مجازی ساز KVM چیست؟ Linux kvm چه کاربردی دارد؟

Linux kvm چیست و مجازی ساز kvm چطور کار میکند؟ اصلا مجازی سازی چه معنایی دارد؟ ماشین مجازی kvm Virtualization یک مجازی ساز مبتنی بر لینوکس و مخفف Kernel-based Virtual Machine است KVM میتواند در لیست بهترین مجازی ساز سرور قرار گیرد. از جمله مزایای مجازی ساز KVM در لینوکس میتوان به پارتیشن بندی حرفه ای و توزیع منابع اشاره کرد. در ادامه این مطلب قصد داریم به محبوبترین هایپروایزر نوع یک یعنی مجازی ساز KVM بپردازیم.

مجازی ساز یا ماشین مجازی سازی یک تکنیک کاربردی در دنیای شبکه و سرورها است. به واسطه مجازی سازی می توانید چند محیط مجازی را با Virtualizor یا همان مجازی ساز روی سرور ایجاد کنید. تاریخچه مجازی سازی به سال 2006 برمیگردد. خب حالا برمیگردیم سراغ سوالمان، مجاز ساز kvm یک ماژول است که در کنار توزیع های لینوکسی ارائه شده.

در این راهنما  قصد داریم به شرح مفصل اینکه KVM یا Kernel-based Virtual Machine چیست و چه کاربردی دارد بپردازیم اما در ابتدا نیاز است درک کامل تری ازاینکه مجازی سازی چیست و چه کاربردی در دنیای سرورها دارد و همچنین به اینکه انواع فناوری های مجازی سازی کدامند بپردازیم. پس اگر شما هم از آن دسته افرادی هستید که به تکنولوژی مجازی سازی علاقمند هستید در ادامه این مطلب همراه ما باشید.

Linux kvm چیست؟

مجازی سازی یا Virtualization یک تکنیک پرکاربرد در زمینه سرورها و شبکه است. مجازی سازی در واقع به معنای ایجاد چندین محیط مجازی روی یک سرور فیزیکی است که هر کدام از این محیط ها دارای منابع و سیستم عامل مجزا هستند و این عمل باعث افزایش بهره وری، انعطاف پذیری، امنیت بیشتر و کاهش هزینه های سخت افزاری می شود.

KVM مخفف شده Kernel-based Virtual Machine، یکی از پیشروترین فناوری های مجازی سازی منبع باز مبتنی بر لینوکس است که بر روی تمام توزیع های لینوکس نصب می شود و سرورهای فیزیکی را به هایپروایزر تبدیل می کند تا بتوانند چندین ماشین مجازی (VM) را میزبانی کنند. در واقع KVM به عنوان یک ماژول هسته لینوکس در دسترس است.

KVM اولین بار در سال 2006 معرفی شد و یک سال بعد یعنی در سال 2007 در نسخه اصلی هسته لینوکس ادغام شد یعنی اگر لینوکس 2.6.20 یا جدیدتر دارید پس KVM هم دارید. این فناوری توسط کمپانی REDHAT توسعه پیدا کرده و بر اساس زیرساخت هایی چون Qemu و Libvirt عمل می کند.

مجازی ساز KVM چگونه کار میکند؟

حالا مجازی سازی چطوری انجام میشه؟ برای انجام مجازی سازی نیاز به نرم افزار خاص دارید که با نام هایپروایزر (Hypervisor) شناخته میشه. در واقع مجازی سازی اساسا یعنی ایجاد یک فرم مجازی از منابع (مانند سرور، سیستم عامل، فضای ذخیره سازی، شبکه و …)، به زبان ساده تر این فرآیند سخت افزار زیرساختی را پارتیشن بندی می کنه تا هر پارتیشن به عنوان یک ماشین مجازی مجزا، اجرا بشه و دقیقا همینجا جایی هست که هایپروایزر وارد ماجرا میشه در انتهای این راهنما به بررسی انواع هایپروایزر نیز پرداختیم.

همانطور که قبلا نیز اشاره کردیم KVM یک ماشین مجازی مبتنی بر هسته است که می تواند هر ماشین لینوکس را به هایپروایزر نوع یک (Bare-metal) تبدیل کند و این امر به توسعه دهندگان اجازه میدهد تا زیر ساخت های مورد نیاز را برای سیستم عامل های مختلف بدون نیاز به سخت افزار جدید سنجش کنند و به مدیران سرور این امکان را می دهد تا تعداد زیادی ماشین مجازی را در محیط های ابری مستقر کنند.

