▷ ما هي المحاكاة الافتراضية وما الغرض منها

لا شك في أن المحاكاة الافتراضية كانت واحدة من أعظم التطورات في الحوسبة. هذا يعطينا إمكانية وجود العديد من أنظمة التشغيل داخل بعضها البعض وبالتالي توفير المال وموارد الأجهزة.

بفضل المحاكاة الافتراضية ، تمكنت الشركات من تحسين مواردها التكنولوجية وإنفاق الأموال ، وقبل كل شيء ، المساحة المادية. في هذه المقالة ، سنحاول تقسيم أكبر قدر ممكن حول هذه التقنية وسنتعرف على المزايا التي تقدمها لنا.

فهرس المحتويات

كانت إمكانية وجود نظام تشغيل Mac أو Linux داخل Windows أمرًا لم نتخيله قبل بضع سنوات. من ناحية أخرى ، في الوقت الحاضر الشيء الغريب هو العكس تمامًا خاصة عند التحدث عن الشركات الاستشارية أو التي تقدم خدمات الويب من خلال الخوادم البعيدة.

ما هي الافتراضية

يمكننا القول أن تقنية المحاكاة الافتراضية تدور حول إنشاء نسخة افتراضية أو غير مادية لنظام تشغيل أو منصة أجهزة بفضل البرنامج. لذلك ، عندما نقوم بالافتراضية ، فإن ما نقوم به حقًا هو أخذ الموارد التي ستحصل عليها الآلة المادية: وحدة المعالجة المركزية ، وذاكرة الوصول العشوائي ، والقرص الصلب ، واللوحة الأم ، والشبكة ، وكل شيء يتكون من جهاز كمبيوتر ومحاكاة باستخدام برنامج مثبت بدوره. داخل نظام تشغيل يعمل على جهاز مادي.

يُطلق على هذا المورد أو الأداة القادرة على تحويل كمبيوتر مادي إلى سطور افتراضية من التعليمات البرمجية Hypervisor أو VMM (Virtual Machine Monitor). بفضل هذا البرنامج ، يمكننا تجريد الموارد المادية لجهاز الكمبيوتر الخاص بنا وتكرارها بحيث ، بالإضافة إلى استخدامها من قبل نظام التشغيل الحقيقي الخاص بنا ، يمكن أيضًا استخدامها بواسطة نظام تشغيل آخر بطريقة مناسبة. هذا يعني أن لدينا قرص صلب بسعة 500 جيجا بايت ، يمكننا أن نطلب من هذا البرنامج إنشاء قرص صلب افتراضي 60 جيجا منه لنظام Windows آخر. أو أن 4 غيغابايت من ذاكرة RAM الخاصة بنا تذهب إلى هذا Windows الظاهري.

ولكن هذا لا ينتهي هنا ، لا يمكننا فقط تثبيت نظام تشغيل Windows ثانٍ وثالث أو أكثر على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا ، ولكن يمكننا أيضًا أن يكون لدينا كمبيوتر خادم موجود في مكان آخر (خادم بعيد) والوصول إلى أنظمة التشغيل الافتراضية التي تم تثبيتها من خلالها شبكة الإنترنت. هذه هي الفائدة والقوة الحقيقية للمحاكاة الافتراضية.

الاختلافات بين نظام التشغيل الفعلي والظاهري

للأغراض العملية ، إذا قمنا بتثبيت نظام تشغيل افتراضي من خلال البرنامج ، فسوف نحصل عمليا على نفس الوظائف الموجودة في نظام التشغيل الفعلي. الجانب السلبي الوحيد هو أن هذا النظام سيستخدم موارد المعدات المادية ، وبالتالي سيتم تخفيض أدائه.

عندما نقوم بتشغيل كمبيوتر بنظام تشغيل فعلي ، يوفر القرص الثابت أداة يمكن من خلالها تشغيل هذا النظام ، MBR. لن يتمكن نظام التشغيل الظاهري بأي حال من الأحوال من البدء لأن هذا ، على الرغم من وجوده أيضًا على نفس الجهاز ، يتم تغليفه في ملف ، في نظر نظامنا ، هو دليل بيانات مشترك وحديث.

أنواع المحاكاة الافتراضية

هناك أنواع مختلفة من المحاكاة الافتراضية ، أو بالأحرى إجراءات مختلفة لمحاكاة موارد معينة.

الخادم أو الأجهزة الافتراضية

هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا في بيئة خادم الشركة. العملية هي إنشاء خوادم افتراضية أصغر. يتمثل الإجراء في إنشاء خوادم افتراضية صغيرة مختلفة أو تلك التي تستخدم موارد قليلة في خادم مادي أكبر ومع أجهزة قوية. بهذه الطريقة ، تشترك هذه الأجهزة ، بغض النظر عن بعضها البعض ، في موارد الأجهزة لتعمل بكفاءة.

