आधुनिक वर्चुअलाइजेशन तकनीकों का विश्लेषण

वर्तमान में, वर्चुअलाइजेशन तकनीक लोकप्रियता में बढ़ रही है। और यह कोई संयोग नहीं है - कंप्यूटर की कंप्यूटिंग शक्ति बढ़ रही है। प्रौद्योगिकियों के विकास के परिणामस्वरूप, छह-, आठ- और सोलह-कोर प्रोसेसर दिखाई देते हैं (और यह सीमा नहीं है)। कंप्यूटर इंटरफेस का थ्रूपुट बढ़ रहा है, साथ ही भंडारण प्रणालियों की क्षमता और जवाबदेही भी। नतीजतन, ऐसी स्थिति उत्पन्न होती है कि एक भौतिक सर्वर पर ऐसी क्षमता होने के कारण, संगठन में (एंटरप्राइज़ में) ऑपरेटिंग सभी सर्वरों को आभासी वातावरण में स्थानांतरित करना संभव है। यह आधुनिक वर्चुअलाइजेशन तकनीक का उपयोग करके किया जा सकता है।

वर्चुअलाइजेशन प्रौद्योगिकियां अब बड़े उद्यमों (संगठनों) के आधुनिक आईटी बुनियादी ढांचे के प्रमुख घटकों में से एक बन रही हैं। वर्चुअलाइजेशन तकनीक के उपयोग के बिना कंपनी के नए सर्वर नोड के निर्माण की कल्पना करना मुश्किल है। ऐसी लोकप्रियता के परिभाषित कारक, कुछ नुकसानों के बावजूद, पैसे और समय की बचत के साथ-साथ उच्च स्तर की सुरक्षा और व्यावसायिक प्रक्रियाओं की निरंतरता सुनिश्चित करना शामिल हैं।

यह लेख आधुनिक वर्चुअलाइजेशन तकनीक, इसके फायदे और नुकसान का विश्लेषण प्रदान करता है। यह भी माना जाता है कि आधुनिक वर्चुअलाइजेशन सिस्टम और वर्चुअल वातावरण बनाने के दृष्टिकोण हैं।

आधुनिक दृश्य को विभिन्न तरीकों से समझा जा सकता है। उदाहरण के लिए, वर्चुअलाइजेशन का मतलब है कि आप एक फॉर्म का कुछ ले सकते हैं और इसे दूसरे फॉर्म की तरह बना सकते हैं। कंप्यूटर वर्चुअलाइजेशन का मतलब है कि आप एक कंप्यूटर को एक साथ कई कंप्यूटर या पूरी तरह से अलग कंप्यूटर बना सकते हैं।

वर्चुअलाइजेशन को उस स्थिति को भी कहा जाता है जब कई कंप्यूटरों को एक अलग कंप्यूटर के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। इसे आमतौर पर सर्वर क्लस्टर या ग्रिड कंप्यूटिंग के रूप में जाना जाता है।

वर्चुअलाइजेशन एक नया विषय नहीं है; वास्तव में, यह पहले ही चार दशक से अधिक पुराना हो चुका है। आईबीएम ने 1960 के दशक में मेनफ्रेम कंप्यूटर के विकास के साथ वर्चुअलाइजेशन के महत्व को पहचान लिया। उदाहरण के लिए, सिस्टम / 360 ™ मॉडल 67 ने वर्चुअल मशीन मॉनीटर (वीएमएम) के माध्यम से सभी हार्डवेयर इंटरफेस को वर्चुअलाइज किया। कंप्यूटिंग युग के भोर में, ऑपरेटिंग सिस्टम को पर्यवेक्षक कहा जाता था। जब एक ऑपरेटिंग सिस्टम को दूसरे ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलाना संभव हो गया, तो हाइपरविजर शब्द दिखाई दिया (यह 1970 के दशक में पेश किया गया था)।

VMM सीधे मुख्य हार्डवेयर पर चलता है, जिससे आप कई वर्चुअल मशीन (VM) बना सकते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक वर्चुअल मशीन का अपना ऑपरेटिंग सिस्टम हो सकता है।

