Hyper-V چیست و چه امکاناتی دارد؟

تکنولوژی های مجازی سازی امروزه به عنوان یک مسئله کلیدی در فناوری اطلاعات محسوب می شوند که در سالهای اخیر دیتاسنتر ها به سمت استفاده از این تکنولوژی ها در ساختار سرویس های خود حرکت کرده اند.

فناوری مجازی سازی سرورها به این معناست که شما می توانید چندین سیستم عامل سرور را بصورت کاملا ایزوله و جدا از هم بر روی یک دستگاه سرور سخت افزاری قرار دهید، به گونه ای که از تمامی منابع سخت افزاری شما بصورت بهینه استفاده شود و کارایی سرور شما به حداکثر برسد. یکی از برنامه های مجازی سازی hyper v (هایپر وی) می باشد که در این مقاله به شماه خواهیم گفت Hyper-v چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

hyper v چیست؟

با توجه به اینکه مجازی‌سازی بر روی یک سخت‌افزار خاص اجرا می شود، در اکثر اوقات شکل نرم‌افزاری دارد. از جمله شرکت‌هایی که در زمینه تولید سیستم‌های مجازی از جمله مجازی سازی سرور مجازی مشغول به کارند می توان شرکت مایکروسافت با برنامه هایپروی و یا سیستم‌های مبتنی بر هسته لینوکس از جمله  VMware ESX را نام برد. برای آشنایی با VMware مقاله VMware چیست را بخوانید.

استفاده از هر یک از این نرم افزارها مزایا و امکانات خود را دارد. اما بطور کلی مزایای مجازی‌سازی شامل چیست؟

• کاهش هزینه خرید تجهیزات سخت‌افزاری
• متمرکز سازی سخت افزاری و نرم افزاری
• کاهش هزینه‌های جاری نظیر برق، نگهداری، تعمیرات
• کاهش گرمای تولیدی توسط دستگاه‌ها
• عدم نیاز به فضای زیاد به نسبت حالت های سنتی
• استفاده از بیشترین ظرفیت تجهیزات سخت‌افزاری
• جابجایی راحت
• پشتیبان‌گیری راحت از اطلاعات
• تسریع امور به خاطر وجود بالقوه دستگاه‌ها و عدم نیاز به صرف زمان برای خرید، نصب و آماده‌سازی
• امکان تنظیم و نصب سرورها و تجهیزات مجازی با استفاده از الگو و کپی برداری

معرفی سرویس Hyper-V در ویندوز سرور ۲۰۱۲

نرم افزار هایپر وی را می توان به عنوان یک هدیه از طرف شرکت مایکروسافت به تمامی کاربران این غول نرم افزاری دانست. شرکت مایکروسافت از سال ۲۰۰۵ با نرم افزار Microsoft Virtual Server روند مجازی سازی خود را آغاز و در نهایت با ارائه نسخه ۳ از نرم افزار هایپروی درسال ۲۰۱۲ به نقطه تکامل خود رسانده است. هایپروی نیز مانند تمامی محصولات مایکروسافت دارای ویژگیهای مشترکی با محصولات دیگر مانند رابط گرافیکی و همچنین سادگی در کاربرد می باشد. مایکروسافت در بدو معرفی سرویس هایپر وی ادعا کرد که می خواهد در صنعت مجازی سازی نیز به عنوان شماره یک دنیا مطرح شود.

نرم افزار هایپروی را می توان بعد از نصب ویندوز سرور ۲۰۱۲ براحتی در قالب یکی از نقش های قابل اضافه در این سیستم عامل محبوب نصب کرد. با نصب Hyper-V توانایی نصب، اجرا و مدیریت انواع ماشین‌های مجازی مبتنی بر سیستم عامل‌های مختلف برروی یک سخت‌افزار مشخص محیا می شود.

از مزایای برجسته این بستر مجازی ساز می توان به مهاجرت آسان یک سرور، همسانسازی سرور های میزبان و همچنین مجازی سازی سنگین‌ترین کارها با حجم بار کاری بسیار زیاد را نام برد و به جرات می توان گفت که هیچ یک از محصولات حال حاضر بازار سرعت و توانایی هایپر وی را در مجازی سازی واقعی یک ویندوز عرضه نکرده است. حال بیشتر به بررسی امکانات این محصول قدرتمند می پردازیم:

 امکانات برنامه hyper-v 

• مهاجرت زنده (Live Migration)
• حافظه رم پویا (Dynamic Ram, smart paging)
• مجوز نصب (License)
• وجود نسخه مشابه در ویندوز ۸
• محیط کاربری آسانتر (User Interface)
• خط فرمان Powershell

۱- مهاجرت زنده (Live Migration) در هایپر وی 

مهاجرت زنده فرآیند انتقال یک ماشین مجازی از یک هسته به هسته دیگر بدون نیاز به خاموشی و یا توقف سرویس ها در سیستم عامل میهمان می باشد. هایپر وی با استفاده از این تکنولوژی جدید انتقال اطلاعات موجود در رم سرور را به صورت صفحه به صفحه به سرور مقصد انتقال و بعد از گرفتن مالکیت هارد دیسک در سرور مقصد قرار می دهد و سپس اطلاعات رم را مجددا بازخوانی می کند. این همان نکته ای است که باعث عدم نیاز به خاموش شدن و یا توقف در سرویس دهی سیستم میهمان می گردد.

مدیران شبکه براحتی می توانند به کمک این امکان بدون اینکه خللی در جریان کاری VM پیش بیاید و یا بدون درگیر کردن فعالیت های کاری سازمان و سرورها، بتوانند سرورهای خود را ارتقا و یا حتی سرویس کنند.

۲- حافظه رم پویا (Dynamic Ram, smart paging) در  هایپر وی 

این سرویس که از نسخه ۲۰۰۸ نرم افزار هایپروی شروع شده است تا ماشین های مجازی در صورت نیاز از حافظه و یا فضای ذخیره‌سازی بیشتری که در دسترس است استفاده کنند. همچنین تخصیص حافظه رم به‌صورت پویا و آنلاین از یک ماشین مجازی به ماشین‌مجازی دیگر امکان پذیر است. همچنین در Smart paging می‌تواند فضای دیسک ذخیره‌سازی اطلاعات روی یک ماشین مجازی را به‌صورت حافظه رم مجازی استفاده کرده و به صورت موقت به یک ماشین مجازی تخصیص دهد.

هنگامی که یک ماشین مجازی شروع به کار می‌کند یا ری‌استارت می‌شود و مقدار حافظه رم کافی برای پشتیبانی از آن وجود ندارد و حافظه رم اصلی نمی‌تواند از ماشین‌های مجازی دیگر، مقدار حافظه مورد نیاز را تأمین کند، از Smart Paging به جای حافظه رم استفاده می‌شود تا هنگامی که حافظه رم کافی از سوی دیگر ماشین‌های مجازی تأمین شود و در این مدت کارایی سیستم کاهش نیابد و نرخ دسترسی به دیسک فیزیکی دچار افت نشود.

۳- منظور از مجوز نصب (License) در Hyper-V 

زمانی که شما از نسخه استاندارد ویندوز ۲۰۱۲ استفاده می‌کنید به شما مجوز دو نسخه ماشین مجازی نیز داده می‌شود. در صورتی که شما از نسخه datacenter استفاده کنید به تعداد نامحدود اجازه استفاده از سرور ۲۰۱۲ مجازی را خواهید داشت. در نسخه Windows 2012 R2 Datacenter تمام ماشین‌های مجازی ۲۰۱۲ ی که ایجاد می‌شوند بصورت پیشفرض activate می‌باشند و دیگر نیازی نیست که شما آنها را activate کنید. البته این در صورتی است که میزبان آنها که این ماشین‌های مجازی بر روی آن قرار گرفته است activate باشند.

۴- وجود نسخه مشابه در ویندوز ۸

یکی دبگر از مهم‌ترین مزیت‌های این تکنولوژی برای مدیران شبکه و افرادی که به صورت مجازی سرورهای شبکه خود را تفکیک کرده‌اند هماهنگی کامل نسخه ویندوز ۸ نرم افزار Hyper-V با نسخه استفاده شده در ویندوز سرور ۲۰۱۲ است. همچنین کاربران سیستم های عامل و نرم افزارهای ماکروسافت نیازی به صرف وقت جهت یادگیری مسائل پایه‌ای این نرم افزار ندارد.

شما می توانید قبل از شروع به طراحی یک بستر مجازی‌ به صورت واقعی تمامی مراحل پیاده سازی پروژه را به صورت آزمایشی اجرا کنید و با نصب سیستم عامل‌های مورد نیاز و نرم‌افزارهای کاربردی شبکه در کامپیوتر شخصی خود به تست و رفع اشکال زیرساخت IT اقدام کنید و سپس پس از بررسی تمامی مسائل در زمانی مناسب تمامی ماشین‌های مجازی را به سرورهای میزبان اصلی هایپروی انتقال دهید.

در نسخه ۸ ویندوز سایر قابلیت‌های مجازی‌سازی نظیر امکان ثبت وضعیت ماشین مجازی (Snap-shot)، اشتراک فایل، افزودن آنی (Hot Plug) حافظه رم، پردازنده، منابع ذخیره‌سازی همانند نسخه قبل وجود دارند.

۵-محیط کاربری آسانتر در هایپروی

شاید برای تمام مدیرانی که با ساختار مجازی کار کرده اند کپی کردن از سیستم مدیریت ساختار مجازی به درون کنسول ماشین مجازی یکی از سختی‌های کارکردن با ساختار مجازی می‌باشد. دلیلی که نیازی به این قابلیت در بعضی از سازمان‌ها دیده نمی‌شود مساله امنیت ماشین‌های مجازی اینکه انتقال فایل به کنسول ماشین مجازی بصورت copy/paste می‌تواند ناقض امنیت سیستم باشد.

اما در بعضی از موارد بیشتر مدیران شبکه برای اینکه بتوانند این کارها را انجام دهند به ماشین مجازی remote desktop می‌زنند و کار خود را انجام می‌دهند. مایکروسافت در نسخه جدید این قابلیت را دلخواه کرده است. یعنی شما می‌تواند بوسیله RDS قابلیت‌هایی مانند RDP را در اتصال به ماشین مجازی بوسیله کنسول هایپر وی داشته باشید.

در Hyper-V جدید این قابلیت بصورت دلخواه می‌تواند فعال یا غیر فعال شود. در صورت فعال کردن enhanced VM interaction شما از پشتیبانی کامل از صدا، عکس‌، فایل‌ها و فولدرها، همچنین copy/paste کردن کلمات با حفظ فرمت قبلی را خواهید داشت. همچنین بصورت کامل می‌توانید از کارت‌های هشمند و USB redirection نیز استفاده کنید. مایکروسافت تمام قابلیت‌های RDP را در این رابط کاربری جدید گنجانده است.

۶- خط فرمان Powershell

مهندسین شبکه با استفاده از خط فرمان قدرتمند PowerShell  مایکروسافت یعنی می‌توانند کنترل تمامی عملکردهای این بستر مجازی را بدست بگیرند. می‌توان هایپروی را از راه دور و از طریق اسکریپت‌های نوشته شده یا دستورات خط فرمان که در ابزار PowerShell 3.0 اجرا می‌شوند، مدیریت و کنترل کرد.

نسل اول و نسل دوم ماشین های مجازی

در ساختار جدید VM های Hyper-V می‌توانید نسخه این ماشین‌های مجازی را نسل اول و یا نسل دوم انتخاب کنید. ماشین‌های مجازی نسل اول همان ماشین‌های مجازی هستند که در نسخه قبلی استفاده می‌شدند.

اما ماشین‌های مجازی نسل دوم به همراه آخرین نسخه ویندوز سرور معرفی شده‌اند. ماشین‌های مجازی نسل دوم بر اساس UEFI کار می‌کنند در حالی که ماشین‌های مجازی نسل اول بر پایه BIOS کار می‌کنند. فقط در Windows 2012 R2, Windows 8.1 می‌توانید از نسل دوم استفاده کنید. در استفاده از ماشین‌های مجازی نسل دوم از Secure Boot نیز پشتیبانی می‌شود که باعث می‌شود سخت افزارهای کمتری نیاز به شبیه سازی باشد.

با یک نگاه به Device Manager در هر دو نسخه می‌توانید این کمتر بودن سخت افزارها را مشاهده کنید. مثلا در تمام ماشین‌های مجازی امروزی پورت‌های PS/2 ، پورت‌های سریال و یا قابلیت‌های سخت افزاری که عمدتا استفاده ای ندارند، پشتیبانی می‌شود. در نسل اول باید این شبیه سازی صورت گیرد به دلیل اینکه سیستم عامل نمی‌داند که در محیطی مجازی در حال استفاده می‌باشد و سرور میزبان باید نهایت شرایط سخت افزاری را برای او فراهم کند تا بتواند سروری را در محیط مجازی اجرا کند.

