مقدمة في الأجهزة الافتراضيةVirtual machines Introduction

• إنشاء بيئة كمبيوتر افتراضية تعمل على جهاز كمبيوتر حقيقي.
  
  
• استخدام مكونات كمبيوتر واحد بدلًا من عدة كمبيوترات وتحسين الاستفادة منها.
  
  
• تسهيل إدارة وصيانة الأجهزة والبرامج وتسريع تثبيتها.
  
  
• استخدام الأجهزة الافتراضية لتجربة البرامج وتطويرها وإجراء الاختبارات.
  
  
• تحسين الأمان والحماية لأنظمة التشغيل والبيانات المخزنة.
  
  
• استخدام البرامج المطلوبة للعمل دون الحاجة لإجراء تعديلات كبيرة على النظام الرئيسي.
  
  
• تحسين استخدام الموارد بشكل أفضل مما يؤدي إلى توفير الوقت والمال.
  
  
• عزل الأنظمة الافتراضية لحمايتها من التأثير السلبي للنظام الرئيسي الموجود على الجهاز.
  

Full virtualization الافتراضية الكاملة:
تتمثل هذه الآلية الافتراضية في تشغيل نظام تشغيل كامل بشكل مستقل داخل البيئة الافتراضية دون اشتراط تعديل نظام التشغيل الضيف كي يستخدم واجهات خاصة بالمشرف الافتراضي. تُوفَّر له بيئة عتاد افتراضية؛ والأداء يعتمد على العتاد والموارد والتنفيذ.

Paravirtualization الافتراضية الجزئية:
يعرف نظام التشغيل الضيف أو برامج تشغيله أنه يعمل في بيئة افتراضية، ويستخدم واجهات للتعاون مع المشرف الافتراضي لتحسين بعض العمليات. لا تعني تقسيم نظام المضيف إلى أجزاء، وقد تكون هذه الواجهات مدعومة أصلًا داخل الضيف الحديث.

فيمكن القول أن:

• Full virtualization: نوع من أنواع التشغيل الافتراضي الذي يسمح بتشغيل نظام تشغيل كامل على البرنامج الافتراضي بما في ذلك كافة المكونات التي يحتاج إليها النظام الأصلي، دون اشتراط تعديل نظام التشغيل الضيف لهذا الغرض.
  
  

• Paravirtualization: تعاون بين الضيف والمشرف الافتراضي عبر واجهات معروفة للطرفين؛ وليس تشغيل عدة أنظمة ضيفة داخل آلة افتراضية واحدة. يمكن استخدام واجهات شبه افتراضية إلى جانب افتراضية العتاد.

• الأداء المتدهور: يمكن لتشغيل أجهزة افتراضية متعددة على مضيف واحد أن يتسبب في منافسة على الموارد وتقليل الأداء حيث يتعين على برنامج Hypervisor إدارة تخصيص الموارد مثل وحدة المعالجة المركزية والذاكرة والتخزين لكل جهاز افتراضي، وقد يتسبب ذلك في انخفاض الأداء مقارنةً بتشغيل التطبيقات مباشرةً على تلك الموارد.
  
  

• الحاجة إلى سعة تخزين كبيرة: تتطلب الأجهزة الافتراضية مساحة تخزين كبيرة، وهذا قد يشكل تحديًا للمؤسسات ذات سعة التخزين المحدودة، خاصةً إذا كانت تعمل على تشغيل عدد كبير من الأجهزة الافتراضية وتخزين كميات كبيرة من البيانات.
  
  

• المخاوف الأمنية: قد تتعرض الأجهزة الافتراضية للتهديدات الأمنية مثل البرامج الضارة والاختراق؛ لأنه في حال تم اختراق جهاز افتراضي واحد فمن المحتمل أن ينتشر إلى الأجهزة الافتراضية الأخرى على نفس المضيف المادي؛ مما يؤدي إلى اختراق أمني أكبر.
  
  

• التعقيد: يمكن أن تزيد المحاكاة الافتراضية من تعقيد بيئة تكنولوجيا المعلومات؛ مما يتطلب معرفة وخبرة متخصصة لإدارتها وصيانتها، ويمكن أن يكون هذا تحديًا للمؤسسات ذات موارد تكنولوجيا المعلومات المحدودة.
  
  

• تكاليف الترخيص: تتطلب بعض برامج المحاكاة الافتراضية وأنظمة التشغيل رسوم ترخيص والتي يمكن أن تضيف تكاليف كبيرة إلى ميزانية تكنولوجيا المعلومات الخاصة بالمؤسسة، وقد تكون رسوم الترخيص للبرامج التي تعمل داخل الأجهزة الافتراضية أعلى من تلك التي تعمل على الأجهزة المادية.
  
  

• الاعتماد على المضيف: يعتمد أداء الأجهزة الافتراضية على المضيف الفعلي الذي تعمل عليه، فإذا واجه المضيف بعض المشاكل مثل فشل الأجهزة مثلًا فقد يؤثر ذلك على جميع الأجهزة الافتراضية المستضافة عليه؛ مما يتسبب في تعطيل العمل وتوقفه.

• زيادة الاستفادة من موارد الأجهزة المادية: يمكن من خلال الأنظمة الافتراضية تشغيل عدة أنظمة افتراضية على جهاز مادي واحد؛ مما يعزز من استخدام موارد الأجهزة ويقلل من حاجة الحصول على خوادم فعلية إضافية.

• سهولة النشر: يمكن نشر وتكوين الأجهزة الافتراضية بسرعة؛ مما يُسهّل على المؤسسات إطلاق تطبيقات وخدمات جديدة، ويُمكن المطورين من اختبار وتطوير التطبيقات الجديدة دون التأثير على أنظمة الإنتاج أو الأنظمة الأساسية.

• تحسين التعافي من الكوارث: يمكن نسخ واستعادة الأجهزة الافتراضية بسهولة؛ مما يُسهّل على المؤسسات استعادة البيانات المفقودة أو التعامل مع أعطال الأجهزة، كما يُمكن نقل الأجهزة الافتراضية إلى جهاز مادي آخر في حال وقوع كارثة.

• المرونة وقابلية التوسع: يمكن نقل الأجهزة الافتراضية وتغيير حجمها بسهولة؛ مما يُمكّن المؤسسات من الاستجابة للطلبات والمتطلبات المتغيرة، ويُمكّنها أيضًا من نقل التطبيقات والخدمات بين الأجهزة الفعلية؛ مما يُيسّر إدارة السعة وتحسين الأداء.

• العزل والأمان: توفر المحاكاة الافتراضية طبقة إضافية من العزل بين الأجهزة الظاهرية؛ مما يُيسّر تأمين التطبيقات والبيانات الحساسة، ويُمكّن أيضًا عزل التطبيقات والخدمات عن بعضها البعض؛ مما يُقلل من خطر انتشار الاختراقات الأمنية من جهاز افتراضي إلى آخر.

• التوفير في التكاليف: تساهم الأجهزة الافتراضية في تقليل التكاليف للمؤسسات حيث تُقلل الحاجة إلى خوادم فعلية إضافية وتكاليف الأجهزة المادية والصيانة المرتبطة بها وتقليل استهلاك الطاقة اللازمة لتشغيلها.

• سهولة الإدارة والصيانة: تُيسّر الأجهزة الافتراضية إدارة وصيانة البنية التحتية لتقنية المعلومات حيث تقلل من الحاجة إلى التكوين اليدوي وتُقلل من مخاطر الأخطاء البشرية، كما تُيسّر أيضًا أتمتة عمليات تكنولوجيا المعلومات وتحسين الكفاءة العامة.