معرفی hyper_v

hyper_v چیست و چه کاربردی دارد ؟ تکنولوژی های مجازی سازی امروزه به عنوان یک مسئله کلیدی در فناوری اطلاعات محسوب می شوند که در سالهای اخیر دیتا سنتر ها به سمت استفاده از این تکنولوژی ها در ساختار سرویس های خود حرکت کرده اند. چند سالی هست که پیشرفت سعودی صنعت CPU ها و حافظه ها خیلی فراتر از پیشرفت سیستم عامل ها بوده است و سیستم عامل ها به تنهایی قادر به پشتیبانی از این تکنولوژی ها بصورت تمام و کمال را ندارند.

سیستم عامل ها در بیشتر اوقات تنها ۲۰ درصد از کارایی CPU و حافظه را به خود اختصاص می دهند و مابقی این امکانات بلا استفاده باقی می ماند این همان زمانی بود که مجازی سازی سرورها به میان آمد. فناوری مجازی سازی سرورها به این معناست که شما می توانید چندین سیستم عامل سرور را بصورت کاملا ایزوله و جدا از هم بر روی یک دستگاه سرور سخت افزاری قرار دهید به گونه ای که از تمامی منابع سخت افزاری شما بصورت بهینه استفاده شود و کارایی سرور شما به حداکثر برسد.

با توجه به اینکه مجازی‌سازی بر روی یک سخت‌افزار خاص اجرا می شود، در اکثر اوقات شکل نرم‌افزاری دارد. از جمله شرکت‌هایی که در زمینه تولید سیستم‌های مجازی مشغول به کارند می توان شرکت مایکروسافت با نرم افزار hyper_v و یا سیستم‌های مبتنی بر هسته لینوکس از جمله  VMware ESX را نام برد.

مزایای مجازی سازی

استفاده از هر یک از این نرم افزارها مزایا و امکانات خود را دارد. اما بطور کلی مزایای مجازی‌سازی شامل موارد ذیل است:

1. کاهش هزینه خرید تجهیزات سخت‌افزاری
2. متمرکز سازی سخت افزاری و نرم افزاری
3. کاهش هزینه‌های جاری نظیر برق، نگهداری، تعمیرات
4. کاهش گرمای تولیدی توسط دستگاه‌ها
5. عدم نیاز به فضای زیاد به نسبت حالت های سنتی
6. استفاده از بیشترین ظرفیت تجهیزات سخت‌افزاری
7. جابجایی راحت
8. پشتیبان‌گیری راحت از اطلاعات
9. تسریع امور به خاطر وجود بالقوه دستگاه‌ها و عدم نیاز به صرف زمان برای خرید، نصب و آماده‌سازی
10. امکان تنظیم و نصب سرورها و تجهیزات مجازی با استفاده از الگو و کپی برداری

معرفی سرویس hyper_v در ویندوز سرور ۲۰۱۲

نرم افزار hyper_v را می توان به عنوان یک هدیه از طرف شرکت مایکروسافت به تمامی کاربران این غول نرم افزاری دانست. شرکت مایکروسافت از سال ۲۰۰۵ با نرم افزار Microsoft Virtual Server روند مجازی سازی خود را آغاز و در نهایت با ارائه نسخه ۳ از نرم افزار Hyper-V درسال ۲۰۱۲ به نقطه تکامل خود رسانده است. hyper_v نیز مانند تمامی محصولات مایکروسافت دارای ویژگیهای مشترکی با محصولات دیگر مانند رابط گرافیکی و همچنین سادگی در کاربرد می باشد. مایکروسافت در بدو معرفی سرویس Hyper-V ادعا کرد که می خواهد در صنعت مجازی سازی نیز به عنوان شماره یک دنیا مطرح شود.

