در دنیای امروز که فناوری اطلاعات با سرعت زیادی در حال رشد است، اصطلاح ماشین مجازی (Virtual Machine یا VM) زیاد شنیده می شود. بسیاری تصور می کنند ماشین مجازی فقط مخصوص متخصصان آی تی است، اما واقعیت این است که این فناوری کاربردی حتی برای کاربران معمولی هم مفید است. ماشین مجازی به شما کمک می کند بدون نیاز به چندین دستگاه فیزیکی، چند سیستم عامل مختلف را روی یک سخت افزار اجرا کنید. در این مقاله از صفر تا صد ماشین مجازی را بررسی می کنیم، کاربردها، مزایا و معایب آن را توضیح می دهیم و در ادامه ارتباط آن با فناوری VMware را هم مرور می کنیم.
ماشین مجازی (VM) چیست؟
ماشین مجازی یا Virtual Machine نرم افزاری است که عملکرد یک کامپیوتر واقعی را شبیه سازی می کند. به زبان ساده، شما می توانید در یک کامپیوتر، چند سیستم عامل مختلف مثل ویندوز، لینوکس یا مک نصب و اجرا کنید، بدون اینکه روی سیستم عامل اصلی تغییری ایجاد شود.
هر ماشین مجازی درست مانند یک سیستم واقعی، پردازنده، رم، هارد و حتی کارت شبکه دارد. این منابع از سخت افزار اصلی کامپیوتر گرفته می شوند و بین ماشین های مجازی تقسیم می شوند. مدیریت این تقسیم منابع توسط نرم افزاری به نام هایپروایزر (Hypervisor) انجام می شود که نقش اصلی در ایجاد و اجرای ماشین های مجازی دارد.
انواع ماشین مجازی
ماشین های مجازی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: ماشین های مجازی سیستم و ماشین های مجازی فرایند
- ماشین های مجازی سیستم که به آنها هایپروایزر نیز گفته می شود، مستقیم روی سخت افزار فیزیکی نصب می شوند و چندین سیستم عامل میهمان را اجرا می کنند. نمونه های معروف این نوع شامل VMware ESXi و Microsoft Hyper-V هستند.
- ماشین های مجازی فرایند روی یک سیستم عامل میزبان نصب می شوند و اپلیکیشن ها و فرایندهای خاصی را اجرا می کنند. ماشین مجازی جاوا (JVM) نمونه معروفی از این نوع است.
هایپروایزر چیست؟
هایپروایزر نرم افزاری است که ماشین های مجازی را ایجاد و مدیریت می کند. دو نوع اصلی دارد:
- نوع اول (Bare Metal): مستقیم روی سخت افزار نصب می شود و کارایی بالایی دارد. مثال آن VMware ESXi و Hyper-V Server است.
- نوع دوم (Hosted): روی یک سیستم عامل نصب می شود و بیشتر برای استفاده شخصی مناسب است. نمونه آن VMware Workstation و VirtualBox است.
کاربردهای ماشین مجازی
- ماشین های مجازی در حوزه های مختلف فناوری و حتی استفاده های روزمره کاربرد زیادی دارند. یکی از مهم ترین موارد، اجرای چند سیستم عامل روی یک کامپیوتر است. مثلا می توانید همزمان ویندوز و لینوکس را روی یک دستگاه داشته باشید.
- از ماشین مجازی برای ایجاد محیط تست نرم افزارها نیز استفاده می شود. توسعه دهندگان می توانند اپلیکیشن های خود را در سیستم عامل های مختلف آزمایش کنند، بدون اینکه خطری برای سیستم اصلی وجود داشته باشد.
- در بخش دیتاسنترها و سرورها، VM ها به بهینه سازی منابع سخت افزاری کمک می کنند و باعث صرفه جویی در هزینه و انرژی می شوند.
- یکی دیگر از کاربردهای مهم، افزایش امنیت است. با استفاده از ماشین مجازی می توان نرم افزارهای مشکوک یا وب سایت های ناامن را در یک محیط ایزوله اجرا کرد تا آسیبی به سیستم اصلی وارد نشود.
- VM ها نیز امکان اجرای برنامه های قدیمی روی سیستم عامل های جدید را فراهم می کنند. علاوه بر این، برای آموزش و یادگیری نیز بسیار مفید هستند چون کاربر می تواند بدون نگرانی از خراب شدن سیستم اصلی، محیط های مختلف را تجربه کند.
ارتباط ماشین مجازی با VMware
وقتی صحبت از ماشین مجازی می شود، یکی از اولین نام هایی که به ذهن می آید VMware است. این شرکت آمریکایی از پیشگامان فناوری مجازی سازی است و محصولات متنوعی مثل VMware Workstation، VMware ESXi و VMware vSphere را برای ساخت و مدیریت ماشین های مجازی ارائه کرده است.
