Virtualization एक तकनीक है, जो कई संगठनों या किरायेदारों (ग्राहकों) के बीच किसी एप्लिकेशन या संसाधन के एकल भौतिक उदाहरण को साझा करने की अनुमति देती है. यह एक भौतिक संसाधन को तार्किक नाम निर्दिष्ट, करके और मांग पर उस भौतिक संसाधन को एक pointer प्रदान करके ऐसा करता है.
जूदा ऑपरेटिंग सिस्टम और हार्डवेयर पर वर्चुअल मशीन बनाना हार्डवेयर Virtualization कहलाता है. वर्चुअल मशीन एक ऐसा वातावरण प्रदान करती है जो तार्किक logical रूप से अंतर्निहित हार्डवेयर से अलग होता है. जिस मशीन पर वर्चुअल मशीन बनाई जाती है उसे होस्ट मशीन के रूप में जाना जाता है और वर्चुअल मशीन को गेस्ट मशीन के रूप में जाना जाता है. इस वर्चुअल मशीन को एक सॉफ्टवेयर या फर्मवेयर द्वारा प्रबंधित किया जाता है, जिसे हाइपरविजर, के रूप में जाना जाता है.
यह सॉफ्टवेयर से कंप्यूटिंग संसाधनों का अमूर्तन है जो क्लाउड संसाधनों का उपयोग करता है. इसमें वर्चुअल मशीन सॉफ़्टवेयर को सर्वर के हार्डवेयर घटकों में एम्बेड करना शामिल है. उस सॉफ्टवेयर को हाइपरवाइजर कहा जाता है. हाइपरवाइजर अतिथि ओएस और मेजबान ओएस के बीच साझा भौतिक हार्डवेयर संसाधनों का प्रबंधन करता है. अमूर्त हार्डवेयर को वास्तविक हार्डवेयर के रूप में दर्शाया जाता है. वर्चुअलाइजेशन का अर्थ है अमूर्त और हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन वर्चुअल मशीन मॉनिटर (VMM) या हाइपरवाइजर का उपयोग करके भौतिक हार्डवेयर भाग को अमूर्त करके प्राप्त किया जाता है. हाइपरविजर प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए सामान्य वर्चुअलाइजेशन गतिविधियों में तेजी लाने के लिए प्रोसेसर में कमांड सेट एक्सटेंशन पर भरोसा करते हैं. हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन शब्द का उपयोग तब किया जाता है जब वीएमएम या वर्चुअल मशीन सॉफ्टवेयर या कोई हाइपरवाइजर सीधे हार्डवेयर सिस्टम पर स्थापित हो जाता है. हाइपरवाइजर का प्राथमिक कार्य निगरानी, मेमोरी और हार्डवेयर नियंत्रण को संसाधित करना है. हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन हो जाने के बाद, विभिन्न ऑपरेटिंग सिस्टम स्थापित किए जा सकते हैं, और विभिन्न एप्लिकेशन उस पर चल सकते हैं. हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन, जब सर्वर प्लेटफॉर्म के लिए किया जाता है, तो इसे सर्वर वर्चुअलाइजेशन भी कहा जाता है.
पहले, भौतिक सर्वर और ऑपरेटिंग सिस्टम के बीच "एक से एक संबंध" था. सीपीयू की कम क्षमता, मेमोरी और नेटवर्किंग की जरूरतें उपलब्ध थीं. इसलिए, इस मॉडल का उपयोग करके, व्यवसाय करने की लागत में वृद्धि हुई. भौतिक स्थान, बिजली की मात्रा और आवश्यक हार्डवेयर का मतलब था कि लागत बढ़ रही थी. हाइपरवाइजर अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम और होस्ट ऑपरेटिंग सिस्टम के बीच हार्डवेयर के भौतिक संसाधनों को साझा करता है. हार्डवेयर प्लेटफॉर्म की परवाह किए बिना भौतिक संसाधन मानक स्वरूपों में सारगर्भित संस्करण बन जाते हैं. अमूर्त हार्डवेयर को वास्तविक हार्डवेयर के रूप में दर्शाया जाता है. फिर वर्चुअलाइज्ड ऑपरेटिंग सिस्टम इन संसाधनों को भौतिक संस्थाओं के रूप में देखता है. वर्चुअलाइजेशन का अर्थ है अमूर्तता. हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन एक हाइपरविजर या वीएमएम (वर्चुअल मशीन मॉनिटर) के उपयोग से भौतिक हार्डवेयर परत को सारणित करके पूरा किया जाता है. जब वर्चुअल मशीन सॉफ्टवेयर या वर्चुअल मशीन मैनेजर (VMM) या हाइपरवाइजर सॉफ्टवेयर सीधे हार्डवेयर सिस्टम पर स्थापित होता है, तो इसे हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन के रूप में जाना जाता है.