वर्चुअलाइजेशन का एक और उपयोग एक प्रोसेसर का अनुकरण करना है। यह तथाकथित पी-कोड (या छद्म-कोड) मशीन है। पी-कोड एक मशीन भाषा है जो एक वर्चुअल मशीन पर चलती है, असली हार्डवेयर पर नहीं। पी-कोड 1970 के दशक की शुरुआत में जाना गया। इसका उपयोग करते हुए, पास्कल प्रोग्राम को पी-कोड में संकलित किया गया और फिर पी-कोड वर्चुअल मशीन पर निष्पादित किया गया।

वर्चुअलाइजेशन के एक नए पहलू को टीम वर्चुअलाइजेशन या बाइनरी वर्चुअलाइजेशन कहा जाता है। इस मामले में, मुख्य उपकरणों के भौतिक आदेशों के लिए आभासी टीमों का अनुवाद (अनुवादित) किया जाता है। यह आमतौर पर गतिशील रूप से होता है। चूंकि कोड निष्पादन योग्य है, यह एक कोड सेगमेंट में अनुवाद करता है। यदि ब्रांचिंग होती है, तो एक नया कोड सेगमेंट उठाया जाता है और उसका अनुवाद किया जाता है।

जब वर्चुअलाइजेशन किया जाता है, तो इसे लागू करने के कई तरीके हैं, जिनकी मदद से एब्स्ट्रक्शन के विभिन्न स्तरों के माध्यम से समान परिणाम प्राप्त किए जाते हैं। प्रत्येक विधि के अपने फायदे और नुकसान हैं, लेकिन मुख्य बात यह है कि उनमें से प्रत्येक आवेदन के क्षेत्र के आधार पर अपनी जगह पाता है।

हम यह मान सकते हैं कि हार्डवेयर इम्यूलेशन द्वारा सबसे जटिल वर्चुअलाइजेशन प्रदान किया गया है। इस पद्धति में, ब्याज के हार्डवेयर का अनुकरण करने के लिए मेजबान सिस्टम पर एक हार्डवेयर वीएम बनाया जाता है।

अनुकरण का एक और दिलचस्प उपयोग हार्डवेयर इम्यूलेशन है, जिसमें एम्बेडेड सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर का संयुक्त विकास होता है। इस पद्धति में, ब्याज के हार्डवेयर का अनुकरण करने के लिए मेजबान सिस्टम पर एक हार्डवेयर वीएम बनाया जाता है।


हार्डवेयर इम्यूलेशन आवश्यक हार्डवेयर का अनुकरण करने के लिए VM का उपयोग करता है।

वास्तविक हार्डवेयर उपलब्ध होने की प्रतीक्षा करने के बजाय, एम्बेडेड सॉफ़्टवेयर डेवलपर सॉफ़्टवेयर को विकसित करने और परीक्षण करने के लिए वर्चुअल हार्डवेयर का उपयोग कर सकते हैं।

हार्डवेयर उत्सर्जन के साथ मुख्य समस्या ऐसे वातावरण में कार्यक्रम निष्पादन में एक महत्वपूर्ण मंदी है। चूंकि प्रत्येक टीम को बुनियादी हार्डवेयर पर मॉडलिंग करनी चाहिए, इसलिए जब अनुकरण करना आम हो तो 100 का कारक धीमा हो जाता है। हालांकि, हार्डवेयर इम्यूलेशन के महत्वपूर्ण फायदे हैं। उदाहरण के लिए, हार्डवेयर इम्यूलेशन का उपयोग करके, आप ARM प्रोसेसर वाले सिस्टम पर PowerPC® के लिए डिज़ाइन किए गए अपरिवर्तित ऑपरेटिंग सिस्टम को नियंत्रित कर सकते हैं। आप कई वर्चुअल मशीन भी प्रबंधित कर सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक अलग प्रोसेसर का अनुकरण करेगा।

