الحوسبة الافتراضية باستخدام KVM على RHEL

أساسيّات الحوسبة الافتراضيّة باستخدام KVM على Red Hat Enterprise Linux

مقدمة

تُعد الحوسبة الافتراضية واحدة من أكثر الابتكارات تطورًا في عالم تكنولوجيا المعلومات في العقدين الأخيرين، حيث توفر بيئة مرنة وموثوقة لإنشاء وإدارة أجهزة افتراضية على الأجهزة المادية. من بين الحلول الرائدة في هذا المجال، يبرز محاكي KVM (Kernel-based Virtual Machine) الذي يُستخدم بشكل واسع في نظم التشغيل Linux. في هذا المقال، سنتناول الأساسيات الخاصة بالحوسبة الافتراضية باستخدام KVM على نظام Red Hat Enterprise Linux (RHEL)، مع التركيز على تركيب البيئة الافتراضية، إعداداتها، كيفية إدارة الأجهزة الافتراضية، ومزايا استخدامها في بيئات المؤسسات.

ما هي الحوسبة الافتراضية؟

الحوسبة الافتراضية هي تقنية تمكّن من تقسيم جهاز مادي (مثل الخادم) إلى عدة أجهزة افتراضية، حيث يعمل كل جهاز افتراضي (VM) كأنه جهاز مستقل يمتلك نظام تشغيل وموارد مخصصة. وتُعد هذه التقنية ضرورية لتحقيق الكفاءة العالية في استخدام الموارد، وتقليل التكاليف المتعلقة بالصيانة والطاقة، وتحسين مرونة الأنظمة، وتوسيع إمكانيات التوسع والتقليص بسهولة.

تسمح الحوسبة الافتراضية بتشغيل أنظمة تشغيل متعددة على نفس الخادم المادي باستخدام تقنيات مثل المحاكاة (Hypervisor). أحد هذه الحلول هو KVM، الذي يوفر محاكاة افتراضية عالية الكفاءة على أنظمة Linux.

KVM على Red Hat Enterprise Linux

KVM هو محاكي افتراضي يعتمد على نواة Linux، ويُعتبر حلاً مثاليًا لإنشاء بيئات افتراضية على نظام التشغيل Linux. يتكامل KVM بشكل كامل مع Nix، مما يجعله مناسبًا لأحدث توزيعات Linux، مثل RHEL. يعد KVM حلًا مفتوح المصدر ويستفيد من البنية المعمارية للمعالج لتعزيز الأداء والكفاءة.

كيف يعمل KVM؟

يعتمد KVM على وجود دعم الأجهزة الافتراضية من المعالج (مثل Intel VT-x أو AMD-V). من خلال هذه الأجهزة، يمكن للنواة أن تدير الأجهزة الافتراضية عن طريق تخصيص الموارد لها، مثل المعالج، والذاكرة، والشبكات. في بيئة RHEL، يُنصّب KVM مباشرة على النواة لتوفير بيئة افتراضية تتمتع بالأداء والمرونة.

مكونات KVM

يتكون KVM من عدة مكونات رئيسية، تتكامل جميعها لتوفير بيئة افتراضية متكاملة:

1. المعالج الافتراضي: يعتمد KVM على المحاكاة المباشرة للمعالج باستخدام Virtualization Extensions التي توفرها المعالجات الحديثة.

2. جهاز Hypervisor: يُعد الـ KVM نفسه عبارة عن Hypervisor يعمل على النواة ويحولها إلى بيئة افتراضية.

3. أنظمة إدارة الأجهزة الافتراضية: يستخدم KVM أدوات مثل libvirt وvirt-manager لإدارة الأجهزة الافتراضية بطريقة مرنة وسهلة.

4. التحكم في الذاكرة والشبكات: يقوم KVM بتخصيص ذاكرة وموارد شبكة لكل جهاز افتراضي بشكل ديناميكي، مما يضمن أقصى استفادة من الموارد.

إعداد KVM على RHEL

لتنصيب KVM على Red Hat Enterprise Linux، يجب تنفيذ عدة خطوات أساسية لضمان التكوين الصحيح:

1. التحقق من دعم المعالج لتقنية الافتراضية

قبل البدء في تثبيت KVM، يجب التأكد من أن المعالج يدعم التقنيات اللازمة لتشغيل المحاكاة الافتراضية. يمكن التحقق من ذلك عبر الأمر التالي:

bash
CopyEdit
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

إذا كان الناتج أكبر من 0، فهذا يعني أن المعالج يدعم تقنيات الافتراضية.