हाइपरवाइजर का मुख्य कार्य प्रोसेसर, मेमोरी और अन्य हार्डवेयर संसाधनों को नियंत्रित और मॉनिटर करना है. हार्डवेयर सिस्टम के वर्चुअलाइजेशन के बाद हम उस पर अलग-अलग ऑपरेटिंग सिस्टम इंस्टॉल कर सकते हैं और उन ओएस पर अलग-अलग एप्लिकेशन चला सकते हैं.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन मुख्य रूप से सर्वर प्लेटफॉर्म के लिए किया जाता है, क्योंकि वर्चुअल मशीन को नियंत्रित करना भौतिक सर्वर को नियंत्रित करने की तुलना में बहुत आसान है.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन के मुख्य लाभ अधिक कुशल संसाधन उपयोग, कम समग्र लागत के साथ-साथ बढ़ा हुआ अपटाइम और आईटी लचीलापन है.
वर्चुअल मशीनों के बीच भौतिक संसाधनों को साझा किया जा सकता है. यद्यपि अप्रयुक्त संसाधनों को वर्चुअल मशीन को आवंटित किया जा सकता है और यदि आवश्यकता हो तो अन्य वर्चुअल मशीनों द्वारा इसका उपयोग किया जा सकता है.
अब यह संभव है कि कई ऑपरेटिंग सिस्टम एक ही हार्डवेयर प्लेटफॉर्म पर सह-अस्तित्व में हों, जिससे सर्वरों की संख्या, रैक स्पेस और बिजली की खपत में काफी कमी आ जाए.
आधुनिक हाइपरवाइजर अत्यधिक ऑर्केस्ट्रेटेड संचालन प्रदान करते हैं जो हार्डवेयर के अमूर्तता को अधिकतम करते हैं और अधिकतम अपटाइम सुनिश्चित करने में मदद करते हैं. ये फ़ंक्शन एक चल रहे वर्चुअल मशीन को एक होस्ट से दूसरे होस्ट में गतिशील रूप से माइग्रेट करने में मदद करते हैं, साथ ही प्राथमिक होस्ट के विफल होने की स्थिति में वर्चुअल मशीन की रनिंग कॉपी को किसी अन्य भौतिक होस्ट पर बनाए रखने में मदद करते हैं.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन एक प्रबंधित और सुसंगत तरीके से सर्वर संसाधनों के त्वरित परिनियोजन में मदद करता है. इसका परिणाम यह होता है कि आईटी जल्दी से अनुकूलन करने में सक्षम होता है और व्यवसाय को अच्छे समय में आवश्यक संसाधन प्रदान करता है.
ऐसा माना जाता है कि 1960 में वर्चुअलाइजेशन आ चुका था और इसकी सही शुरुआत 1970 में हुई थी. इस समय IBM नाम की बहुत बड़ी कंपनी अपना बहुत सारा समय और उर्जा रोबस्ट टाइम शेयरिंग सलूशन के डेवलपमेंट में लगा रही थी. जो टाइम शेयरिंग था उसके द्वारा कंप्यूटर टेक्नोलॉजी में एक बहुत बड़ा परिवर्तन आता, क्योंकि इसके द्वारा बहुत सारे यूजर एक ही रिसोर्स को साथ में उपयोग कर सकते थे इससे कंप्यूटर रिसोर्स और यूजर दोनों की ही एफिशिएंसी (दक्षता) बढ़ जाती और महँगे रिसोर्सेज को भी ये मिलकर उपयोग कर सकते थे. इसके बाद जब वर्चुअलाइजेशन को समझा गया और उपयोग में लाया गया तब पता चला कि यह रिसोर्सेज को कई यूजर के बीच उपयोग करने का शायद सबसे अच्छा तरीका है और इसका उपयोग होना शुरू हो गया. और आज वर्चुअलाइजेशन को बहुत महत्व दिया जाता है.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन का इतिहास - वर्चुअलाइजेशन शब्द को 1960 के दशक के अंत से 1970 के दशक के प्रारंभ में गढ़ा गया था, जो आईबीएम और एमआईटी के अनुसंधान और विकास से उपजी है, जो उपयोगकर्ताओं के बड़े समूहों के बीच साझा गणना संसाधन उपयोग पर है. आईबीएम के पास विभिन्न पीढ़ियों में फैले हार्डवेयर सिस्टम थे और एक साथ कई कार्यों को पूरा करने के लिए बैचों में प्रोग्राम चलाएंगे. आईबीएम ने एक नए मेनफ्रेम सिस्टम के विकास पर काम करना शुरू