الآلة الافتراضية: كل ما تريد معرفته
أوس ستار الغانمي
2024-04-29 03:23
ماذا لو كان لديك جهاز كمبيوتر يعمل بكامل طاقته ولم يكن موجودًا فعليًا؟ بعيدًا عن كونها خيالًا علميًا، فإن الأجهزة الافتراضية شائعة جدًا ولها تطبيقات متعددة، استمر في القراءة لتعرف ما هي الأجهزة الافتراضية، وكيفية عملها، وما هي مزاياها وعيوبها.
ما هي الآلة الافتراضية؟
الجهاز الظاهري (VM) هو جهاز كمبيوتر يعمل بالكامل على البرامج بدلاً من الأجهزة المادية. تستخدم الأجهزة الافتراضية برامج موجودة على جهاز كمبيوتر فعلي (مضيف) لتكرار أو محاكاة وظائف جهاز كمبيوتر أو نظام تشغيل مختلف. في جوهره، VM هو جهاز كمبيوتر محاكاة داخل جهاز كمبيوتر حقيقي.
من وجهة نظر المستخدم، تعمل الأجهزة الافتراضية تمامًا مثل أجهزة الكمبيوتر العادية. لديهم نظام تشغيل (OS)، ويقومون بتخزين الملفات، وتشغيل البرامج، وحتى لديهم مكونات أجهزة افتراضية. ولكن نظرًا لأن الأجهزة الافتراضية تعتمد بالكامل على البرامج، فإنها تحتاج إلى استعارة موارد الأجهزة من جهاز كمبيوتر مضيف. على سبيل المثال، في الجهاز الظاهري، يتم استخدام وحدة المعالجة المركزية الحقيقية (CPU) للكمبيوتر المضيف الفعلي لنموذج وحدة المعالجة المركزية الافتراضية.
يمكن لجهاز كمبيوتر مضيف واحد تشغيل أجهزة افتراضية متعددة، جميعها مزودة بأنظمة تشغيل ووظائف مستقلة تمامًا. يمكن لجهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows استضافة جهاز ظاهري يعمل بنظام التشغيل macOS، مما يجعل جهاز الكمبيوتر الذي يعمل بنظام Windows يعمل تمامًا مثل جهاز Mac. وبالمثل، يمكن لجهاز كمبيوتر Mac استضافة جهاز
ظاهري يعمل بنظام Windows، والذي يسمح لجهاز كمبيوتر Apple بالعمل مثل جهاز الكمبيوتر الشخصي.
تساعد الأجهزة الافتراضية الشركات على خفض التكاليف وتحسين أداء الشبكة - خاصة عندما يتعلق الأمر بتوفير حلول البرامج السحابية والحفاظ على أمان الخادم. هناك العديد من التطبيقات للأجهزة الافتراضية - يتم استخدام الأجهزة الافتراضية على نطاق واسع من قبل المصممين والمطورين ومختبري المنتجات لمعرفة كيفية عمل البرامج أو التصميمات الأخرى على أنظمة تشغيل مختلفة دون الحاجة إلى شراء أجهزة إضافية.
أنواع الأجهزة الافتراضية
يمكن للأجهزة الافتراضية أداء مهام مختلفة اعتمادًا على نوع الجهاز الافتراضي المستخدم.
تنقسم الأجهزة الافتراضية إلى فئتين عريضتين:
معالجة الآلة الافتراضية: تسمح هذه الأجهزة الافتراضية بتشغيل أدوات معينة كما لو كانت أصلية أو كانت وظائفها مدمجة. يمكن للكمبيوتر المضيف الذي يعمل بنظام Windows استخدام جهاز Java الظاهري لتشغيل تطبيقات Java. تعمل الأجهزة الافتراضية للعملية على إنشاء بيئة برنامج مستقلة عن النظام الأساسي عن طريق إخفاء المعلومات حول أجهزة المضيف ونظام التشغيل.
الجهاز الظاهري للنظام: تُعرف محاكاة نظام التشغيل بأكمله من خلال مشاركة الوصول إلى الميزات المادية للمضيف، مثل ذاكرة الوصول العشوائي والتخزين، باسم VM للنظام. تتيح أجهزة VM للنظام لجهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows تشغيل MacOS لمحاكاة جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Mac. يمكن لمنصة النظام توزيع الموارد المادية للمضيف بين أجهزة افتراضية متعددة — لكل منها نسختها الخاصة من نظام التشغيل.
ما هي الأجهزة الافتراضية المستخدمة؟
تعمل الأجهزة الافتراضية على توسيع إمكانات الحوسبة لجهاز واحد، مما يزيد من قدرة ومرونة الأجهزة الموجودة. إذا كان مستخدم Mac يحتاج إلى تشغيل أدوات Microsoft، فيمكنه
استخدام جهاز ظاهري يعمل بنظام Windows بدلاً من الحصول على جهاز كمبيوتر جديد.
أو إذا أراد مطور الكمبيوتر الشخصي معرفة الشكل الذي سيبدو عليه تطبيقه الجديد على جهاز Mac، فيمكنه القيام بذلك باستخدام جهاز افتراضي.
إلى جانب استخدام المحاكاة الافتراضية للبرامج لتحسين الكفاءة وتحسين أداء الكمبيوتر، تسمح الأجهزة الافتراضية للخدمات السحابية العامة بتلبية احتياجات العديد من المستخدمين بسهولة أكبر. كما أنها تمكن المؤسسات من تطوير استراتيجيات OPSEC فعالة وخطط استمرارية الأعمال مع الحد الأدنى من تعطيل البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات.
