12. مقارنة برمجيات الافتراضية للخوادم

مرت حوالي 25 عامًا منذ ظهور برمجيات الافتراضية للخوادم على أنظمة x86. في البداية، كانت VMware تمتلك حصة ساحقة في السوق، لكن الآن يتم استخدام Linux KVM على نطاق واسع أيضًا. خدمات Linux KVM القائمة على الافتراضية تحظى بشعبية خاصة بين خدمات الآلات الافتراضية التي تقدمها بائعو السحابة العامة (مثل Amazon EC2 وOCI Compute).

في هذا العمود، تناولنا Oracle Linux KVM كبرمجية افتراضية للخوادم عدة مرات. سنستعرض تاريخ برمجيات الافتراضية للخوادم ونوضح الخيارات الحالية والنقاط التي يجب مراعاتها عند اختيار واحدة.

ظهور وتطور برمجيات الافتراضية للخوادم

تم إصدار أول برمجية افتراضية للخوادم لأنظمة x86، VMware Workstation، في عام 1999. في عام 2001، تم إصدار VMware ESX Server، النسخة الأولية من VMware vSphere ESXi الحالي.

حتى قبل ظهور VMware، كانت تكنولوجيا الافتراضية موجودة لأجهزة الكمبيوتر العامة وخوادم UNIX المتقدمة لتقسيم خادم واحد إلى خوادم متعددة، لكن كان الأمر صادمًا عندما أصبحت متاحة على أنظمة x86 الرخيصة.

منذ ذلك الحين، أصبحت الافتراضية للخوادم شائعة بسبب التحسينات الدراماتيكية في أداء الأجهزة وتطور برمجيات الافتراضية للخوادم. هنا، سنتناول باختصار تحسينات أداء الأجهزة ونستعرض تاريخ برمجيات الافتراضية للخوادم.

تحسينات أداء الأجهزة

كان التحسين في أداء الأجهزة هو التأثير الأكبر على انتشار الافتراضية للخوادم. حاليًا، حتى الخوادم منخفضة المستوى مزودة بوحدات معالجة مركزية تحتوي على حوالي أربعة نوى، وليس من غير المألوف رؤية وحدات معالجة مركزية تحتوي على أكثر من 50 نواة. أصبحت الافتراضية للخوادم تكنولوجيا لا غنى عنها لاستخدام هذه الخوادم بكفاءة.

بالإضافة إلى ذلك، تحسن أداء الأجهزة بشكل كبير بين ما كان عليه قبل 20 عامًا والآن.

• وحدات معالجة مركزية متعددة النوى وذات نوى كثيرة
• زيادة عدد خيوط وحدة المعالجة المركزية باستخدام Hyper-Threading وSimultaneous Multi Threading (SMT)
• تقنيات دعم الافتراضية لوحدة المعالجة المركزية مثل Intel VT وAMD-V (AMD SVM)
• انتشار الذاكرة ذات السعة الكبيرة في نطاق مئات الجيجابايت إلى تيرابايت
• تسريع الوصول إلى الأقراص باستخدام SSD/NVMe

تطور برمجيات الافتراضية للخوادم

هناك العديد من برامج الافتراضية للخوادم المتاحة حتى الآن. هنا سنقدم البرامج الرئيسية التي تم إصدارها حتى الآن.

منذ ظهور VMware
مع VMware ESX (الآن VMware ESXi)، أصبحت الافتراضية الفعالة باستخدام الهايبرفايزر ممكنة. بالإضافة إلى ذلك، أصبح لديها الآن العديد من الوظائف، مثل الهجرة الحية باستخدام vMotion وظهور أداة الإدارة القوية، vCenter Server.

إذا نظرت إلى موقع VMware، يمكنك أن ترى أن هناك العديد من إصدارات VMware vSphere وحدها، مع مجموعة واسعة من الوظائف. بالإضافة إلى ذلك، تم إصدار العديد من المنتجات ذات الصلة مثل vSAN وNSX.

