مجازی سازی با Hyper v

مایکروسافت همزمان با انتشار سیستم‌عامل سرور ویندوز 2012، پلتفرم مجازی‌سازی Hyper-V خود را نیز به‌روزرسانی کرد. این نرم‌افزار که نسل سوم آن عرضه شده است، رایگان بوده و به دو صورت نصب می‌شود یا همراه با ویندوز سرور ۲۰۱۲ یا در قالب یک بسته  قابل نصب جداگانه. Hyper-V  شامل ویژگی‌ها و امکاناتی است که شما باید پیش از این برای به‌دست آوردن و استفاده از آن‌ها هزینه پرداخت می‌کردید. در حقیقت مایکروسافت Hyper-V را به عنوان یک امتیاز ویژه به کاربران سیستم‌عامل سرور خود هدیه می‌دهد تا آن‌ها را به استفاده از این سیستم‌عامل ترغیب کند. حتی Hyper-v امکاناتی را به همراه دارد که توسط دیگر ابزارهای Hypervisor به هیچ عنوان قابل دسترسی نیستند (مانند مهاجرت از یک سرور به سرور دیگر بدون نیاز به اشتراک‌گذاری و تبادل اطلاعات میان این دو سرور). Hyper-V از ویژگی‌های دسترسی بالا و تداومی (Resiliency) میزبان‌ها نظیر همانند‌سازی (Replication) یک سرور به صورت آف‌‌سایت به خوبی پشتیبانی می‌کند. همچنین می‌تواند برخی از کارها و عملیات‌ها را بسیار بهتر و کامل‌تر از سکوهای مجازی‌سازی VMware و Citrix فارغ از سیستم‌عامل (ویندوز دسکتاپ، لینوکس، ویندوز سرور و...) انجام دهد. به این مزایا، رایگان بودن این ابزار را نیز اضافه کنید. Hyper-V بخشی از مجوز ویندوز سرور 2012 است و می‌تواند روی یک سخت‌افزار مشخص، انواع ماشین‌های مجازی مبتنی بر سیستم‌عامل‌های دیگر را میزبانی کرده و با استفاده از یک محیط یکپارچه در ویندوز سرور 2012، یک مدیریت سراسری و مرتب را برای سخت‌افزار و ماشین‌های مجازی تعریف شده فراهم کند.

در این مقاله، نگاهی کلی به Hyper-V 2012 خواهیم انداخت و مهم‌ترین ویژگی‌ها و امکانات تازه این ابزار برای استفاده‌ شرکت‌های تجاری کوچک و متوسط بازار را بررسی خواهیم کرد. بسیاری از ویژگی‌های تازه Hyper-V هم‌اکنون در دیگر سکوهای مجازی‌سازی نیز یافت می‌شوند اما به اعتقاد من Hyper-V اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا مایکروسافت توسعه‌دهنده آن است و این سکو را به‌صورت ساده و ارزان در سیستم‌عامل سرور خود گنجانده و به‌صورت یک بسته یکپارچه ارائه می‌کند. این ویژگی به‌صورت بالقوه برای سازمان‌ها صرفه‌جویی در هزینه‌ها را به همراه خواهد داشت و مدیران سیستم را از جهت سازگاری با سیستم‌های ویندوزی مطمئن می‌کند.

بیشترین، بزرگ‌ترین و ارزان‌ترین VM

در حال حاضر Hyper-V به‌طور قابل توجهی می‌تواند تعداد بیشتری میزبان مجازی را نسبت به محصولات مشابه پشتیبانی کند. با استفاده از آن می‌توانید روی یک سرور فیزیکی، سنگین‌ترین کارها را با حجم بار کاری بسیار زیاد، مجازی‌سازی کنید. Hyper-V هم روی ویندوز سرور 2012 و هم به‌صورت مستقل می‌تواند حداکثر از 320 هسته پردازنده و چهار ترابایت حافظه رم پشتیبانی کند و هر میزبان مجازی نیز می‌تواند طوری پیکربندی شود که روی 64 پردازنده مجازی و یک ترابایت حافظه رم اجرا شود. میزان فضای دیسک‌ مجازی برای هر میزبان مجازی نیز می‌تواند 64 ترابایت باشد (این ظرفیت با فرمت جدید VHXD درایوهای مجازی در ویندوز سرور 2012 به‌دست آمده است). با این مشخصات، به‌طور مثال روی یک Hyper-V می‌توان حداکثر 1024 ماشین مجازی را تعریف و اجرا کرد.

