محاكاة الإدخال/الإخراج

في مجال المحاكاة الافتراضية ، تُعدّ محاكاة الإدخال/الإخراج ( محاكاة الإدخال/الإخراج الافتراضية ) منهجيةً لتبسيط الإدارة، وخفض التكاليف، وتحسين أداء الخوادم في بيئات المؤسسات. تُنشأ بيئات محاكاة الإدخال/الإخراج الافتراضية عن طريق فصل بروتوكولات الطبقة العليا عن الاتصالات المادية . ^{[ 1 ]}

تُمكّن هذه التقنية بطاقة محوّل فعلية واحدة من الظهور كبطاقات واجهة شبكة افتراضية متعددة (vNICs) ومحولات ناقل مضيف افتراضية (vHBAs). ^{[ 2 ]} تعمل بطاقات واجهة الشبكة الافتراضية ومحولات ناقل المضيف الافتراضية كبطاقات واجهة شبكة ومحولات ناقل مضيف تقليدية ، وهي مصممة لتكون متوافقة مع أنظمة التشغيل وبرامج إدارة الأجهزة الافتراضية والتطبيقات الحالية. بالنسبة لموارد الشبكات ( الشبكات المحلية وشبكات التخزين )، تظهر كبطاقات عادية.

من الناحية المادية، تستبدل تقنية الإدخال/الإخراج الافتراضية كابلات الإدخال/الإخراج المتعددة للخادم بكابل واحد يوفر نقلًا مشتركًا لجميع اتصالات الشبكة والتخزين. يتصل هذا الكابل (أو عادةً كابلان لضمان التكرار) بجهاز خارجي، والذي بدوره يوفر اتصالات بشبكات مركز البيانات . ^{[ 2 ]}

خلفية

تُعدّ عمليات الإدخال/الإخراج للخوادم عنصرًا بالغ الأهمية لنجاح وفعالية نشر الخوادم، لا سيما الخوادم الافتراضية. ولتوفير مساحة كافية للعديد من التطبيقات، تتطلب الخوادم الافتراضية نطاقًا تردديًا أكبر للشبكة واتصالات بشبكات ووحدات تخزين أكثر. ووفقًا لدراسة استقصائية، يحتاج 75% من الخوادم الافتراضية إلى 7 اتصالات إدخال/إخراج أو أكثر لكل جهاز، ومن المرجح أن تتطلب عمليات إعادة تهيئة متكررة لعمليات الإدخال/الإخراج. ^{[ 3 ]}

في مراكز البيانات الافتراضية ، تنشأ مشاكل أداء الإدخال/الإخراج نتيجة تشغيل عدد كبير من الأجهزة الافتراضية على خادم واحد. في التطبيقات المبكرة لتقنية الخوادم الافتراضية، كان عدد الأجهزة الافتراضية لكل خادم محدودًا بستة أو أقل. ولكن تبين أنه يمكن تشغيل سبعة تطبيقات أو أكثر لكل خادم بأمان، وغالبًا ما يستخدم 80% من سعة الخادم الإجمالية، وهو تحسن ملحوظ مقارنةً بنسبة 5 إلى 15% التي تُستخدم عادةً مع الخوادم غير الافتراضية.

مع ذلك، أدى ازدياد استخدام الموارد الناتج عن المحاكاة الافتراضية إلى ضغط كبير على قدرة الإدخال/الإخراج للخادم. وتتضافر حركة مرور الشبكة، وحركة مرور التخزين، والاتصالات بين الخوادم لفرض أحمال متزايدة قد تُرهق قنوات الخادم، مما يؤدي إلى تراكم البيانات وتعطل وحدات المعالجة المركزية أثناء انتظارها للبيانات. ^{[ 4 ]}