Xen
كان Xen أول هايبرفايزر يظهر في Linux. تم إصدار النسخة الأولى في عام 2003، ومنذ ذلك الحين، أصدرت شركات مثل Citrix Systems وOracle وغيرها هايبرفايزر قائمة على Xen.

كان المنتج الذي أصدرته Oracle في ذلك الوقت هو Oracle VM Server for x86. مكّن Oracle VM Server من التقسيم الصلب، وهو شيء لم يكن مسموحًا به سابقًا في بيئات الافتراضية مثل VMware.

لا يزال Oracle VM Server قيد الاستخدام، لكن دعم Premier قد انتهى بالفعل، وتم الإعلان عن أن الدعم الممتد سينتهي في يونيو 2024. المنتج الخلف هو Oracle Linux KVM، والذي سيتم وصفه لاحقًا.

• سياسة الدعم مدى الحياة: التغطية لعروض خدمات Oracle مفتوحة المصدر

Linux KVM
تم دمج KVM (Kernel-based Virtual Machine) في نواة Linux الرئيسية في عام 2007. في البداية، كان أقل شأنًا لأن Xen كان متفوقًا (كانت Amazon EC2 أيضًا قائمة على Xen في البداية). ومع ذلك، بما أنه تم دمجه في النواة الرئيسية، اكتسب اليد العليا تدريجيًا، والآن أصبح KVM هو الهايبرفايزر الرئيسي في Linux.

بالإضافة إلى ذلك، تستخدم العديد من السحب العامة، مثل Amazon Web Services وOracle Cloud Infrastructure وGoogle Cloud، أنظمة قائمة على Linux KVM.

يتم تضمين KVM في نواة Linux وبالتالي فهو متاح في معظم توزيعات Linux التي تم إصدارها حاليًا.

Oracle Linux هي واحدة منها، ولا يوجد منتج يسمى Oracle Linux KVM. يمكنك استخدام KVM مع Oracle Linux العادي. بالإضافة إلى ذلك، من خلال دمجه مع Oracle Linux Virtualization Manager الذي تم إصداره في عام 2019، يمكنك ليس فقط تحقيق إدارة مدمجة، ولكن أيضًا تحقيق تقسيم صلب مشابه لـ Oracle VM Server.

مثال على منتج متخصص للافتراضية هو Red Hat Virtualization (المعروف سابقًا باسم Red Hat Enterprise Virtualization)، الذي أصدرته Red Hat في عام 2009.
تم تهيئة المنتج للبيئات الافتراضية وتم تجميعه مع أدوات الإدارة، لكن تم الإعلان عن انتهاء فترة دعم الصيانة في عام 2022، وسينتهي دعم مرحلة الحياة الممتدة الأطول في أغسطس 2026.

تم دمج Red Hat Virtualization حاليًا في منصة الحاويات Red Hat OpenShift ويوجد كميزة تسمى Red Hat OpenShift Virtualization.

• دورة حياة Red Hat Virtualization

Microsoft Hyper-V
تم تقديم Hyper-V في عام 2008 كإحدى ميزات Windows Server. في البداية، عانى من أداء غير كافٍ وعدد قليل من أنظمة التشغيل الضيفة المدعومة، لكنه تم تبنيه الآن كأساس لـ Azure. تحتوي بعض إصدارات Windows 8 وما بعد على Hyper-V للعملاء، لكن هذه المقالة تركز على Windows Server Hyper-V.

خيارات أخرى

حتى الآن قدمنا الهايبرفايزر الرئيسية، لكن في السنوات الأخيرة تم استخدام تقنيات افتراضية أخرى للخوادم أيضًا. سنقدم بعضها هنا. ومع ذلك، نظرًا لأنها تقع في موقع مختلف عن الهايبرفايزر التي شرحناها حتى الآن، فلن يتم تضمينها في المقارنة في الفصل التالي.