نرم افزار hyper_v را می توان بعد از نصب ویندوز سرور ۲۰۱۲ براحتی در قالب یکی از نقش های قابل اضافه در این سیستم عامل محبوب نصب کرد. این نرم افزار توانایی نصب، اجرا و مدیریت انواع ماشین‌های مجازی مبتنی بر سیستم عامل‌های مختلف را به روی یک سخت‌افزار مشخص دارا می باشد. از مزایای برجسته این بستر مجازی ساز می توان به مهاجرت آسان یک سرور، همسانسازی سرور های میزبان و همچنین مجازی سازی سنگین‌ترین کارها با حجم بار کاری بسیار زیاد را نام برد و به جرات می توان گفت که هیچ یک از محصولات حال حاضر بازار سرعت و تواناییhyper_v را در مجازی سازی واقعی یک ویندوز عرضه نکرده است. حال بیشتر به بررسی امکانات این محصول قدرتمند می پردازیم:

مهاجرت زنده (Live Migration) در hyper_v

 مهاجرت زنده فرآیند انتقال یک ماشین مجازی از یک هسته به هسته دیگر یدون نیاز به خاموشی و یا توقف سرویس ها در سیستم عامل میهمان می باشد. hyper-v با استفاده از این تکنولوژی جدید انتقال اطلاعات موجود در رم سرور را به صورت صفحه به صفحه به سرور مقصد انتقال و بعد از گرفتن مالکیت هارد دیسک در سرور مقصد قرار می دهد و سپس اطلاعات رم را مجددا بازخوانی می کند. این همان نکته ای است که باعث عدم نیاز به خاموش شدن و یا توقف در سرویس دهی سیستم میهمان می گردد .مدیران شبکه براحتی می توانند به کمک این امکان بدون اینکه خللی در جریان کاری VM پیش بیاید و یا بدون درگیر کردن فعالیت های کاری سازمان و سرورها، بتوانند سرورهای خود را ارتقا و یا حتی سرویس کنند.

حافظه رم پویا (Dynamic Ram, smart paging):

 این سرویس که از نسخه ۲۰۰۸ نرم افزار hyper_v شروع شده است تا ماشین های مجازی در صورت نیاز از حافظه و یا فضای ذخیره‌سازی بیشتری که در دسترس است استفاده کنند. همچنین تخصیص حافظه رم به‌صورت پویا و آنلاین از یک ماشین مجازی به ماشین‌مجازی دیگر امکان پذیر است. همچنین در Smart paging می‌تواند فضای دیسک ذخیره‌سازی اطلاعات روی یک ماشین مجازی را به‌صورت حافظه رم مجازی استفاده کرده و به صورت موقت به یک ماشین مجازی تخصیص دهد.

هنگامی که یک ماشین مجازی شروع به کار می‌کند یا ری‌استارت می‌شود و مقدار حافظه رم کافی برای پشتیبانی از آن وجود ندارد و حافظه رم اصلی نمی‌تواند از ماشین‌های مجازی دیگر، مقدار حافظه مورد نیاز را تأمین کند، از Smart Paging به جای حافظه رم استفاده می‌شود تا هنگامی که حافظه رم کافی از سوی دیگر ماشین‌های مجازی تأمین شود و در این مدت کارایی سیستم کاهش نیابد و نرخ دسترسی به دیسک فیزیکی دچار افت نشود.

مجوز نصب (License):

زمانی که شما از نسخه استاندارد ویندوز ۲۰۱۲ استفاده می‌کنید به شما مجوز دو نسخه ماشین مجازی نیز داده می‌شود. در صورتی که شما از نسخه datacenter استفاده کنید به تعداد نامحدود اجازه استفاده از سرور ۲۰۱۲ مجازی را خواهید داشت. در نسخه Windows 2012 R2 Datacenter تمام ماشین‌های مجازی ۲۰۱۲ ی که ایجاد می‌شوند بصورت پیشفرض activate می‌باشند و دیگر نیازی نیست که شما آنها را activate کنید. البته این در صورتی است که میزبان آنها که این ماشین‌های مجازی بر روی آن قرار گرفته است activate باشند.

وجود نسخه مشابه در ویندوز ۸:

 یکی دبگر از مهم‌ترین مزیت‌های این تکنولوژی برای مدیران شبکه و افرادی که به صورت مجازی سرورهای شبکه خود را تفکیک کرده‌اند هماهنگی کامل نسخه ویندوز ۸ نرم افزار hyper_v با نسخه استفاده شده در ویندوز سرور ۲۰۱۲ است. همچنین کاربران سیستم های عامل و نرم افزارهای ماکروسافت نیازی به صرف وقت جهت یادگیری مسائل پایه‌ای این نرم افزار ندارد.