اگر می خواهید بیشتر با VMware و مزایا و معایب آن آشنا شوید می توانید مقاله مربوط به VMware را بخوانید.
مزایای ماشین مجازی
- صرفه جویی در هزینه خرید سخت افزار و کاهش مصرف انرژی
- استفاده بهینه از منابع سیستم (CPU، رم، هارد و …)
- انعطاف پذیری بالا برای نصب و اجرای سیستم عامل ها و نرم افزارهای مختلف
- مقیاس پذیری آسان؛ امکان افزایش یا کاهش منابع اختصاص داده شده
- قابلیت جابجایی ماشین های مجازی بین سرورهای مختلف
- امنیت بیشتر با ایزوله سازی هر ماشین مجازی از دیگری
- امکان ایجاد نسخه پشتیبان (Snapshot) و بازگردانی سریع سیستم
معایب ماشین مجازی
- نیاز به سخت افزار قوی برای اجرای همزمان چند VM
- مصرف زیاد منابع مثل رم و پردازنده
- کاهش سرعت و performance نسبت به اجرای مستقیم روی سخت افزار
- پیچیدگی در راه اندازی و مدیریت در مقیاس بزرگ
- هزینه بالای لایسنس برخی نرم افزارهای مجازی سازی
- احتمال بروز مشکلات سازگاری با بعضی نرم افزارها یا سخت افزارها
ماشین مجازی در دیتاسنترها
یکی از مهم ترین کاربردهای ماشین مجازی در دیتاسنترها و سرویس های ابری است. شرکت های بزرگ به جای خرید صدها سرور فیزیکی، از ماشین های مجازی استفاده می کنند تا روی یک سرور قدرتمند، ده ها یا حتی صدها سرور مجازی داشته باشند. این کار علاوه بر کاهش هزینه ها، مدیریت منابع را ساده تر و کارایی سرورها را افزایش می دهد.
ماشین مجازی برای کاربران خانگی
ماشین های مجازی فقط مخصوص دیتاسنترها نیستند و کاربران معمولی هم می توانند از آنها بهره ببرند. مثلا اگر بخواهید سیستم عامل لینوکس را در کنار ویندوز امتحان کنید، یا نرم افزارهای ناشناخته و قدیمی را بدون آسیب به سیستم اصلی اجرا کنید، ماشین مجازی بهترین گزینه است.
نرم افزارهای معروف ماشین مجازی
برای استفاده از ماشین های مجازی، نرم افزارهای مختلفی وجود دارد. VMware یکی از پیشگامان این صنعت است که محصولات متنوعی برای سازمان ها و کاربران شخصی ارائه می دهد.
VirtualBox محصول رایگان و متن باز شرکت اوراکل است که محبوبیت زیادی بین کاربران دارد. Microsoft Hyper-V نیز در ویندوز سرور و نسخه های حرفه ای ویندوز 10 و 11 در دسترس است. در دنیای لینوکس هم KVM یک راهکار قدرتمند و متن باز برای مجازی سازی محسوب می شود.
ماشین مجازی یا Virtual Machine یکی از فناوری های مهم دنیای امروز است که به ما امکان می دهد چندین سیستم عامل و محیط کاری مختلف را روی یک سخت افزار اجرا کنیم. این فناوری به کمک هایپروایزر مدیریت می شود و کاربردهای گسترده ای از تست نرم افزار گرفته تا میزبانی سرورهای ابری دارد. هرچند ماشین مجازی به سخت افزار قوی نیاز دارد و مقداری منابع بیشتری مصرف می کند، اما مزایای آن باعث شده جایگاه ویژه ای در دنیای فناوری پیدا کند.
سوالات متداول
بعضی نرم افزارها مثل VirtualBox رایگان هستند، اما محصولات حرفه ای مانند VMware یا Parallels معمولا نیاز به خرید لایسنس دارند.
ماشین مجازی به صورت واقعی منابع سخت افزاری را تقسیم می کند و یک سیستم عامل کامل اجرا می کند. شبیه ساز فقط محیطی مشابه شبیه سازی می کند. کانتینرها هم سبک تر هستند و سیستم عامل میزبان را به اشتراک می گذارند، اما VM ها ایزوله تر و کامل ترند.
به طور کلی بله، ولی برای اجرای روان چند VM همزمان نیاز به سخت افزار قدرتمند، مخصوصا CPU و رم بالا دارید.
بله، چون محیط آن از سیستم اصلی جداست. حتی اگر یک ماشین مجازی آلوده به ویروس شود، تاثیری روی سیستم عامل اصلی ندارد.
بسته به نیاز متفاوت است. برای کاربران خانگی VirtualBox یا VMware Workstation مناسب هستند، اما برای سازمان ها و دیتاسنترها نرم افزارهایی مانند VMware ESXi و Hyper-V کاربرد حرفه ای تری دارند.