पूर्ण (हार्डवेयर) वर्चुअलाइजेशन , या "देशी" वर्चुअलाइजेशन, वर्चुअलाइजेशन का एक और तरीका है। यह मॉडल एक वर्चुअल मशीन मैनेजर (हाइपरवाइजर) का उपयोग करता है जो अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम और सिस्टम हार्डवेयर के बीच संचार करता है।


पूर्ण वर्चुअलाइजेशन अंतर्निहित हार्डवेयर को साझा करने के लिए एक हाइपरविजर का उपयोग करता है।

अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम (ओएस) और हार्डवेयर के बीच बातचीत एक हाइपरविजर के माध्यम से होती है। हाइपरविज़र के अंदर एक निश्चित सुरक्षा स्थापित और कॉन्फ़िगर की जानी चाहिए, क्योंकि मुख्य हार्डवेयर ओएस से संबंधित नहीं है, लेकिन हाइपरविज़र द्वारा साझा किया गया है। बड़े उद्यम प्रणालियों का निर्माण करते समय, यह आमतौर पर हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन होता है जिसका उपयोग किया जाता है। इसी समय, VMware, IBM और Microsoft जैसे बड़े विक्रेता Intel VT (VT-x), AMD-V हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन तकनीकों पर आधारित अपने वर्चुअलाइजेशन प्लेटफ़ॉर्म विकसित कर रहे हैं।

Paravirtualization एक और लोकप्रिय तरीका है जिसमें पूर्ण वर्चुअलाइजेशन के साथ कुछ समानताएं हैं। यह विधि मुख्य हार्डवेयर तक पहुंच साझा करने के लिए हाइपरविजर का उपयोग करती है, लेकिन वर्चुअलाइजेशन कोड को ऑपरेटिंग सिस्टम में ही एकीकृत करती है। यह दृष्टिकोण किसी भी पुनर्संयोजन या अवरोधन की आवश्यकता को समाप्त करता है, क्योंकि ऑपरेटिंग सिस्टम स्वयं वर्चुअलाइजेशन प्रक्रिया में सहयोग करते हैं।


Paravirtualization अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ प्रक्रिया को साझा करता है।

Paravirtualization को हाइपरविजर के लिए अतिथि OS को बदलना होगा, और यह विधि का एक दोष है। हालांकि, paravirtualization उच्च प्रदर्शन प्रदान करता है, लगभग एक वास्तविक प्रणाली की तरह। एक ही समय में, पूर्ण वर्चुअलाइजेशन के साथ, एक ही समय में विभिन्न ऑपरेटिंग सिस्टम का समर्थन किया जा सकता है। लेकिन paravirtualization का एक निश्चित नुकसान सीमित ओएस का समर्थन माना जा सकता है। चूंकि ओएस के कर्नेल कोड में परिवर्तन करने की आवश्यकता है, जो हमेशा कुछ ओएस की बंद प्रकृति के कारण संभव नहीं है।

ज्ञात हाइपरविजर्स में से, हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन के साथ paravirtualization, Xen और इसकी शाखाओं (Citrix XenServer, XCP) का उपयोग करता है।

ऑपरेटिंग सिस्टम स्तर वर्चुअलाइजेशन। यह तकनीक सीधे ऑपरेटिंग सिस्टम के ऊपर सर्वरों का वर्चुअलाइजेशन करती है। यह विधि एक एकल ऑपरेटिंग सिस्टम का समर्थन करती है और, सबसे सामान्य मामले में, बस स्वतंत्र वर्चुअल सर्वर (कंटेनरों) को एक दूसरे से अलग करती है। कंटेनरों के बीच एक सर्वर के संसाधनों को साझा करने के लिए, इस वर्चुअलाइजेशन के लिए ऑपरेटिंग सिस्टम के कर्नेल में परिवर्तन की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, ओपनवीजेड के साथ ऐसा ही है), लेकिन फायदा डिवाइस वर्चुअलाइजेशन के लिए "ओवरहेड" के बिना, मूल प्रदर्शन है।