किया जब यह घोषणा की गई कि एमआईटी ने मल्टीपल एक्सेस कंप्यूटर (मैक) पर काम करना शुरू कर दिया है. मैक के चारों ओर ध्यान देखकर, आईबीएम ने जल्द ही दिशा बदल दी और सीपी -40 मेनफ्रेम विकसित किया, जिसके बाद सीपी -67 मेनफ्रेम सिस्टम बन गया, जो वर्चुअलाइजेशन का समर्थन करने वाला पहला व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मेनफ्रेम था. नियंत्रण कार्यक्रम ने वर्चुअल मशीन (वीएम) बनाई, जो एक मेनफ्रेम पर चलती थी जिससे अंतिम उपयोगकर्ता इंटरैक्ट करता था. वर्चुअलाइजेशन मेनफ्रेम सिस्टम के साथ मानक तकनीक बन गया लेकिन 1970 के दशक के अंत में और 1980 के दशक में मेनफ्रेम ने व्यक्तिगत और क्लाइंट / सर्वर कंप्यूटिंग के लिए रास्ता दे दिया, लेकिन इसका उपयोग नहीं हो पाया. चूंकि 1990 के दशक के अंत में और 2000 के दशक की शुरुआत में व्यक्तिगत और कम उपयोग किए गए डेटा सेंटर सिस्टम को पावर देना और प्रभावी ढंग से ठंडा करना मुश्किल हो गया, वर्चुअलाइजेशन में नए सिरे से रुचि रखने वाले डेवलपर्स ने अधिक हाइपरवाइजर प्लेटफॉर्म बनाना शुरू कर दिया. 1997 में, पहला Virtual PC Macintosh प्लेटफॉर्म पर जोड़ा गया था. एक साल बाद, VMware ने A-32 आर्किटेक्चर के लिए VMware वर्चुअल प्लेटफॉर्म जारी किया. उन्नत माइक्रो डिवाइसेस (एएमडी) और वर्चुटेक ने 2001 में सिमिक्स/x86-64 जारी किया, जो x86 चिप्स के लिए 64-बिट आर्किटेक्चर का समर्थन करता है. 2003 में, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय ने अपना x86 हाइपरवाइजर, Xen जारी किया. 2005 में, सन माइक्रोसिस्टम्स ने सोलारिस ओएस जारी किया, जिसमें एक कंटेनरीकरण उत्पाद सोलारिस ज़ोन शामिल था. 2008 में, माइक्रोसॉफ्ट के हाइपर-वी का बीटा संस्करण जारी किया गया था. मार्च 2013 में, डॉकर इंक ने x86-64 प्लेटफार्मों के लिए अपना नामक कंटेनरीकरण उत्पाद जारी किया.
जब भी वर्चुअलाइजेशन की बात की जाती है वहाँ पर एक एप्लीकेशन (Application), एक गेस्ट ऑपरेटिंग सिस्टम (Guest Operating system) और डाटा स्टोरेज(Data Storage) को अंडरलेयिंग सॉफ्टवेयर (Under laying Software) और हार्डवेयर (Hardware) से अलग रखा जाता है. यहाँ एक थिन सॉफ्टवेयर लेयर(Thin Software Layer) होती है जिसे हाइपरवाइज़र (Hypervisor) के नाम से जाना जाता है. हाइपरवाइज़ के द्वारा एक ही कंप्यूटर पर कई सारे ऑपरेटिंग सिस्टम एक साथ कार्य करते हैं. इन ऑपरेटिंग सिस्टम को वर्चुअल मशीन कहा जाता है. वैसे भी एक मशीन में इतने रिसोर्स (Resource) होते हैं कि उनका उपयोग कई यूजर एक साथ कर सकते हैं और वर्चुअलाइजेशन के द्वारा यह संभव हुआ.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन, जिसे सर्वर वर्चुअलाइजेशन या केवल वर्चुअलाइजेशन के रूप में भी जाना जाता है, उन संसाधनों का उपयोग करने वाले सॉफ़्टवेयर से कंप्यूटिंग संसाधनों का अमूर्तन है. एक पारंपरिक भौतिक कंप्यूटिंग वातावरण में, ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) या एंटरप्राइज़ एप्लिकेशन जैसे सॉफ़्टवेयर की अंतर्निहित कंप्यूटर हार्डवेयर और घटकों तक सीधी पहुंच होती है, जिसमें प्रोसेसर, मेमोरी, स्टोरेज, कुछ चिपसेट और OS ड्राइवर संस्करण शामिल हैं. इसने सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगरेशन के लिए प्रमुख सिरदर्द उत्पन्न किया और विभिन्न हार्डवेयर पर सॉफ़्टवेयर को स्थानांतरित करना या पुनर्स्थापित करना मुश्किल बना दिया, जैसे कि किसी गलती या आपदा के बाद बैकअप को पुनर्स्थापित करना.