یکی از علت‌هایی که هم ویندوز سرور 2012 و هم Hyper-V از ظرفیت و تعداد پردازنده زیادی پشتیبانی می‌کنند و قابلیت مدیریت تعداد بیشتری ماشین مجازی را دارند، به پشتیبانی از قابلیت Non-Uniform Memory Architecture  برمی‌گردد. سیستم‌های غیریکنواخت (مبتنی‌بر NUMA) ، حافظه رم را به صورت بلوک‌هایی محلی (با دسترسی سریع) به پردازنده‌های خاص برای افزایش کارایی اختصاصی می‌دهند. این قابلیت باعث می‌شود که مقدار حافظه‌ای که باید به ماشین مجازی تعلق بگیرد، محدود شود و این موضوع، یک نقطه ضعف است. در Hyper-V از ویژگی جدید NUMA برای جبران این محدودیت استفاده می‌شود که به ماشین‌های مجازی اجازه می‌دهد، براساس حافظه تخصیص‌یافته به گره‌های مختلف، بتوانند از میزان حافظه بیشتری نسبت به حافظه از پیش تعریف شده برای یک ماشین مجازی استفاده کنند. این قابلیت باعث افزایش کارایی ماشین‌های مجازی می‌شود که توسط Hypervisor (مدیر ماشین مجازی) تعریف شده‌اند. بنابراین اگر شما ماشین‌های مجازی تعریف کرده‌اید که به حافظه بیشتری نسبت به آن چیزی که تخصیص داده شده است نیاز ندارند، می‌توانید قابلیت NUMA را غیرفعال کنید.

این سطح از پشتیبانی و ظرفیت در Hyper-V جدید در مقایسه با Hyper-V روی ویندوز سرور ۲۰۰۸  نگارش R2 قابل توجه و بسیار بیشتر است و حتی در مقایسه با محصول VMware’s vSphere 5 نیز یک ظرفیت بیشتر شمرده می‌شود. مزیت واقعی این ویژگی‌های جدید Hyper-V هنگامی مشخص می‌شود که روی ویندوز سرور 2012 با محیط و ابزارهای مدیریتی این سیستم‌عامل یکپارچه شده و توسط مدیر سیستم مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین می‌توان Hyper-V را از راه دور و از طریق اسکریپت‌های نوشته شده یا دستورات خط فرمان که در ابزار PowerSell 3.0 اجرا می‌شوند، مدیریت و کنترل کرد.

آن‌چیزی که اهمیت «رایگان» بودن این ابزار مجازی‌سازی را بیشتر می‌کند، این است که برخلاف نسخه رایگان VMware’s ESXi، نسخه رایگان Hyper-V Hypervisor  از تمام ظرفیت‌ها، قابلیت‌ها و امکانات روی ویندوز سرور 2012 پشتیبانی می‌کند و محدودیتی برای آن در استفاده از پردازنده یا حافظه تعریف نشده است. Hyper-V Server 2012 از تمام ویژگی‌های یک نسخه مدیریت ماشین‌های مجازی (Hypervisor) پشتیبانی می‌کند و از تمام قابلیت‌های مدیریتی روی ویندوز سرور 2012 می‌توان استفاده کرد. اگر شما تصمیم ندارید ویندوز سرور 2012 را روی سیستم خود نصب کنید یا نمی‌خواهید از مجوز آن برای تعریف یک ماشین مجازی استفاده کنید و می‌خواهید ماشین‌های مجازی را روی نسخه‌های قدیمی‌تر ویندوز مانند ویندوز سرور 2008، ویندوز7، ویندوز 8 نسخه دسکتاپ و سیستم‌عامل‌های دیگر مشابه مانند لینوکس و... نصب کنید و از امکانات مجازی‌سازی دسکتاپ آن‌ها یا ابزار مدیریتی مایکروسافت بهره ببرید، به Hyper-V Server 2012 نیاز خواهید داشت.