ऑपरेटिंग सिस्टम स्तर वर्चुअलाइजेशन वर्चुअल सर्वर को अलग करता है।

इस दृष्टिकोण का उपयोग सोलारिस कंटेनर, फ्रीबीएसडी जेल और लिनक्स में वर्चुअज़ो / ओपनवीजेड और * बीएसडी के साथ-साथ लिनक्स कंटेनर (एलएक्ससी) में किया गया था, जिसके बारे में पहले से ही हैबे में बहुत कुछ लिखा जा चुका है।

अब हम प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास करेंगे: "हमें वर्चुअलाइजेशन की आवश्यकता क्यों है?" वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करने के वर्तमान में कई कारण हैं। शायद सबसे महत्वपूर्ण कारण तथाकथित सर्वर समेकन है। सीधे शब्दों में कहें, एक अलग सर्वर पर कई प्रणालियों को वर्चुअलाइज करने की क्षमता। यह एंटरप्राइज़ (संगठन) को कम सर्वर की उपलब्धता के कारण क्षमता, स्थान, शीतलन और प्रशासन को बचाने की अनुमति देता है। इसी समय, उपकरण से एक अमूर्तता एक महत्वपूर्ण कारक है। उदाहरण के लिए, सर्वर कभी-कभी विफल होते हैं। इसी समय, उपकरण पर लोड को फिर से वितरित करना संभव है। किसी भी हार्डवेयर के प्रति लगाव का अभाव आईटी विभाग के जीवन को सरल बनाता है और उद्यम के समय के जोखिम को कम करता है।

वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करने की एक और संभावना है कि सर्वर पर लोड निर्धारित करना शुरू में मुश्किल है। उसी समय, वर्चुअलाइजेशन प्रक्रिया तथाकथित लाइव माइग्रेशन का समर्थन करती है। लाइव माइग्रेशन OS को अनुमति देता है, जो नए सर्वर पर जाता है, और उपलब्ध हार्डवेयर पर लोड को संतुलित करने के लिए इसके अनुप्रयोग।

आधुनिक पीसी की क्षमताओं का उपयोग करके, आप किसी भी वर्चुअल सर्वर को अपने घर के कंप्यूटर पर भी आसानी से तैनात कर सकते हैं, और फिर इसे आसानी से अन्य उपकरणों में स्थानांतरित कर सकते हैं। डेवलपर्स के लिए वर्चुअलाइजेशन भी महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, वर्चुअलाइजेशन आपको कई ऑपरेटिंग सिस्टम को प्रबंधित करने की अनुमति देता है, और यदि उनमें से एक त्रुटि के कारण क्रैश हो जाता है, तो हाइपरवाइजर और अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम काम करना जारी रखते हैं। यह कर्नेल डिबगिंग को उपयोगकर्ता एप्लिकेशन डीबगिंग के समान होने देता है।

सामान्य तौर पर, वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करने के निम्नलिखित लाभों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

1. उपकरण प्राप्त करने और बनाए रखने की लागत को कम करना। आधुनिक परिस्थितियों में, लगभग हर कंपनी में हमेशा कई भूमिकाओं वाले एक या दो सर्वर होते हैं, उदाहरण के लिए, एक मेल सर्वर, एक फ़ाइल सर्वर, एक डेटाबेस सर्वर, आदि। बेशक, एक भौतिक मशीन पर, आप कई सॉफ़्टवेयर सिस्टम (सर्वर) उठा सकते हैं जो विभिन्न कार्य करते हैं। लेकिन बहुत बार ऐसे हालात होते हैं जब नए सॉफ़्टवेयर को स्थापित करने के लिए एक स्वतंत्र सर्वर यूनिट की आवश्यकता होती है। इस मामले में, आवश्यक ओएस के साथ वर्चुअल मशीन बचाव में आएगी। इसमें ऐसे मामले भी शामिल हैं जहां नेटवर्क को अपने स्वयं के सेवाओं और उनकी विशेषताओं के साथ एक दूसरे वर्चुअल सर्वर से कई स्वतंत्र होना चाहिए, जो कि स्वतंत्र नेटवर्क नोड के रूप में मौजूद होना चाहिए। एक विशिष्ट उदाहरण वीपीएस होस्टिंग सेवाएं हैं।