شما می توانید قبل از شروع به طراحی یک بستر مجازی‌ به صورت واقعی تمامی مراحل پیاده سازی پروژه را به صورت آزمایشی اجرا کنید و با نصب سیستم عامل‌های مورد نیاز و نرم‌افزارهای کاربردی شبکه در کامپیوتر شخصی خود به تست و رفع اشکال زیرساخت IT اقدام کنید و سپس پس از بررسی تمامی مسائل در زمانی مناسب تمامی ماشین‌های مجازی را به سرورهای میزبان اصلی Hyper-V انتقال دهید. در نسخه ۸ ویندوز سایر قابلیت‌های مجازی‌سازی نظیر امکان ثبت وضعیت ماشین مجازی (Snap-shot)، اشتراک فایل، افزودن آنی (Hot Plug) حافظه رم، پردازنده، منابع ذخیره‌سازی مثل نسخه قبل وجود دارند.

محیط کاربری آسانتر (User Interface):

 شاید برای تمام مدیرانی که با ساختار مجازی کار کرده اند کپی کردن از سیستم مدیریت ساختار مجازی به درون کنسول ماشین مجازی یکی از سختی‌های کارکردن با ساختار مجازی می‌باشد. دلیلی که نیازی به این قابلیت در بعضی از سازمان‌ها دیده نمی‌شود. مساله امنیت ماشین‌های مجازی اینکه انتقال فایل به کنسول ماشین مجازی بصورت copy/paste می‌تواند ناقض امنیت سیستم باشد. اما در بعضی از موارد بیشتر مدیران شبکه برای اینکه بتوانند این کارها را انجام دهند به ماشین مجازی remote desktop می‌زنند و کار خود را انجام می‌دهند.

مایکروسافت در نسخه جدید این قابلیت را دلخواه کرده است. یعنی شما می‌تواند بوسیله RDS قابلیت‌هایی مانند RDP را در اتصال به ماشین مجازی بوسیله کنسول hyper-v داشته باشید. در Hyper-V جدید این قابلیت بصورت دلخواه می‌تواند فعال یا غیر فعال شود. در صورت فعال کردن enhanced VM interaction شما از پشتیبانی کامل از صدا، عکس‌، فایل‌ها و فولدرها، همچنین copy/paste کردن کلمات با حفظ فرمت قبلی را خواهید داشت. همچنین بصورت کامل می‌توانید از کارت‌های هشمند و USB redirection نیز استفاده کنید. مایکروسافت تمام قابلیت‌های RDP را در این رابط کاربری جدید گنجانده است.

خط فرمان Powershell:

 مهندسین شبکه با استفاده از خط فرمان قدرتمند مایکروسافت یعنی PowerShell می‌توانند کنترل تمامی عملکردهای این بستر مجازی را بدست بگیرند. می‌توان Hyper-V را از راه دور و از طریق اسکریپت‌های نوشته شده یا دستورات خط فرمان که در ابزار PowerShell 3.0 اجرا می‌شوند، مدیریت و کنترل کرد.

 نسل دوم ماشین های مجازی (Second Generation):

در ساختار جدید VM های Hyper-v می‌توانید نسخه این ماشین‌های مجازی را نسل اول و یا نسل دوم انتخاب کنید. ماشین‌های مجازی نسل اول همان ماشین‌های مجازی هستند که در نسخه قبلی استفاده می‌شدند. اما ماشین‌های مجازی نسل دوم به همراه آخرین نسخه ویندوز سرور معرفی شده‌اند. ماشین‌های مجازی نسل دوم بر اساس UEFI کار می‌کنند. در حالی که ماشین‌های مجازی نسل اول بر پایه BIOS کار می‌کنند. فقط در  Windows 2012 R2, Windows 8.1 می‌توانید از نسل دوم استفاده کنید. در استفاده از ماشین‌های مجازی نسل دوم از Secure Boot نیز پشتیبانی می‌شود. که باعث می‌شود سخت افزارهای کمتری نیاز به شبیه سازی باشد.