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन एक हाइपरविजर या वर्चुअल मशीन मैनेजर (VMM) स्थापित करता है, जो सॉफ्टवेयर और अंतर्निहित हार्डवेयर के बीच एक अमूर्त परत बनाता है. एक बार हाइपरवाइजर के स्थापित होने के बाद, सॉफ्टवेयर कंप्यूटिंग घटकों के आभासी प्रतिनिधित्व पर निर्भर करता है, जैसे कि भौतिक प्रोसेसर के बजाय वर्चुअल प्रोसेसर. लोकप्रिय हाइपरवाइजर में ESXi पर आधारित VMware का vSphere और Microsoft का हाइपर-V शामिल है. वर्चुअलाइज्ड कंप्यूटिंग संसाधनों को वीएम नामक पृथक उदाहरणों में प्रावधान किया जाता है, जहां ओएस और एप्लिकेशन इंस्टॉल किए जा सकते हैं. वर्चुअलाइज्ड सिस्टम एक साथ कई VM को होस्ट कर सकते हैं, लेकिन हर VM तार्किक रूप से हर दूसरे VM से अलग होता है. इसका मतलब है कि मैलवेयर अटैक या एक VM के क्रैश होने से दूसरे VM पर कोई असर नहीं पड़ेगा. एकाधिक VMs के लिए समर्थन सिस्टम के उपयोग और दक्षता को काफी हद तक बढ़ाता है. उदाहरण के लिए, 10 भौतिक अनुप्रयोगों को होस्ट करने के लिए 10 अलग-अलग सर्वर खरीदने के बजाय, एक वर्चुअलाइज्ड सर्वर संभावित रूप से उसी सिस्टम पर 10 वीएम पर स्थापित उन्हीं 10 अनुप्रयोगों को होस्ट कर सकता है. यह बेहतर हार्डवेयर उपयोग वर्चुअलाइजेशन का एक प्रमुख लाभ है और सिस्टम समेकन के लिए विशाल क्षमता का समर्थन करता है, सर्वरों की संख्या को कम करता है और एंटरप्राइज़ डेटा केंद्रों में बिजली का उपयोग करता है.
चूंकि एक हाइपरवाइजर या वीएमएम सीधे कंप्यूटिंग हार्डवेयर पर स्थापित होता है और अन्य ओएस और एप्लिकेशन बाद में स्थापित होते हैं, हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन को अक्सर बेयर-मेटल वर्चुअलाइजेशन के रूप में जाना जाता है. इसके कारण हाइपरविजर को अपने आप में OSes समझा जाता है, हालांकि एक वर्चुअलाइज्ड सर्वर आमतौर पर एक होस्ट OS के साथ एक VM को तैनात करेगा, जैसे कि विंडोज सर्वर, और प्रबंधन उपकरण वास्तविक वर्कलोड को होस्ट करने के लिए अन्य VMs बनाने से पहले सर्वर चलाएंगे. बेयर-मेटल दृष्टिकोण के विकल्प में पहले एक होस्ट ओएस स्थापित करना और फिर होस्ट ओएस के ऊपर एक हाइपरवाइजर स्थापित करना शामिल है. इसे होस्ट वर्चुअलाइजेशन के रूप में जाना जाता है और इसे बड़े पैमाने पर VMs के लिए छोड़ दिया गया है, हालांकि आधुनिक कंटेनर वर्चुअलाइजेशन ने इस दृष्टिकोण को फिर से जीवित कर दिया है.
हाइपरविजर सामान्य वर्चुअलाइजेशन गतिविधियों में तेजी लाने और प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए प्रोसेसर में कमांड सेट एक्सटेंशन पर भरोसा करते हैं. भौतिक मेमोरी पतों को वर्चुअल मेमोरी एड्रेस और बैक में अनुवाद करने के लिए आवश्यक कार्यों को पहले से मौजूद प्रोसेसर कमांड सेट के साथ अच्छी तरह से परोसा नहीं गया था, इसलिए इंटेल वर्चुअलाइजेशन टेक्नोलॉजी (इंटेल-वीटी) और एएमडी वर्चुअलाइजेशन (एएमडी-वी) सहित एक्सटेंशन में सुधार हुआ. हाइपरविजर प्रदर्शन और एक साथ बड़ी संख्या में वीएम को संभालना. लगभग सभी सर्वर-ग्रेड प्रोसेसर अब कमांड सेट में वर्चुअलाइजेशन एक्सटेंशन ले जाते हैं.