2. सर्वर पार्क को कम करना। वर्चुअलाइजेशन का लाभ यह है कि आप भौतिक कंप्यूटरों की संख्या को काफी कम कर सकते हैं। नतीजतन, उपकरण खोजने, खरीदने और बदलने पर कम समय और पैसा खर्च होता है। इसके साथ ही, सर्वर बेस की सामग्री के लिए आवंटित क्षेत्र कम हो जाते हैं।

3. आईटी-कर्मचारियों के कर्मचारियों को कम करना। कम भौतिक कंप्यूटरों की सेवा के लिए कम लोगों की आवश्यकता होती है। कंपनी प्रबंधन के दृष्टिकोण से, उद्यम के लिए खर्चों की एक गंभीर मद में कमी एक कमी है।

4. बनाए रखने के लिए आसान है। हार्ड ड्राइव जोड़ें या किसी मौजूदा का विस्तार करें, रैम की मात्रा बढ़ाएं, यह सब एक भौतिक सर्वर के मामले में कुछ समय लगता है। डिस्कनेक्ट करना, रैक से डिस्कनेक्ट करना, नए उपकरण कनेक्ट करना, चालू करना - वर्चुअलाइजेशन के मामले में, इन सभी कार्यों को छोड़ दिया जाता है, और ऑपरेशन कुछ ही क्लिक या प्रशासक कमांडों में कम हो जाता है।

5. क्लोनिंग और आरक्षण। वर्चुअलाइजेशन का एक और फायदा यह है कि वर्चुअल मशीन की क्लोनिंग में आसानी होती है। उदाहरण के लिए, एक कंपनी एक नया कार्यालय खोलती है। एक ही समय में, केंद्रीय कार्यालय के सर्वर बुनियादी ढांचे को मानकीकृत किया जाता है और एक ही सेटिंग्स के साथ कई सर्वर शामिल होते हैं। इस तरह के बुनियादी ढांचे को तैनात करना बस एक नए कार्यालय में एक सर्वर पर छवियों को कॉपी करने, नेटवर्क उपकरण को कॉन्फ़िगर करने और एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर में सेटिंग्स बदलने के लिए उबलता है।

अभी तक वर्चुअलाइजेशन का उपयोग नहीं कर रहे हैं?

वर्चुअलाइजेशन के बिना आईटी उद्योग की कल्पना करना अब मुश्किल है, संगठनों की सूचना प्रणालियों का विकास वर्चुअलाइजेशन प्रौद्योगिकियों के उपयोग से निकटता से जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, ये प्रौद्योगिकियां सर्वर प्रणालियों के अधिग्रहण और रखरखाव से जुड़ी लागतों को काफी कम कर सकती हैं, सूचना को बहाल करने के लिए समय कम कर सकती हैं या नए उपकरणों में समान प्रणालियों को तैनात कर सकती हैं। यदि आप अभी भी वर्चुअलाइजेशन का लाभ नहीं उठाते हैं, तो आपको अभी इसके बारे में सोचना चाहिए।
हमारी कंपनी लगभग सभी परियोजनाओं में कंटेनर वर्चुअलाइजेशन के लाभों का व्यापक उपयोग करती है। और अगर स्थिति को इसकी आवश्यकता है, तो हम पूर्ण वर्चुअलाइजेशन का भी उपयोग करते हैं। हम अनुशंसा करते हैं कि सभी उद्यमों और संगठनों के पास अपने बेड़े में कई सर्वर हैं जो इस आलेख में वर्णित प्रौद्योगिकियों के कार्यान्वयन के लिए स्विच करते हैं।

उपयोगी लेख और संसाधन:

वीएम GU.RU
सर्वर वर्चुअलाइजेशन
वर्चुअलाइजेशन तकनीकों, आर्किटेक्चर और कार्यान्वयन का अवलोकन।
वर्चुअलाइजेशन: आईटी बुनियादी ढांचे के निर्माण के लिए एक नया दृष्टिकोण