في هذه الطريقة ، سيتحكم Hypervisor في المعالج وذاكرة الوصول العشوائي والقرص الصلب وبقية المكونات للسماح بتشغيل أنظمة تشغيل افتراضية مختلفة في نفس الوقت على نفس الجهاز. وقد تميز هذا قبل وبعد في الشركات المخصصة لتقديم خوادم الاستضافة وأنواع أخرى لشركات العملاء الأخرى.

• التوفير في الأجهزة: لن يكون من الضروري شراء مواد مادية لكل جهاز. سنقوم فقط بصرف الأموال على الخادم. قابلية التوسع: لإنشاء آلات جديدة ، سيتعين علينا فقط زيادة عدد هذه الأجهزة والحصول على عناصر مادية جديدة.

البرامج الافتراضية أو نظام التشغيل

هذه هي الطريقة التي نستخدمها نحن مستخدمي أجهزة كمبيوتر سطح المكتب في الغالبية العظمى من الحالات. تتمثل الطريقة في تخصيص جهاز كمبيوتر رئيسي لإنشاء واحدة أو أكثر من البيئات الافتراضية مع تثبيت أنظمة التشغيل عليه.

باستخدام جهاز كمبيوتر مادي ، نقوم بإنشاء نظام أساسي يسمح ، على سبيل المثال ، بتنفيذ نظام تشغيل Linux ضمن نظام تشغيل Windows 10. سيحتوي نظام Linux على خصائص فريق حقيقي ، حيث يتم أخذ أجهزته المختلفة مباشرة من موارد الأجهزة المادية المتاحة.

المحاكاة الافتراضية للشبكة

من خلال هذه الطريقة يمكننا إنشاء شبكات مادية في شبكات افتراضية لمراقبة مجموعة من الأجهزة المتصلة ببعضها البعض. وبهذه الطريقة يمكننا إعادة إنشاء شبكة مادية باستخدام برنامج سيكون مسؤولًا أيضًا عن إدارة الاتصال البيني بين الموارد المتصلة المختلفة.

• سنقوم بزيادة معدلات نقل البيانات: في حالة عدم وجود قيود مادية التوفير في المواد المادية: بفضل الاتصالات الافتراضية ، لن نحتاج إلى توفير أسلاك مادية مخصصة لكل جهاز. باستخدام واجهة ذات عرض كافٍ مثل الألياف الضوئية ، لن تواجهنا مشكلة في نقل جميع البيانات الافتراضية عبر اتصال فعلي واحد. قابلية التوسع: كما هو الحال في التقنيات السابقة ، يضمن ذلك إمكانية تحسين الموارد بشكل أفضل.

التخزين الظاهري

باستخدام طريقة المحاكاة الافتراضية هذه ، يتم إنشاء موارد تخزين متعددة ، ويتم توزيعها عادةً وتوزيعها عبر الشبكة. من خلال وجود العديد من هذه الوحدات وليس واحدة فقط ، سيكون من الممكن الوصول إليها في وقت واحد أو بشكل منفصل. بهذه الطريقة ، سيكون الوصول إلى البيانات بواسطة أجهزة متعددة أكثر كفاءة وأسرع بكثير مما لو كان لدينا محرك أقراص ثابتة كبير واحد متاح لأجهزة متعددة. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح تنفيذ محركات أقراص فلاش SSD بزيادة هذا الأداء بشكل كبير. المزايا الموجزة هي كما يلي:

زيادة السرعة: سيكون الوصول إلى البيانات أسرع عندما يتم تقسيم الوحدات.

• قابلية تطوير أفضل: عندما نريد زيادة المساحة ، سيكون علينا فقط شراء وحدات جديدة تاركين الوحدات الموجودة لدينا بالفعل. زيادة الكفاءة: لن تكون هناك أوقات انتظار حيث أن المعلومات المتاحة مقسمة والوصول إليها مباشر ودون انتظار الإدارة التلقائية للموارد: سيتم التحكم في مزامنة وإدارة هذه الموارد بواسطة بروتوكولات الاتصال أو TCP / IP أو تلك التي تستخدم واجهات مختلفة مثل SAS أو RAID.

التمثيل الافتراضي للذاكرة

المفهوم هو نفسه تمامًا للتخزين الافتراضي. الفكرة هي إنشاء ذاكرة وظيفة مشتركة من خلال توزيع على الشبكة لأجهزة الكمبيوتر المختلفة لاستخدامها. يوفر نفس الفوائد مثل تخزين الشبكة.

المحاكاة الافتراضية لسطح المكتب

باستخدام طريقة المحاكاة الافتراضية هذه ، نقوم بإنشاء جهاز بنظام تشغيل يمكن للمستخدمين الآخرين الاتصال به عن بُعد والحصول على سطح المكتب لهذا الخادم من موقع آخر. المزايا:

• موقع مركزي: سيكون من الضروري فقط أن يكون لديك جهاز كمبيوتر بنظام تشغيل واحد ، حيث يمكن للعديد من المستخدمين الاتصال عن بعد. التوفير في تراخيص البرنامج الأمن: بهذه الطريقة ستكون الملفات محمية بشكل أفضل مما لو كانت على أجهزة كمبيوتر منفصلة.