कंप्यूटिंग हार्डवेयर के बेहतर उपयोग के अलावा, वर्चुअलाइजेशन भी अनुप्रयोग परिनियोजन और सुरक्षा में लचीलेपन में सुधार करता है. एक सामान्य हाइपरविजर के साथ, VMs अब किसी एकल सर्वर से उस तरह से बंधे नहीं होते हैं जैसे कि एक भौतिक अनुप्रयोग एक पारंपरिक सर्वर स्थापना से जुड़ा हो सकता है. इसके बजाय, एक सर्वर पर एक VM को स्थानीय डेटा केंद्र में किसी अन्य वर्चुअलाइज्ड सर्वर या किसी दूरस्थ स्थान पर सर्वर पर माइग्रेट किया जा सकता है, जबकि एप्लिकेशन अभी भी चल रहा है. यह लाइव माइग्रेशन वीएम को लोड संतुलन के मामले में सर्वर के प्रदर्शन को सुव्यवस्थित करने के लिए आवश्यकतानुसार स्थानांतरित करने में सक्षम बनाता है, या सिस्टम को बदलने या बनाए रखने के लिए अपने कार्यभार से सर्वर को राहत देता है, फिर भी अनुप्रयोगों को बाधित नहीं करता है, जो अन्य पर चलना जारी रख सकता है सिस्टम, इसके अलावा, VMs को बैकअप और पॉइंट-इन-टाइम स्नैपशॉट के साथ संरक्षित किया जा सकता है, जिसे अंतर्निहित हार्डवेयर की परवाह किए बिना किसी भी वर्चुअलाइज्ड सर्वर पर पुनर्स्थापित किया जा सकता है.
पूर्ण वर्चुअलाइजेशन, पैरावर्चुअलाइजेशन और हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन सहित प्रक्रियाओं के साथ कई प्रकार के हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन मौजूद हैं.
पूर्ण वर्चुअलाइजेशन - अतिथि ओएस को एक अलग उदाहरण में चलाने के लिए सक्षम करने के लिए हार्डवेयर को पूरी तरह से अनुकरण करता है. पूरी तरह से वर्चुअलाइज्ड इंस्टेंस में, एक एप्लिकेशन अतिथि ओएस के शीर्ष पर चलेगा, जो हाइपरवाइजर के शीर्ष पर और अंत में होस्ट ओएस और हार्डवेयर पर काम करेगा. पूर्ण वर्चुअलाइजेशन एक व्यक्तिगत सर्वर पर ऑपरेटिंग ओएस के समान वातावरण बनाता है. पूर्ण वर्चुअलाइजेशन का उपयोग प्रशासकों को अपने भौतिक समकक्ष के लिए अपरिवर्तित वर्चुअल वातावरण चलाने में सक्षम बनाता है. उदाहरण के लिए, IBM के CP-40 और CP-67 के लिए पूर्ण वर्चुअलाइजेशन दृष्टिकोण का उपयोग किया गया था.
पूरी तरह से वर्चुअलाइज्ड सिस्टम के अन्य उदाहरणों में Oracle VM और ESXi शामिल हैं. पूर्ण वर्चुअलाइजेशन प्रशासकों को मौजूदा और नए सिस्टम दोनों को संयोजित करने में सक्षम बनाता है; हालाँकि, प्रत्येक सुविधा जिसे हार्डवेयर में पूर्ण वर्चुअलाइजेशन माना जाता है, प्रक्रिया के लिए प्रत्येक VM में भी प्रकट होना चाहिए. इसका मतलब है, पुराने सिस्टम को एकीकृत करने के लिए, हार्डवेयर को नए सिस्टम से मेल खाने के लिए अपग्रेड किया जाना चाहिए.