يُصنف هذا المنتج على أنه Nutanix
البنية التحتية المتقاربة (HCI). إنه منتج يجمع بين الوظائف المطلوبة للافتراضية للخوادم في واحد، ويشمل جميع مكونات الخوادم، التخزين، الشبكات، والبرمجيات. يتم إعداده مسبقًا، لذا يمكن بناؤه في وقت قصير، ويتم توفيره بالكامل من قبل بائع واحد، مما يقلل من التعقيد وتكاليف التشغيل.

كهايبرفايزر، يمكن استخدام Nutanix AVH القائم على Linux KVM افتراضيًا، ويمكن أيضًا استخدام هايبرفايزر خارجية مثل ESXi.

العيوب هي أنه من الصعب البناء بالعدد المطلوب من نوى وحدة المعالجة المركزية لأن تكوين الخادم محدود، وهناك قيود على أداء الإدخال/الإخراج لأنه تخزين قائم على البرمجيات. ومع ذلك، يمكن لـ Nutanix أيضًا استخدام تخزين خارجي.

OpenStack
OpenStack هو برنامج لبناء بيئات الحوسبة السحابية. يُستخدم بشكل رئيسي في بيئات السحابة الخاصة ويشمل الآلات الافتراضية، التخزين، الشبكات، أدوات الإدارة، إلخ. يدعم هايبرفايزر مثل KVM وESXi وHyper-V.

في البداية، كان من المتوقع أن يكون بيئة افتراضية رخيصة، لكن بسبب هيكلها المعقد، صعوبة البناء والتشغيل، دورة الإصدار القصيرة التي تبلغ ستة أشهر، وفترة الصيانة المحدودة، يُستخدم الآن كبنية تحتية لبعض شركات التكنولوجيا وبائعي السحابة العامة.

يتم إصدار OpenStack أيضًا كتوزيعة، مثل Red Hat OpenStack Platform.

الجدول 01: جدول توافق مكونات OpenStack والسحابة العامة

	OpenStack	AWS	OCI
الحوسبة	Nova	EC2	Compute
الشبكة	Neutron	VPC	VCN
التخزين الكتلي	Cinder	EBS	Block Volume
تخزين الكائنات	Swift	S3	Object Storage
أدوات إدارة العمليات	Horizon	Management Console	OCI Console

الحاويات
بدءًا من Docker، الذي ظهر في عام 2013، أصبح Kubernetes المعيار كمنسق بنية الحاويات حوالي عام 2018. الافتراضية للخوادم باستخدام الحاويات لديها قوة تجميع أعلى، وهي أسرع وأخف من الهايبرفايزر. كما أنها متوافقة مع DevOps، لذا فهي مرحب بها من قبل مهندسي التطبيقات المتقدمين.

ومع ذلك، استخدامها في بيئات الإنتاج المحلية محدود للأسباب التالية، خاصة عندما تكون هناك تطبيقات موجودة.

1. دورة إصدار Kubernetes سريعة (يتم دعم إصدار واحد لمدة تسعة أشهر)، وKubernetes نفسه والنظام البيئي يتطور بسرعة مذهلة، مما يجعل من الصعب مواكبته.
2. استكشاف الأخطاء وإصلاحها أصعب من الآلات الافتراضية
3. يجب تعديل التطبيقات الموجودة لأن الآلية مختلفة عن تلك الخاصة بالآلات الافتراضية.

يمكن التخفيف من المشكلة الأولى باستخدام الخدمات المُدارة في السحابة العامة، لكن هذا غير متاح محليًا.

مقارنة برمجيات الافتراضية للخوادم

حتى الآن، قدمنا عدة طرق للافتراضية للخوادم. هذه المرة، سنقارن بين المنتجات الثلاثة التالية كهايبرفايزر محلية.

• VMware vSphere
• Microsoft Hyper-V
• Oracle Linux KVM

في الواقع، قبل 10 سنوات، كانت VMware متفوقة بشكل ساحق. ومع ذلك، منذ ذلك الحين، تحسنت السحب العامة واستخدام Linux KVM من قبل العديد من بائعي السحابة العامة بشكل كبير، والآن لا يوجد فرق في الوظائف الأساسية مثل الوظائف، الأداء، والاستقرار (تستخدم Azure Hyper-V). تُظهر بعض نتائج الاستطلاعات أن KVM متفوق من حيث قابلية التوسع.

على سبيل المثال، يتكون نظام AWS Nitro، الذي يشكل أساس Amazon EC2، من أجهزة تستخدم SoC (نظام على رقاقة) مخصص وهايبرفايزر قائم على KVM.

في هذه المقارنة بالبرمجيات، سنستعرض ونقارن بين النظرة العامة وكذلك جوانب التكلفة والتشغيل حيث تظهر الفروق.

مقارنة النظرة العامة

يوضح الجدول التالي النظرة العامة الأساسية والميزات الرئيسية لكل هايبرفايزر. هناك جداول مقارنة أكثر تفصيلًا، لكن لا يوجد فرق كبير بينها، لذا سنتركها عند هذا المستوى. يرجى فقط النظر إلى هذا الجدول للحصول على نظرة عامة عن كل واحد.

الجدول 02: مقارنة الهايبرفايزر (الأساسيات)

*1: يشير هذا فقط إلى أن الهايبرفايزر لديه الوظيفة، لكنه قد لا يعمل بناءً على إعدادات المضيف والضيف.

مقارنة التكلفة

الفرق الأكبر هو تكلفة التراخيص والدعم. لدى VMware وHyper-V تسعير معقد وبعض الأجزاء غير متاحة علنًا، لذا لن أعطيك أسعارًا محددة، لكن إذا كنت قد حصلت على عرض أسعار لكل منهما، ستعرف أن Oracle Linux KVM أرخص بكثير. أيضًا، إذا كنت تستخدم منتجات Oracle، فهو معتمد كتقسيم صلب، لذا يمكنك تقليل تكاليف ترخيص Oracle بشكل كبير.

الجدول 03: مقارنة الهايبرفايزر (التكلفة)

مقارنة جوانب التشغيل

على عكس جانب التكلفة، فإن Oracle Linux KVM أقل شأنًا من حيث التشغيل. حتى لو لم يكن خادم بائعك المفضل مدعومًا رسميًا، يمكنك حل مشكلة الدعم باستخدام Oracle x86 Server من Oracle. المشكلة هي نقص أدوات الطرف الثالث مثل النسخ الاحتياطي والمهندسين ذوي الخبرة.

الجدول 04: مقارنة الهايبرفايزر (التشغيل)

الملخص

الآن بعد أن تقلصت الفروق في الوظائف الأساسية، الأداء، والاستقرار، النقاط المهمة للمقارنة هي “التكلفة” و”التشغيل”. إذا كنت تمتلك ميزانية كبيرة وتريد التشغيل بأمان، فإن VMware خيار قوي. أيضًا، إذا كنت تستخدم الكثير من Windows Server، يجب أن يكون Hyper-V ذو توافق عالٍ.

يعتبر Oracle Linux KVM جذابًا لمن يهتمون بالتكلفة. إنه خالٍ من الترخيص والدعم رخيص. خاصة عند استخدام منتجات Oracle، يصبح فرق السعر مع الشركات الأخرى أكثر وضوحًا لأنه يمكنك استخدام التقسيم الصلب. القلق المتبقي هو جانب التشغيل. قد يتم تحديد ما إذا كان هذا سيُحل من خلال تدريب المهندسين داخليًا أو من خلال شريك جيد بناءً على سياسة كل شركة والتجربة.

للإشارة، نشرت Oracle وثيقة مقارنة بين KVM وVMware vSphere، والتي أود أن أقدمها.

• لماذا يتفوق KVM على VMware vSphere (PDF)
• بث ويب Oracle: لماذا يتفوق KVM على VMware vSphere؟ (YouTube)