وبذلك نكون قد شرحنا لكم  أنواع المحاكاة الافتراضية المختلفة للخادم في شبكة الكمبيوتر وما هي ابرز ميزاتها

أحدث أقدم