Paravirtualization - VM में अतिथि OSes का संशोधित और पुन: संकलित संस्करण चलाता है. यह संशोधन VM को हार्डवेयर से कुछ अलग करने में सक्षम बनाता है. हार्डवेयर आवश्यक रूप से पैरावर्चुअलाइज़ेशन में सिम्युलेटेड नहीं है, लेकिन एक एप्लिकेशन प्रोग्राम इंटरफ़ेस (API) का उपयोग करता है जो अतिथि OSes को संशोधित कर सकता है. अतिथि ओएस को संशोधित करने के लिए, अतिथि ओएस के लिए स्रोत कोड को अनुकूलन योग्य निर्देशों के साथ कोड के कुछ हिस्सों को बदलने के लिए सुलभ होना चाहिए, जैसे वीएमएम एपीआई को कॉल. फिर नए संशोधनों का उपयोग करने के लिए OS को पुन: संकलित किया जाता है.
हाइपरविजर तब OS से हाइपरवाइजर को भेजे गए कमांड प्रदान करता है, जिसे हाइपरकॉल कहा जाता है. इनका उपयोग कर्नेल संचालन के लिए किया जाता है, जैसे कि मेमोरी का प्रबंधन. Paravirtualization VMM कॉल की मात्रा को कम करके प्रदर्शन में सुधार कर सकता है; हालांकि, पैरावर्चुअलाइजेशन के लिए ओएस के संशोधन की आवश्यकता होती है, जो ओएस और हाइपरवाइजर के बीच एक बड़ी निर्भरता भी बनाता है जो संभावित रूप से आगे के अपडेट को सीमित कर सकता है. उदाहरण के लिए, ज़ेन एक ऐसा उत्पाद है जो पैरावर्चुअलाइज़ेशन में सहायता कर सकता है.
हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन - पूरी तरह से वर्चुअलाइज्ड VM को बनाने और प्रबंधित करने के लिए कंप्यूटर के हार्डवेयर को आर्किटेक्चरल सपोर्ट के रूप में उपयोग करता है. हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन पहली बार आईबीएम द्वारा 1972 में आईबीएम सिस्टम / 370 के साथ पेश किया गया था. सॉफ़्टवेयर में VMM बनाने से होस्ट सिस्टम पर महत्वपूर्ण ओवरहेड थोपा गया.
डिजाइनरों ने जल्द ही महसूस किया कि वर्चुअलाइजेशन फ़ंक्शंस को सॉफ़्टवेयर के बजाय हार्डवेयर में कहीं अधिक कुशलता से लागू किया जा सकता है, इंटेल और एएमडी प्रोसेसर, जैसे इंटेल वीटी और एएमडी-वी एक्सटेंशन के लिए विस्तारित कमांड सेट के विकास को चला रहा है.
तो, हाइपरवाइजर केवल प्रोसेसर को कॉल कर सकता है, जो तब वीएम बनाने और बनाए रखने का भारी भार उठाता है. सिस्टम ओवरहेड काफी कम हो गया है, मेजबान सिस्टम को अधिक वीएम होस्ट करने में सक्षम बनाता है और अधिक मांग वाले वर्कलोड के लिए अधिक वीएम प्रदर्शन प्रदान करता है. हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन वर्चुअलाइजेशन का सबसे सामान्य रूप है.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन बनाम ओएस वर्चुअलाइजेशन -
ओएस वर्चुअलाइजेशन ओएस स्तर पर हार्डवेयर को वर्चुअलाइज करता है ताकि एक ही सिस्टम पर चलने के लिए कई अलग-अलग वर्चुअलाइज्ड इंस्टेंस तैयार किए जा सकें. इसके अतिरिक्त, यह प्रक्रिया हाइपरवाइजर के उपयोग के बिना की जाती है. यह संभव है क्योंकि OS वर्चुअलाइजेशन में अतिथि OS होस्ट सिस्टम के समान चलने वाले OS का उपयोग करेगा. OS वर्चुअलाइजेशन एक सिस्टम में सभी स्वतंत्र VMs के आधार के रूप में होस्ट OS का उपयोग करता है. OS वर्चुअलाइजेशन से ड्राइवर इम्यूलेशन की आवश्यकता समाप्त हो जाती है. इससे बेहतर प्रदर्शन और एक साथ अधिक मशीनें चलाने की संभावना होती है. हालांकि, अनुशंसित लैन गति 100 एमबी तक है, और सभी ओएस नहीं, जैसे कि कुछ लिनक्स वितरण, सॉफ्टवेयर वर्चुअलाइजेशन का समर्थन कर सकते हैं. ओएस वर्चुअलाइजेशन-आधारित सिस्टम के उदाहरणों में डॉकर, सोलारिस कंटेनर और लिनक्स-वीएसवर शामिल हैं.