کمبود سخت افزار

با یک نگاه به Device Manager در هر دو نسخه می‌توانید این کمتر بودن سخت افزارها را مشاهده کنید. مثلا در تمام ماشین‌های مجازی امروزی پورت‌های PS/2 ، پورت‌های سریال و یا قابلیت‌های سخت افزاری که عمدتا استفاده ای ندارند، پشتیبانی می‌شود. در نسل اول باید این شبیه سازی صورت گیرد. به دلیل اینکه سیستم عامل نمی‌داند که در محیطی مجازی در حال استفاده می‌باشد. و سرور میزبان باید نهایت شرایط سخت افزاری را برای او فراهم کند تا بتواند سروری را در محیط مجازی اجرا کند.

در حقیقت برای اینکه به ماشین مجازی بفهمانیم که محیط سخت افزاری است نیاز به شبیه سازی سخت افزارها باشد. این مشکل در نسخه جدید ویندوز حل شده است. چون زمانی که یک Windows 2012 R2/ 8.1 را برای ماشین مجازی استفاده می‌کنید می‌داند که در محیطی مجازی استفاده می‌شود. و نیازی به شبیه سازی بسیاری از سخت افزارها ندارد. به همین خاطر این سیستم‌ها سازگاری بسیار بیشتری با محیط‌های مجازی دارند. در نسل دوم ماشین‌های مجازی تغییری در کارایی ایجاد نشده است. اما در این نسل به شما اجازه داده می‌شود تا از SCSI VHD(X) سیستم را بوت کنید. پس دیگر به IDE نیازی ندارید به همین خاطر فرآیند نصب سیستم عامل تا ۵۰ درصد و فرآیند بوت سیستم عامل تا ۲۰ درصد سریعتر انجام می‌شود.

ویژگی جدید فرمت مخصوص مایکروسافت VHDX:

همانطور که می دانید در ورژن جدید hyper_v فرمت VHD به فرم جدیدی بنام VHDX تغییر پیدا کرده است. که از مزایای این فرمت می توان موارد زیر را نام برد:

• پشتیبانی از ظرفیت ذخیره سازی دیسک سخت مجازی تا ۶۴ ترابایت.
• حفاظت در مقابل از بین رفتن داده در زمان قطع برق با ورود به بروز رسانی به ساختار ابرداده VHDX.
• توانایی بالا در بازیابی اطلاعات، پارتیشن و فایل های خراب.
• استفاده از نسخه نصب شده نرم‌افزارهای کاربردی خود تحت فرم VHDXو صرفه جویی در وقت.
• در آخر امکان انتقال کامل یک سرور مجازی یا کامپیوتر واقعی و تبدیل اطلاعات و سیستم عامل آن به صورت مجازی وجود دارد.

جمع بندی

هیچ یک از ویژگی‌ها و امکاناتی که در بالا به آن‌ها اشاره کردیم، دلیل بر بهتر بودن hyper_v نیستند. و نمی‌توان گفت که Hyper-V بهترین راهکار پیش ‌رو است. اما این ویژگی‌ها آن را به یک جایگزین بسیار جذاب و قدرتمند تبدیل کرده‌اند. به خصوص که Hyper-V با ویندوز سرور ۲۰۱۲ به‌صورت یکپارچه ارائه شده است و مدیران سیستم و شبکه می‌توانند با استفاده از ابزارهای مدیریتی ویندوز، hyper_v را پیکربندی و راهبری کنند.

به همین دلیل است که VMware و دیگر محصولات مجازی‌سازی و ذخیره‌سازی اطلاعات در بازار باید نسبت به Hyper-V نگران و بدبین باشند. مایکروسافت نه‌تنها موفق شده است توجه جامعه کاربران ویندوز را نسبت به hyper_v جلب کند. بلکه توانسته است قابلیت‌های نرم‌افزارش را در قالبی که برای مدیران سیستم آشنا و دوستانه است، جای دهد. اگر قابلیت‌های کلاود عمومی و خصوصی نیز به محصولات مایکروسافت اضافه شوند. پیش‌بینی می‌شود که استقبال از Hyper-V بیشتر شده. و تعداد مجوزهای فروخته شده از نرم‌افزار VMware تا حدود زیادی کم شود.