برنامج المحاكاة الافتراضية

كما هو الحال في جميع الحالات ، سيكون لدينا برامج افتراضية مدفوعة ومجانية أيضًا.

برامج الدفع:

• VMware: مملوكة من قبل شركة EMC Corporation هي واحدة من أهم الأدوات والأكثر تقدمًا في السوق. Hyper-V: هو برنامج Hypervisor المملوك لشركة Microsoft وسنوفره مجانًا إذا حصلنا على ترخيص لخادم Windows أو Windows 10 Pro Parallels: برنامج آخر من أشهر البرامج المدفوعة. أنها تتيح كلا من البرامج والأجهزة الافتراضية. Virtuozzo: متوفر بشكل تقليدي على Linux ، وقد عاد إلى Windows في عام 2005.

البرامج المجانية:

• فيرتثلبوإكس: هو أشهر برنامج مفتوح المصدر وأيضًا الأكثر استخدامًا. تم تطوير VirtualBox ، الذي طورته Oracle ، لأنظمة Windows و Mac و Linux وهو قادر أيضًا على إضفاء الطابع الافتراضي على جميع أنظمة تشغيل Virtual PC هذه: وهي مملوكة أيضًا لشركة Microsoft ومتاحة لإصدارات Windows XP و Vista و 7 Xen: تم تطويرها بواسطة جامعة كامبريدج برنامج مفتوح المصدر متاح لنظام التشغيل Linux و Unix OpenVZ: برنامج مفتوح المصدر آخر متوافق فقط مع إصدارات Linux ، لكل من المضيفين والظاهري. KVM: أداة افتراضية أخرى لنظام التشغيل Linux

مزايا استخدام المحاكاة الافتراضية

مزايا استخدام المحاكاة الافتراضية كثيرة. بعض من أهمها ما يلي:

• تخفيض التكلفة: يعد توفير التكاليف من أهم المزايا. بفضل المحاكاة الافتراضية ، سنتجنب شراء الأجهزة أو التراخيص لمزيد من أنظمة التشغيل. كفاءة عمل أكبر: بفضل مشاركة الموارد وقياسها في عناصر مختلفة مشتركة على الشبكة ، فإن كفاءة الوصول إلى البيانات أو الموارد تكون أسرع بكثير. استهلاك أقل للطاقة: يرتبط هذا بشكل مباشر بعدد المعدات المتصلة بشبكة كهربائية. إذا كان لدينا معدات افتراضية ، فلن يكون هناك سوى استهلاك النظام الأساسي الذي يدعم الأنظمة الأخرى. تحسين الأمان: إن توصيل المعدات المادية بشبكة يزيد من احتمال تعطل البيانات. بواسطة الخادم والتخزين الافتراضية ، يتم تقليل هذه المخاطر بشكل كبير. حاجة أقل للصيانة: لا تحتوي الآلة الافتراضية على مكونات مادية لذلك لا يمكنها الفشل. إمكانية الاستنساخ: إذا كان لديك جهاز افتراضي ، يمكننا استنساخ ذلك عدة مرات كما نريد أو نحتاج إلى تثبيت أي شيء إضافي. قابلية النقل: مثل النقطة السابقة ، إذا قمنا باستنساخ جهاز ، فيمكنك تعيينه إلى خادم آخر إذا كنت بحاجة إلى البحث عن أجهزة مخصصة.

مساوئ المحاكاة الافتراضية

لم يكن الأبيض موجودًا أبدًا لو لم يكن هناك أسود. كما هو الحال في جميع الأشياء ، هناك أيضًا بعض العيوب في استخدام طريقة المحاكاة الافتراضية:

• مرحلة التعلم: أحد الموضوعات التي يجب التغلب عليها هو معرفة كيفية استخدام برامج المحاكاة الافتراضية بدقة. يجب أن يعرف الموظفون الذين يستخدمون هذه الطريقة تمامًا إمكانية استخدام أدوات المحاكاة الافتراضية واستخدامها ، وإلا فإن كل شيء سينتهي بكارثة. زيادة التكلفة الأولية: لاستضافة العديد من الأجهزة ، سيكون من الضروري تخصيص الموارد لكل منها. لذلك ، من الضروري الاستثمار في برامج قوية ربما لا تمتلكها الشركة في البداية. زيادة حالات فشل السلسلة: إذا فشل جهاز الكمبيوتر الذي يعمل كخادم جهاز افتراضي ، فستكون جميع هذه الأجهزة معطلة ، لذلك يؤدي الفشل إلى انخفاض كبير في الأداء.

بشكل عام ، تعد المحاكاة الافتراضية أداة ممتازة مفيدة جدًا للشركات وللمستخدمين الذين يتعين عليهم اختبار التطبيق وممارسة تكوين الشبكة دون الحاجة إلى المعدات المادية.

نوصي أيضًا بما يلي:

هل تريد إنشاء Windows افتراضي ؟ سنرى قريبا كيف نفعل ذلك. نأمل أن تكون هذه المقالة قد ساعدتك على فهم أفضل للمحاكاة الافتراضية.