तो हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन क्या है? हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन एक वर्चुअल मशीन मॉनिटर (VMM) या हाइपरवाइजर का उपयोग करके सिस्टम के भौतिक घटकों के अमूर्तन को संदर्भित करता है. इसका मतलब यह है कि मेमोरी की निगरानी और नियंत्रण के लिए सिस्टम हार्डवेयर पर VMM सॉफ़्टवेयर स्थापित हो जाता है. यह सुनिश्चित करता है कि प्रोसेसर का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग किया जाता है. हाइपरवाइजर तब अलग-अलग ओएस को वर्चुअल मशीन पर नए स्रोत कोड की आवश्यकता के बिना चलाने की अनुमति देकर साझा कंप्यूटिंग संसाधनों को नियंत्रित करता है. यह प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए गतिविधियों को बढ़ाने के लिए प्रोसेसर में उपयोग किए जाने वाले कमांड सेट एक्सटेंशन पर निर्भर करता है. इसे कभी-कभी सर्वर वर्चुअलाइजेशन कहा जाता है. भौतिक हार्डवेयर को छिपाने का विचार है और मेजबान सॉफ्टवेयर या हाइपरवाइजर सिस्टम पर नियंत्रण ग्रहण करता है.
जैसा कि पहले चर्चा की गई, हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन एक ऐसा प्लेटफॉर्म है जो वर्चुअल मशीन (वीएम) की मदद से होस्ट प्रोसेसर से सिस्टम हार्डवेयर के कुशल कामकाज की अनुमति देता है. इसमें कई अमूर्त या तार्किक परतें होती हैं जहां VM को एक होस्ट ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) में स्थापित किया जा रहा है जहाँ इसका उपयोग अन्य वर्चुअल मशीन बनाने के लिए किया जाता है. इस अमूर्त निष्पादन वातावरण में, ओएस अतिथि के रूप में कार्य करता है जबकि भौतिक घटक मेजबान का प्रतिनिधित्व करता है, वर्चुअल मशीन प्रबंधक के रूप में हाइपरविजर और वर्चुअल मशीन के रूप में अनुकरण प्रक्रिया. हाइपरवाइजर वर्चुअल मशीन (VM) के होस्ट और अतिथि घटकों के बीच एक अमूर्त परत बनाता है जो वर्चुअल प्रोसेसर का उपयोग करता है. कुशल हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन बनाने के लिए, वर्चुअल मशीन बिना किसी मध्यस्थ होस्ट ओएस के हार्डवेयर घटकों के साथ इंटरैक्ट करती है. इस सेटअप को चलाने में, एक समय में कई VMs को होस्ट किया जा सकता है, हालाँकि प्रत्येक VM अलग-अलग हो जाता है. ऐसा इसलिए है क्योंकि कई वीएम में साइबर खतरों और सिस्टम क्रैश से बचा जा सकता है और सिस्टम की समग्र दक्षता बढ़ाने के लिए इसे एक वीएम तक सीमित रखा जा सकता है.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन ने सर्वर प्लेटफॉर्म में लोकप्रियता हासिल की है. हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन को सक्षम करने का मूल विचार कई छोटे भौतिक सर्वरों को एक बड़े भौतिक सर्वर में एकीकृत करना है ताकि प्रोसेसर को प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सके. फिजिकल सर्वर पर चलने वाला ऑपरेटिंग सिस्टम वर्चुअल मशीन के अंदर चलने वाले OS में बदल जाता है. इसलिए, हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन का अर्थ है एक वर्चुअल मशीन सॉफ़्टवेयर को सर्वर के हार्डवेयर घटक में एम्बेड करना. इस सॉफ्टवेयर को अलग-अलग नाम दिए गए हैं, जिसमें वर्चुअल मशीन मॉनिटर और हाइपरवाइजर सबसे आम हैं. हाइपरवाइजर मेमोरी, प्रोसेसर और अन्य घटकों को नियंत्रित करता है और विभिन्न ओएस को बिना सोर्स कोड के मशीन पर चलने देता है.
यह पैरावर्चुअलाइजेशन के रखरखाव ओवरहेड को कम करता है क्योंकि यह अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम में संशोधन को कम करता है (आदर्श रूप से समाप्त करता है). उन्नत प्रदर्शन प्राप्त करना भी काफी सुविधाजनक है. VMware इंजीनियरों और वर्चुअल आयरन द्वारा हार्डवेयर-आधारित वर्चुअलाइजेशन के व्यावहारिक लाभ का उल्लेख किया गया है.