مزایا و معایب مجازی ساز KVM 

همانطور که هر تکنولوژی یا فناوری دارای مزایا و معایب خاص خود است پس در زیر به برخی از مزایا و معایب KVM نسبت به سایر فناوری های مجازی سازی مشابه اشاره کرده ایم:

مزایای Linux kvm

• رایگان و منبع باز است.
• معتبر و آزموده شده.
• روی تمام توزیع های لینوکس موجود است. (فقط کافیست آن را فعال کنید)
• ساختار هایپروایزر نوع یک و دو را به طور منحصر بفردی با هم ترکیب کرده است.

معایب مجازی سازی لینوکس kvm

• فقط با سیستم عامل لینوکس سازگاری دارد، چرا که مبتنی بر لینوکس است.
• در مقایسه با سایر تکنولوژی های مجازی سازی یادگیری دشوارتری دارد.

ویژگی های KVM چیست؟

با وجود مزایا و نقص ها، دسترسی و کیفیت KVM آن را به یکی بهترین متدهای مجازی ساز مبتنی بر هسته که می توانید از آن استفاده کنید تبدیل کرده است. از جمله ویژگی های KVM که باعث می شود بسیاری مدیران سرور از آن استفاده کنند می توان به موارد زیر اشاره کرد.

1- عملکرد بالا

در KVM همه سیستم عامل های مهمان عملکرد سیستم عامل میزبان یعنی لینوکس را به ارث میبرند و KVM اجازه می دهد تا مجازی سازی تا حد امکان نزدیک به سخت افزار سرور انجام شود که این امر بطرز چشمگیری تاخیر فرآیند ها را کاهش داده و عملکرد و کارایی را بالا میبرد.

2- امنیت

ماشین های مجازی که روی KVM کار می کنند از ویژگی های امنیتی سیستم عامل لینوکس از جمله SELinux برخوردارند و این امنیت بالا و ایزوله سازی آن را تضمین می کند. به زبان ساده تر می توان گفت که KVM از بافر حافظه فیزیکی استفاده نمی کند، بنابراین از هرگونه تلاش برای هک جلوگیری می کند و بافرهای USB، کیبورد و ماوس پس از انتقال داده بطور خودکار حذف می شوند.

3- ثبات

KVM از سال 2006 یعنی بیش از 15 سال است که به طور گسترده استفاده می شود و از آنجایی که open-source است کد منبع توسعه یافته ای دارد می تواند به عنوان پایه برای برنامه های کاربردی سازمانی نیز استفاده شود.

4- هزینه

از آنجایی که KVM رایگان و منبع باز است نیازی به پرداخت هزینه اضافی برای لایسنس ندارد. در مقایسه با سایر مجازی سازها تنها مجازی سازی که سرویس دهنده بابت لایسنس هزینه پرداخت می کند VMware است. از آنجایی که VMware مجازی سازی گران محسوب میشود پس برای مدیران سرور از نظر اقتصادی به صرفه نیست.

5- انعطاف پذیری

KVM انتخاب های بسیاری را در حین نصب در اختیار کاربر قرار میدهد چرا که با تنظیمات سخت افزاری مختلف کار می کند و این امر موجب می شود مدیر سرور بتواند به طور کارآمدتر منابعی مانند رم، پردازنده و حافظه را به یک ماشین مجازی اختصاص دهد.

6- Live migration

یکی از ویژگی های خاص KVM این است که از مهاجرت زنده (یا انتقال و جابجایی در لحظه) پشتیبانی می کند به این معنا که یک VM در حال اجرا میتواند بین میزبان های فیزیکی بدون ایجاد اختلال و وقفه انتقال پیدا کند. VM روشن می ماند، اتصالات شبکه فعال باقی می مانند و برنامه ها نیز در حالی که مکان VM جابجا میشود به کار خود ادامه می دهند.

پیش نیازهای نصب kKVM

• یکی از توزیع های لینوکس
• پردازنده ای که از مجازی سازی پشتیبانی کند مانند Intel-VT (Vmx) یا AMD-v (Svm)
•  دستور Yum / apt-get
• فضای ذخیره سازی برای ایجاد VPS

به یاد داشته باشید که SELinux را غیر فعال کنید و نیز به یاد داشته باشید که ماژول KVM از سیستم عامل 32 بیتی پشتیانی نمی کند پس باید سیستم عامل 64 بیتی نصب کنید و همچنین برای بارگزاری نیاز به VT فعال از بایوس دارد.

نحوه راه اندازی KVM

برای پیاده سازی KVM این نکته را در نظر داشته باشید که در لینوکس، نیازی به هیچ نرم افزار جانبی اضافی نخواهید داشت اگر ورژن لینوکس شما مربوط به بعد از سال 2007 است. بطور خاص KVM روی پردازنده های 64 ببیتی که از مجازی سازی پشتیبانی می کنند و می توانند از حداکثر ظرفیت سرور استفاده کنند نصب می شود و البته قابلیت پشتیبانی از x86 را نیز دارد.

پس سخت افزار شما باید قابلیت پشتیبانی مجازی سازی را داشته باشد و باید یادآوی کرد که درصورتیکه شما از یک سرور قدرتمند استفاده می کنید باید CPU و سیستم عامل شما 64 بیت باشد تا بتوانید از ظرفیت و قابلیت های آن و با سرعت بالاتر حداکثر استفاده را ببرید . پس از اینکه از موارد ذکر شده اطمینان حاصل کردید نوبت به دانلود و نصب KVM می رسد.

هایپروایزر چیست؟

هایپروایزر نرم افزاری است که ماشین مجازی (VM) را ایجاد و اجرا می کند. طرز کار هایپروایزر که با نام VMM نیز شناخته می شود به این صورت است که سیستم عامل و منابع (شامل Cpu، Ram، حافظه، شبکه و …) را از ماشین های مجازی جدا کرده و ایجاد و مدیریت ماشین مجازی را امکان پذیر می کند. سخت افزار فیزیکی زمانی که به عنوان هایپروایزر استفاده میشه میزبان نامیده میشه و VM هایی که از آن منابع استفاده می کنند مهمان نامیده می شوند. به این ترتیب چندین سیستم عامل مختلف می توانند در کنار هم اجرا شده و منابع سخت افزای مجازی شده یکسانی رو از طریق یک هایپروایزر به اشتراک بگذارند.

ویژگی های هایپروایزر

• پارتیشن بندی: هایپروایزر سخت افزار سرور را برای استفاده بهینه از منابع سخت افزاری پارتیشن بندی میکند.
• توزیع منابع: هایپروایزرها ماشین های مجازی مستقل رو با توزیع منابعی مثل حافظه، پهنای باند شبکه و غیره در بین اونها مدیریت میکنند که در نتیجه ی اون حفظ تعادل بین منابع، قابلیت های فردی ماشین مجازی رو بهینه می کنه و در نهایت عملکرد کلی شبکه بهبود پیدا میکند.

انواع هایپروایزر مجازی سازی

بطور کلی دو نوع هایپروایزر وجود دارد که در ادامه و بعد از آشنایی با آنها در جدول بطور خلاصه به خصوصیات و مزایای آنها پرداخته ایم:

• هایپروایزر نوع یک یا bare-metal که به عنوان هایپروایزر بومی یا میزبان نیز شناخته می شود مستقیما روی سرور اجرا می شود و سیستم عامل های مهمان را مدیریت می کند، این نوع هایپروایزر به طور مستقیم به منابع سخت افزاری دسترسی دارد.
• هایپروایزر نوع دو یا hosted که به عنوان هایپروایزر میزبان یا مشتری نیز شناخته می شود به عنوان یک لایه نرم افزاری روی سیستم عامل میزبان اجرا می شود در واقع این نوع هایپروایزر بر خلاف نوع قبلی مستقیما روی سخت افزار اصلی اجرا نمیشود بلکه به عنوان یک برنامه کاربردی در سیستم میزبان اجرا می شود.

انواع هایپر وایزر	مورد استفاده	مزایا	نمونه نرم افزار
نوع یک (Native)	برای محاسبات سازمانی و استقرار در مقیاس بزرگ – مستقیما روی لایه سخت افزاری عمل می کند.	مقیاس پذیری بهینه سازی منابع فیزیکی ایمنی بالا	KVM VMware  ESXi Microsoft Hyper-V Xen
نوع دو (hosted)	مناسب برای کاربر فردی- متکی به سیستم عامل میزبان اصلی- به عنوان یک برنامه در سیستم عامل میزبان اجرا می شود.	راه اندازی آسان تر مدیریت راحت تر سازگاری با گستره وسیع تری از سخت افزارها	VMware Workstation Oracle VirtualBox QEMU

سوالات متداول درباره مجازی ساز KVM

نتیجه گیری

مجازی ساز kvm چیست؟ در این راهنما سعی کردیم به آموزش مجازی ساز kvm که بهترین مجازی ساز سرور است بپردازیم. در پاسخ به اینکه Linux kvm چیست باید بگوییم مجازی سازی لینوکس یا حقیقت یک ماژول مبتنی بر لینوکس است. در این آموزش به موضوعاتی از قبیل مجازی سازی چیست و چه کاربردی دارد و همینطور انواع هایپروایزر و اینکه یکی از محبوب ترین مجازی سازها یعنی KVM چیست و چه کاربردی دارد پرداختیم همچنین سعی کردیم برخی مزایا و معایب آن را برایتان شرح دهیم.