الاستخدام الشائع الآخر للأجهزة الافتراضية هو إنشاء إصدارات "وهمية" من البرامج أو أنظمة التشغيل التي لن تؤثر على الأجهزة المضيفة. يتيح ذلك للمطورين ومتخصصي الأمان اختبار البرامج وعزل الملفات المصابة داخل بيئة آمنة ومعزولة، دون تهديد البرامج الضارة أو الأخطاء التي تؤثر على أجزاء أخرى من نظامهم أو شبكتهم.
كيف تعمل الأجهزة الافتراضية؟
تستخدم الأجهزة الافتراضية برنامجًا خاصًا يسمى برنامج Hypervisor — المعروف أيضًا باسم مراقب الجهاز الظاهري أو مديره (VMM) — لمحاكاة المكونات الرئيسية للكمبيوتر المضيف وموارد الأجهزة. يعمل برنامج Hypervisor كوسيط بين الكمبيوتر المضيف الفعلي والجهاز الظاهري الضيف، حيث يقوم بتوزيع الموارد على الجهاز الافتراضي بناءً على المتطلبات الفردية وقدرة المضيف.
مثل أي تطبيق آخر، يعمل الجهاز الافتراضي في النافذة، ويمكنك تشغيل أجهزة افتراضية متعددة في وقت واحد. على سبيل المثال، إلى جانب نظام التشغيل الخاص بالكمبيوتر المضيف، يمكنك تشغيل جهاز ظاهري يعمل بنظام Android وجهاز ظاهري يعمل بنظام Linux في نفس الوقت.
ما الفرق بين الحاوية والجهاز الظاهري؟
تتمتع الحاويات والأجهزة الافتراضية بوظائف متشابهة، ولكن ما يفصل بينهما هو أنه بينما تحاكي الآلة الافتراضية نظام كمبيوتر كاملاً - بما في ذلك نمذجة مكونات الأجهزة الافتراضية - تقوم الحاويات بتكرار أو محاكاة تطبيقات البرامج والملفات التابعة لها فقط.
تستخدم الأجهزة الافتراضية الأكثر شيوعًا والمتوفرة تجاريًا، مثل VMWare أو Parallels Virtual Machines، الموارد المادية لجهاز كمبيوتر مضيف لإنشاء جهاز كمبيوتر افتراضي يعمل على نظام التشغيل الخاص به. نظرًا لأن الحاويات مصممة لتشغيل البرامج الفردية فقط، فإنها تفتقر إلى نفس المستوى من البنية التحتية الافتراضية، وتستخدم نفس نواة نظام التشغيل مثل مضيفها.
لكن هذه القيود الواضحة تعني أيضًا أن الحاويات أخف وأسرع من الأجهزة الافتراضية، مما يجعل الحاويات مثالية لدعم الخدمات الصغيرة حيث تقوم حاويات مختلفة بتشغيل مكونات أو خدمات تطبيق منفصلة. وبما أنه يمكن تشغيل حاويات متعددة داخل جهاز افتراضي، فغالبًا ما يتم استخدام التقنيتين معًا.
ما هي مميزات الأجهزة الافتراضية؟
تتميز الأجهزة الافتراضية بأنها متعددة الاستخدامات وتستخدمها الشركات والمهنيون لعدة أسباب. فيما يلي الفوائد الرئيسية للأجهزة الافتراضية:
توسيع الموارد: يتيح لك الجهاز الافتراضي استخدام البرامج غير المتوافقة مع جهاز مضيف وبالتالي زيادة ما يمكنك فعله بجهاز واحد.
الكفاءة: يمكنك تشغيل كل من MacOS وWindows على جهاز واحد، مما يوفر المال والمساحة الفعلية والوقت.
الابتكار: يمكن للمطورين اختبار برامجهم لمعرفة كيفية عملها على أنظمة التشغيل الأخرى، ويمكنهم القيام بذلك دون القلق من مدى تأثير أي برامج ضارة أو أخطاء على أجهزة الكمبيوتر الفعلية الخاصة بهم.
السلامة: توفر الأجهزة الافتراضية إمكانية التعافي المتكامل من الكوارث وتوفير التطبيقات لزيادة قدرة أقسام تكنولوجيا المعلومات بشكل كبير على الاستجابة لتهديدات البرامج التي تواجه شبكاتها والتخفيف من حدتها. تعد الأجهزة الافتراضية أصولًا رائعة في خطط التعافي من الكوارث في مجال تكنولوجيا المعلومات، والتي تعتبر ضرورية للعمليات التجارية.
ما هي عيوب الأجهزة الافتراضية؟
على الرغم من استخداماتها العديدة، إلا أن الأجهزة الافتراضية لها جوانبها السلبية. ترجع عيوب الأجهزة الافتراضية في المقام الأول إلى مقدار الطاقة الحاسوبية المطلوبة لنسخ نظام كمبيوتر آخر.
فيما يلي بعض المشكلات التي قد تواجهها عند استخدام الأجهزة الافتراضية:
عدم الاستقرار: قد يؤدي تشغيل أجهزة افتراضية متعددة إلى زيادة استهلاك وحدة المعالجة المركزية (CPU) ومكونات الأجهزة المهمة الأخرى إلى الحد الأقصى ويؤدي إلى أداء غير مستقر، يمكن أن يكون بطيئًا: عادةً ما يكون الجهاز الظاهري أبطأ وأقل كفاءة من الجهاز الفعلي، لذلك لا ينبغي أن تتوقع أن يعمل الجهاز الظاهري بسلاسة مثل الكمبيوتر المضيف.