2. تثبيت الحزم المطلوبة

لبدء استخدام KVM على RHEL، يجب تثبيت الحزم الأساسية التالية:

bash
CopyEdit
sudo yum install @virtualization

يمكنك أيضًا تثبيت الحزم الضرورية لإدارة الأجهزة الافتراضية من خلال أدوات مثل virt-manager و libvirt باستخدام الأمر:

bash
CopyEdit
sudo yum install libvirt virt-manager

3. تمكين خدمات KVM

بعد تثبيت الحزم، يجب تمكين خدمة libvirtd التي تقوم بإدارة الأجهزة الافتراضية:

bash
CopyEdit
sudo systemctl enable --now libvirtd

4. التحقق من حالة المحاكي

لتأكيد أن KVM يعمل بشكل صحيح، يمكن استخدام الأمر التالي للتحقق من وجود المحاكي:

bash
CopyEdit
sudo virsh list --all

إذا تم عرض أي أجهزة افتراضية، فهذا يعني أن KVM قد تم تثبيته وتشغيله بنجاح.

إنشاء جهاز افتراضي باستخدام KVM

يمكن استخدام أدوات مثل virt-manager لإنشاء جهاز افتراضي عبر واجهة المستخدم الرسومية، أو استخدام virsh لإنشاءه من سطر الأوامر.

1. استخدام virt-manager

بعد تثبيت الأدوات، يمكنك تشغيل virt-manager، وهو تطبيق يوفر واجهة رسومية لإدارة الأجهزة الافتراضية:

bash
CopyEdit
virt-manager

من خلال هذه الأداة، يمكنك تحديد المعالج، الذاكرة، وسعة التخزين الخاصة بالجهاز الافتراضي. كما يمكن تحميل صورة ISO لنظام التشغيل الذي تريد تثبيته.

2. استخدام virsh لإنشاء جهاز افتراضي عبر سطر الأوامر

بدلاً من استخدام الواجهة الرسومية، يمكن استخدام سطر الأوامر عبر virsh لإنشاء جهاز افتراضي:

bash
CopyEdit
sudo virt-install --name test-vm --ram 1024 --disk path=/var/lib/libvirt/images/test-vm.qcow2,size=10 --cdrom /path/to/iso --os-type linux --os-variant rhel7 --network network=default --graphics none

إدارة الأجهزة الافتراضية

بعد إنشاء الأجهزة الافتراضية، يمكن استخدامها لإدارة موارد النظام. تشمل إدارة الأجهزة الافتراضية عددًا من العمليات:

1. تشغيل وإيقاف الجهاز الافتراضي:

   • لتشغيل الجهاز الافتراضي:

     bash
     CopyEdit
     sudo virsh start test-vm
     

   • لإيقاف الجهاز الافتراضي:

     bash
     CopyEdit
     sudo virsh shutdown test-vm
     

2. تعديل إعدادات الجهاز الافتراضي:
   يمكن تعديل خصائص الجهاز الافتراضي مثل الذاكرة، عدد المعالجات، وتخصيصات الشبكة باستخدام أدوات مثل virsh.

3. نقل الأجهزة الافتراضية:
   يتيح KVM نقل الأجهزة الافتراضية بين الخوادم في بيئات مختلفة، ما يضمن الاستمرارية في بيئات الإنتاج.

مزايا الحوسبة الافتراضية باستخدام KVM

1. تحسين استخدام الموارد

الحوسبة الافتراضية باستخدام KVM توفر استخدامًا أمثلًا للموارد، حيث يمكن تشغيل عدة أجهزة افتراضية على خادم واحد، مما يعزز من الكفاءة في استهلاك المعالج، الذاكرة، والتخزين.

2. التوسع الديناميكي

بفضل مرونة KVM، يمكن زيادة أو تقليل الموارد المخصصة للأجهزة الافتراضية بشكل ديناميكي بناءً على احتياجات النظام. هذا يوفر بيئة مرنة وقابلة للتوسع بسرعة.

3. أداء عالٍ

نظرًا لأن KVM يعتمد على النواة مباشرة ويستفيد من قدرات المعالجات الحديثة، فإنه يوفر أداءً مرتفعًا مقارنة بحلول المحاكاة الافتراضية الأخرى.

4. الأمان المتقدم

يوفر KVM ميزات أمان متقدمة مثل العزل الكامل بين الأجهزة الافتراضية باستخدام تقنيات مثل SELinux وAppArmor في RHEL. كما أن آلية الأمان المدمجة تساهم في تقليل المخاطر المتعلقة بالهجمات الإلكترونية.

5. التكلفة المنخفضة

بفضل كونه حلاً مفتوح المصدر، لا يتطلب KVM أي تكاليف ترخيص إضافية. كما أن تكامل KVM مع أنظمة RHEL يقلل من التكاليف المرتبطة بالصيانة والدعم.

خاتمة

تُعد الحوسبة الافتراضية باستخدام KVM على Red Hat Enterprise Linux من أبرز الحلول التقنية التي توفر بيئات مرنة وآمنة وفعّالة من حيث التكلفة لتشغيل الأنظمة في بيئات الإنتاج. توفر هذه التقنية العديد من المزايا التي تسهم في تحسين استخدام الموارد وتقليل التكاليف، مما يجعلها حلاً مثاليًا للمؤسسات التي تبحث عن طرق لتحسين البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات.