البيئة الافتراضية Virtualization :
تقنية البيئة الافتراضية تعد هذه التقنية من أهم التقنية الموجودة في عالم التكنولوجيا و هي تقنية مميزة بشكل كبير جدا، و هي التي تمكن المستخدمين من تشغيل أكثر من نظام تشغيل على جهاز الحاسوب الواحد في نفس الوقت الذي يعمل فيها المستخدم حيث يستطيع تشغيل أكثر من نظام مثل الويندوز و لينكس و الماك على نفس الجهاز و في نفس الوقت ، و تعتمد هذه التقنية على موصفات جهاز الحاسوب حيث تحتاج قطع هاردوير ذات الموصفات العالية لتستطيع تشغيل أكثر من نظام تشغيل في نفس الوقت ، ويجب أن نعرف ايضا انه يوجد أكثر من شركة تقوم بعمل هذه البيئة مثل مايكروسوفت و Vm و لينكس و Citrix وكل من هذه الشركات له مميزاتها . قبل أن نبدأ في التعمق بشكل عام في موضوع البيئة الافتراضية يجب أن نعلم أن شركة سيسكو أيضا بدائة تعمل بهذه التقينه ولكن بشكل اخرى مثل عمل جهاز راوتر افتراضي و جهاز سويتش افتراضي و شبكة افتراضية ايضا ، ولكن سأقوم بشرح تقنية البيئة الافتراضية بشكل عام لنتعرف عليها و بعدها تستطيع البحث بنفسك عن كيف شركة سيسكو تعمل بهذه التقنية في أجهزة سيسكو.
أنواع البيئة الافتراضية :
يوجد ثلاثة أنواع للبيئة الافتراضية :
- Paravirtualization
- Binary Translation
- Emulation
المحاكاة Emulation:
تعتبر المحاكاة Emulation من أكثر النماذج الشائعة لتطبيقات البيئة الافتراضية وتطبق على نطاق واسع في مجال الألعاب ، تمكن التقنية المستخدم على سبيل المثال من تشغيل نظام ألعاب Super Nintendo بنظام التشغيل ويندوز إكس بي مثلا مع بلاي ستيشن Playstation وأتاري 2600 Atari بأنظمة مختلفة وبنفس الوقت ويلقى هذا النوع من البيئة الافتراضية من ثغرة تتمثل بتكاليف المعالج الباهظة عند محاكاة وتقليد الأنظمة و الأجزاء الصلبة وما يرافقها من ضياع للوقت.
نموذج البيئة الافتراضية Paravirtualization :
يلقي نموذج البيئة الافتراضية PV إقبالا متزايدا من المستخدمين والشركات على حد سواء كشركة صن Sun التي أعلنت مؤخرا تبنيها هذا النموذج. ويجعل أنظمة التشغيل المستضافة تتعرف على أنها بحالة افتراضية ويوفر توافقا بينها. ويوافق نموذج PV أنظمة التشغيل مفتوحة المصادر مثل لينكس و xBSD ولا يناسب ويندوز.
نموذج البيئة الافتراضية Binary Translation :
يعمل النوع BT على تعديل الأوامر التي ينفذها الخادم و المضيف في حال وجود خلل أو مشاكل، فعندما يحاول نظام التشغيل تنفيذ أمر ما XYZ والذي قد يسبب مشاكل للخادم، يقوم BT بتعديل الأمر لأخر آمن. ولا يخلو هذا النوع من عيوب تتلخص بالزمن الذي سيستغرقه المعالج في التعرف على الأوامر المغلوطة واستبدالها بأخرى صحيحة.
نظام الإدارة الافتراضي :
تشير توقعات كثيرة إلى انتشار البيئة الافتراضية على نطاق واسع في المستقبل القريب مع انخفاض ملحوظ في تكاليفها، وقد يكون قطاع الخوادم من أقل القطاعات حماسا لثورة التقنية الافتراضية في حين سيشهد قطاع مستخدمي الشركات الكبيرة تغيرات حاسمة أهمها نظام الإدارة الافتراضي للأجهزة والذي يشكل جزءا لا يتجزأ من رزمة برامج الإدارة التي يمكن تنزيلها على الأجهزة وإجراء التعديلات عليها. يمكن نظام الإدارة الافتراضي المستخدم من تتبع البرامج غير المشروعة المستخدمة في الحاسوب مثلا وإيقافها أو تحميل وإلغاء البرامج المخزنة على القرص الصلب ، وإن حاول أحد المستخدمين العبث بملفات نظام التشغيل مثلا يمكنك إلغاء النظام فورا واستبداله بأخر وبسرعة كبيرة، وكذلك الحال مع الفيروسات والبرامج التخريبية التجسسية. وستزود إنتل نظام Virtual Machine Manager VMM كميزة معيارية في شرائحها مع تقنية VT في معالجات بنتيوم 4 التي أو في معالجات ثنائية تلقب حاليا با “سميثفيلد” التي ستطرحها الشركة في النصف الثاني من هذا العام.
كيفية عمل البيئة الافتراضية :
يتطلب إنشاء خادم افتراضي مستضاف ذاكرة بسعة 4 کیلو بایت واستخدام الأمر VMPTLRD الذي يحول هذه الذاكرة إلى مكان تتوضع فيه جميع البنات عنما يكون نظام التشغيل في حالة سبات وتبقى هذه المنطقة طالما بقي نظام تشغيل نظام التشغيل بحالة جيدة ولا يواجه أية مشاكل. وللتحكم بالجهاز الافتراضي يمكن استخدام أحد الأمرين VMLaunch و VMResume.
- يعمل الأمر VMResume على تعريف حالة المعالج من منطقة الذاكرة ليتحكم بعدها بنظام تشغيل الخادوم المستضاف.
- يقوم الأمر VMLaunch بنفس المهام إلا أنه ينشأ نموذجا للتحكم بالجهاز الافتراضي Virtual Machine Control Structure حيث يتم تحديد المهام المطلوبة والممنوعة وتكون النتيجة سرعة في الأداء ونظاما متكاملا.
قد يتبادر إلى ذهن القارئ كيف يمكن تعطيل نظام التشغيل هذا والانتقال للعمل بنظام آخر، يلعب عدد من الأنماط النقطية Bitmaps في بيئة التحكم بالآلة الافتراضية VMCS دورا مهما هنا. تتكون الأنماط من 32 بت يمثل كل واحد منها مهمة معينة وإذا حصل خلل في ذلك البت يختار المعالج التوقف عن العملية ويحول الأمر VMResume إلى الخادم المستضاف الآخر ليعود النظام إلى حالته الطبيعية.
خيارات واسعة من البيئة الافتراضية :
تعد البيئة الافتراضية ذات طبيعة ديناميكية مرنة تتماشى مع التطور التقني الذي يشهده قطاع تقنية المعلومات، وتتنوع خيارات هذه البيئة فمن الممكن مثلا إنشاء بيئة افتراضية جزئية فبدلا من جعل كامل النظام بوضع افتراضي يمكن اختيار أجزاء من هذا النظام وتحويلها للحالة الافتراضية ليعمل كل برنامج على جهاز افتراضي بشكل مستقل عن بقية البرامج ولتوفر على المستخدم تكالیف شراء عدد من الحواسيب يساوي عدد المستخدمين الفعليين.
الحلول الأمنية للبيئة الافتراضية :
توفر البيئة الافتراضية قائمة طويلة من مزايا الحماية أهمها تفحص البرامج غير المناسبة والتعرف عليها ورفض تنزيلها على الجهاز الافتراضي، فعند تتصفح مواقع شبكات الانترنت مثلا يقوم النظام بجمع معلومات عن عملية التصفح هذه قبل إغلاق الجهاز الافتراضي وسيتعذر على الفيروسات الانتشار عن تشغيل المتصفح في المرات القادمة نظرا التحميل النظام الملفات كوكيز المفيدة.
مستقبل البيئة الافتراضية :
تعد تقنية البيئة الافتراضية من التقنيات المتنامية وسيمضي بعض الوقت على تبني الحواسيب المكتبية لهذه البيئة نظرا لتوقف انتشار هذه التقنية على توفر دعم لها في انظمة التشغيل المختلفة، وعدم ملائمتها للتطبيقات المستخدمة في هذا النوع من الحواسيب، ولكن إنتل حلت هذه المعضلة عن طريق تعاملها مع شركات برامج لتقديم دعم لها في برامجهم دون الاعتماد على دعم انظمة التشغيل. ويتبنى مطورو البرامج وأنظمة التشغيل هذه التقنية إضافة إلى الشركات المتخصصة بإنتاج مكونات الحاسوب الصلبة أمثال IBM ، وقد تعاني البيئة الافتراضية من سلبيات أهمها انخفاض أداء الجهاز الافتراضي وليكن الحاسوب مثلا عند تنزيل أكثر من نظام التشغيل إضافة إلى التكاليف الباهظة، إلا أنه يمكن التغاضي عن جميع هذه السلبيات لحساب المزايا الإيجابية التي تقدمها هذه البيئة.