در حقیقت برای اینکه به ماشین مجازی بفهمانیم که محیط سخت افزاری است نیاز به شبیه سازی سخت افزارها باشد. این مشکل در نسخه جدید ویندوز حل شده است چون زمانی که یک Windows 2012 R2/ 8.1 را برای ماشین مجازی استفاده می‌کنید می‌داند که در محیطی مجازی استفاده می‌شود و نیازی به شبیه سازی بسیاری از سخت افزارها ندارد. به همین خاطر این سیستم‌ها سازگاری بسیار بیشتری با محیط‌های مجازی دارند.

در نسل دوم ماشین‌های مجازی تغییری در کارایی ایجاد نشده است اما در این نسل به شما اجازه داده می‌شود تا از SCSI VHD(X) سیستم را بوت کنید. پس دیگر به IDE نیازی ندارید به همین خاطر فرآیند نصب سیستم عامل تا ۵۰ درصد و فرآیند بوت سیستم عامل تا ۲۰ درصد سریعتر انجام می‌شود.

ویژگی های ورژن جدید هایپر وی

در ورژن جدید هایپر وی فرمت VHD به فرم جدیدی بنام VHDX تغییر پیدا کرده است. که از مزایای این فرمت می توان موارد زیر را نام برد:

• پشتیبانی از ظرفیت ذخیره سازی دیسک سخت مجازی تا ۶۴ ترابایت.
• حفاظت در مقابل از بین رفتن داده در زمان قطع برق با ورود به بروز رسانی به ساختار ابرداده VHDX.
• توانایی بالا در بازیابی اطلاعات، پارتیشن و فایل های خراب.
• استفاده از نسخه نصب شده نرم‌افزارهای کاربردی خود تحت فرم VHDXو صرفه جویی در وقت.
• در آخر امکان انتقال کامل یک سرور یا کامپیوتر واقعی و تبدیل اطلاعات و سیستم عامل آن به صورت مجازی وجود دارد.

نتیجه گیری

هیچ یک از ویژگی‌ها و امکاناتی که در بالا به آن‌ها اشاره کردیم، دلیل بر بهتر بودن هایپر وی نیستند و نمی‌توان گفت که هایپر وی بهترین راهکار پیش ‌رو است، اما این ویژگی‌ها آن را به یک جایگزین بسیار جذاب و قدرتمند تبدیل کرده‌اند. به خصوص که هایپر وی با ویندوز سرور ۲۰۱۲ به‌صورت یکپارچه ارائه شده است و مدیران سیستم و شبکه می‌توانند با استفاده از ابزارهای مدیریتی ویندوز، هایپر وی را پیکربندی و راهبری کنند.

به همین دلیل است که به هنگام مقایسه Hyper-V و VMware و دیگر محصولات مجازی‌سازی اطلاعات در بازار باید نسبت به هایپر وی نگران و بدبین باشند. مایکروسافت نه‌تنها موفق شده است توجه جامعه کاربران ویندوز را نسبت به هایپروی جلب کند، بلکه توانسته است قابلیت‌های نرم‌افزارش را در قالبی که برای مدیران سیستم آشنا و دوستانه است، جای دهد. اگر قابلیت‌های کلاود عمومی و خصوصی نیز به محصولات مایکروسافت اضافه شوند، پیش‌بینی می‌شود که استقبال از Hyper-V بیشتر شده و تعداد مجوزهای فروخته شده از نرم‌افزار VMware تا حدود زیادی کاهش یابد.

سوالات متداول

Hyper-V چه محدودیتی دارد؟

یکی از رایج ترین مشکلات در ماشین های مجازی این است که به راحتی با سخت افزار های خاص سازگار نمی شود. مثلا اگر از نرم افزار گرافیکی استفاده کنید امکان دارد که به خوبی اجرا نشوند و یا سرعت اجرای این نرم افزار ها در ماشین مجازی کم باشد.

ماشین مجازی به چه سیستم سخت افزاری نیاز دارد؟

وجود یک ویندوز ۶۴ بیتی Professional یکی از مهمترین موارد است و البته نسخه های Education و Enterprise نیز قابل استفاده هستند و نکته ای که مهم است این است که نسخه ی ویندوز بالاتر از ۸ باشد و نسخه ی خانگی قابل قبول نیست.