हार्डवेयर-आधारित वर्चुअलाइजेशन को होस्ट सीपीयू में स्पष्ट समर्थन की आवश्यकता होती है, जो सभी x86/x86_64 प्रोसेसर पर उपलब्ध नहीं हो सकता है. संपूर्ण असंशोधित अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम सहित एक "शुद्ध" हार्डवेयर-आधारित वर्चुअलाइजेशन दृष्टिकोण में कई वीएम ट्रैप शामिल हैं, और इस प्रकार सीपीयू ओवरहेड में तेजी से वृद्धि होती है जो सर्वर समेकन की मापनीयता और दक्षता को सीमित करती है. इस प्रदर्शन हिट को पैरा-वर्चुअलाइज्ड ड्राइवरों के उपयोग से कम किया जा सकता है; संयोजन को "हाइब्रिड वर्चुअलाइजेशन" कहा गया है.
हाइपरवाइजर उपयोग में आने वाले सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर के बीच एक अमूर्त परत बनाता है. एक हाइपरविजर की स्थापना के बाद, वर्चुअल प्रोसेसर जैसे वर्चुअल प्रतिनिधित्व होते हैं. हम इंस्टालेशन के बाद भौतिक प्रोसेसर का उपयोग नहीं कर सकते हैं. ईएसएक्सआई पर आधारित वीएमवेयर के वीस्फेयर और माइक्रोसॉफ्ट के हाइपर-वी जैसे कई लोकप्रिय हाइपरविजर हैं. इस प्रणाली में, कई VMs एक समय में होस्ट कर सकते हैं, लेकिन प्रत्येक VM तार्किक रूप से एक-दूसरे से अलग हो जाते हैं. यह सुरक्षा कारणों से है. सुरक्षा कारणों में से एक मैलवेयर हमला या वीएम का क्रैश होना है. इस वजह से, अन्य VMs प्रभावित नहीं होंगे. यदि एकाधिक VMs का उपयोग किया जाता है, तो सिस्टम की दक्षता एक साथ बढ़ेगी और समग्र प्रदर्शन बेहतर होगा. तो, यह इस तथ्य की ओर ले जाएगा कि यह बेहतर दिल की धड़कन उपयोग सर्वरों की संख्या को कम करते हुए विभिन्न लाभ और समर्थन प्रणाली प्रदान करता है जो पैसे बचाएगा.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन के लाभ क्लाउड उपयोगकर्ताओं की समग्र लागत को कम करते हैं और लचीलेपन में वृद्धि करते हैं.
फायदे हैं: -
कम लागत: सर्वर समेकन के कारण, लागत घट जाती है; अब, एक ही हार्डवेयर में कई OS एक साथ मौजूद हो सकते हैं. यह रैक स्थान की मात्रा को कम करता है, सर्वरों की संख्या को कम करता है, और अंततः बिजली की खपत को कम करता है.
कुशल संसाधन उपयोग: भौतिक संसाधनों को वर्चुअल मशीनों के बीच साझा किया जा सकता है. एक अन्य वर्चुअल मशीन किसी भी आवश्यकता के मामले में एक वर्चुअल मशीन द्वारा आवंटित अप्रयुक्त संसाधनों का उपयोग कर सकती है.
आईटी लचीलापन बढ़ाएँ: वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करके हार्डवेयर संसाधनों का त्वरित विकास संभव हो गया, और संसाधनों को लगातार प्रबंधित भी किया जा सकता है.
उन्नत हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन विशेषताएं: आधुनिक हाइपरविजर की प्रगति के साथ, अत्यधिक जटिल संचालन हार्डवेयर के अमूर्तता को अधिकतम करते हैं और अधिकतम अपटाइम सुनिश्चित करते हैं. यह तकनीक चल रही वर्चुअल मशीन को एक होस्ट से दूसरे होस्ट में गतिशील रूप से माइग्रेट करने में मदद करती है.
हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन बहुत तेजी से विकसित हो रहा है और यह सर्वर प्लेटफॉर्म में लोकप्रियता हासिल कर रहा है. हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन के पीछे मूल तर्क कई छोटी सेवाओं को एक बड़े भौतिक सर्वर में एकीकृत करना है ताकि यह अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग कर सके और सेवा को कुशलता से प्रदान कर सके. यहां, ऑपरेटिंग सिस्टम जो फिजिकल सर्वर पर चलता है, एक ऑपरेटिंग सिस्टम में बदल जाता है जो वर्चुअल मशीन के अंदर काम करता है. ऑपरेटिंग सिस्टम जो मशीन पर काम कर रहा है, उसका अपना प्रोसेसर, मेमोरी और कई अन्य घटक होते हैं. आशा है कि आपको हमारी व्याख्या पसंद आई होगी, अपने अनुभव और प्रश्नों को कमेंट बॉक्स में व्यक्त करें.