حتی اگر شما از ابزارهای مدیریتی مایکروسافت مانند System Center 2012 استفاده می‌کنید و تمایل دارید خیلی ساده و راحت با ابزار مدیریتی Hyper-V در ویندوز سرور 2012 کار کنید، دیگر نیازی به استفاده از ابزارها و محیط‌های مدیریتی مجازی‌سازی دیگر ندارید(زیرا ابزار مدیریتی Hyper-V کامل و دارای قابلیت‌هایی است که برای یک کاربر معمولی کافی است). حتی در این وضعیت مهم نیست که چه سیستم‌عاملی روی ماشین مجازی تعریف شده، نصب شده است. اگر تمایل دارید تعداد زیادی ماشین مجازی مشابه هم روی یک سرور Hyper-V تعریف و مستقر کنید، با استفاده از ابزار PowerShell و اسکریپت‌هایی که وجود دارد، می‌توانید یک پیکربندی یکسان را روی تمامی ماشین‌های مجازی اعمال کنید و از انجام تمامی کارهای پیکربندی به‌صورت دستی خودداری کنید. حتی می‌توانید برای نگه‌داری و تعمیر ماشین‌های مجازی از اسکریپت‌ها استفاده کنید. به عنوان مثال، می‌توانید اسکریپتی بنویسید که مجموعه‌ای از ماشین‌های مجازی خاموش را از روی یک سرور در ساعت غیر اوج کاری به روی سرور دیگری برای صرفه‌‌جویی بیشتر انرژی منتقل کند. Hyper-V Manager همان شکل و شمایل و تجربه کار کردن را به شما القا می‌کند که دیگر ابزارهای مدیریتی ویندوز دارند (البته این ابزار در ویندوز سرور 2012 همانند رابط کاربری گرافیکی ویندوز8 است) .

این ابزار یک ویزارد دارد که می‌توانید بیشتر کارهای یک ماشین مجازی مانند ساخت یک ماشین یا دیسک مجازی جدید، Import و Export کردن ماشین‌های مجازی، تنظیمات پاسخ‌گویی و همانند‌سازی یا انتقال یک ماشین مجازی از روی یک دستگاه ذخیره‌سازی فیزیکی به یک دستگاه ذخیره‌سازی فیزیکی دیگر را به کمک آن انجام دهید ..

 دو ویژگی پویا

Hyper-V از دو ویژگی پویا در هنگام تعریف و اضافه‌کردن ماشین‌های مجازی استفاده می‌کند. این دو ویژگی، تخصیص پویای حافظه و فضای ذخیره‌سازی در هنگام راه‌اندازی آن‌ها است. به این‌صورت که می‌توانید به ماشین‌های مجازی مجوز بدهید تا در صورت نیاز از حافظه و فضای ذخیره‌سازی بیشتری که در دسترس است، استفاده کنند. VHD پویا امکان تعریف یک اندازه مشخص برای حافظه و فضای دیسک ماشین‌های مجازی به صورت نرم‌افزاری را فراهم می‌کند اما اجازه می‌دهد که ماشین‌های مجازی براساس میزان مصرف مورد نیاز خود، فضای بیشتری از دیسک فیزیکی را استفاده و اطلاعات بیشتری را روی آن ذخیره کنند. ویژگی تخصیص پویای حافظه رم در Hyper-V از ویندوز 2008 R2 شروع شده است و معادل آن در نرم‌افزار VMware با نام «Overprovisioning» شناخته می‌شود؛ اگرچه این دو در نحوه کار تفاوت‌ اندکی با یکدیگر دارند. این ویژگی در Hyper-V 2012 به نام « Smart Paging» شناخته می‌شود. به هر حال Hyper-V می‌تواند حافظه رم را به‌صورت پویا از یک ماشین مجازی به ماشین‌مجازی دیگر، تخصیص بدهد و براساس بار کاری که ماشین‌های مجازی دارند، Hypervisor مقدار حافظه تخصیص داده شده به هر ماشین مجازی را تغییر دهد. اما از سوی دیگر  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.