تعالج تقنية الإدخال/الإخراج الافتراضي اختناقات الأداء من خلال دمج عمليات الإدخال/الإخراج في اتصال واحد، يكون عرض نطاقه الترددي الأمثل أكبر من سعة الإدخال/الإخراج للخادم نفسه، مما يضمن عدم كون رابط الإدخال/الإخراج نفسه عائقًا. ثم يُخصص هذا النطاق الترددي ديناميكيًا في الوقت الفعلي عبر اتصالات افتراضية متعددة لموارد التخزين والشبكة. في التطبيقات كثيفة عمليات الإدخال/الإخراج، يمكن أن يساعد هذا النهج في تحسين أداء الأجهزة الافتراضية وزيادة عددها المحتمل لكل خادم. ^{[ 2 ]}

تستطيع أنظمة الإدخال/الإخراج الافتراضية التي تتضمن ضوابط جودة الخدمة (QoS) تنظيم عرض نطاق الإدخال/الإخراج لأجهزة افتراضية محددة، مما يضمن أداءً متوقعًا للتطبيقات الحيوية. وبالتالي، تزيد جودة الخدمة من إمكانية تطبيق تقنية المحاكاة الافتراضية للخوادم في كل من خوادم الإنتاج وتطبيقات المستخدم النهائي. ^{[ 4 ]}

فوائد

مرونة الإدارة : من خلال فصل بروتوكولات الطبقة العليا عن الاتصالات المادية، توفر تقنية الإدخال/الإخراج الافتراضية مرونةً أكبر، واستخدامًا أمثل، وتوفيرًا أسرع مقارنةً ببنى بطاقات الشبكة التقليدية وبطاقات HBA. ^{[ 1 ]} يمكن توسيع تقنيات الإدخال/الإخراج الافتراضية وتقليصها ديناميكيًا (على عكس قنوات الإدخال/الإخراج المادية التقليدية الثابتة)، وعادةً ما تستبدل اتصالات الشبكة والتخزين المتعددة لكل خادم بكابل واحد ينقل أنواعًا متعددة من البيانات. ^{[ 5 ]} نظرًا لأن تغييرات التكوين تُنفذ برمجيًا بدلًا من عتاديًا، يمكن تقليل المدة الزمنية اللازمة لتنفيذ مهام مركز البيانات الشائعة - مثل إضافة خوادم أو وحدات تخزين أو اتصالات شبكية - من أيام إلى دقائق. ^{[ 6 ]}
انخفاض التكلفة: تعمل تقنية الإدخال/الإخراج الافتراضية على خفض التكاليف وتبسيط إدارة الخوادم باستخدام عدد أقل من البطاقات والكابلات ومنافذ المحولات، مع الحفاظ على أداء كامل لشبكة الإدخال/الإخراج. ^{[ 7 ]} كما أنها تُبسط تصميم شبكة مركز البيانات من خلال دمج محولات شبكة LAN وSAN واستخدامها بشكل أفضل. ^{[ 8 ]}
تقليل الكابلات: في بيئة الإدخال/الإخراج الافتراضية، يكفي كابل واحد لتوصيل الخوادم بوحدات التخزين وشبكة البيانات. هذا يقلل من كابلات الربط بين الخوادم والشبكة، وبين الخوادم ووحدات التخزين داخل رف الخوادم الواحد بأكثر من 70%، مما يُسهم في خفض التكلفة والتعقيد واستهلاك الطاقة. ولأن الربط البيني عالي السرعة يُشارك ديناميكيًا بين مختلف المتطلبات، فإنه غالبًا ما يُحسّن الأداء أيضًا. ^{[ 8 ]}
زيادة الكثافة: تعمل تقنية المحاكاة الافتراضية للإدخال/الإخراج على زيادة الكثافة العملية للإدخال/الإخراج من خلال السماح بوجود المزيد من الاتصالات ضمن مساحة محددة. وهذا بدوره يُتيح استخدامًا أكبر للخوادم ذات الكثافة العالية (1U) والخوادم الشفرية التي كانت ستعاني من قيود في الإدخال/الإخراج لولا ذلك.

تعمل هياكل خوادم Blade على تعزيز الكثافة من خلال تجميع العديد من الخوادم (وبالتالي العديد من وصلات الإدخال/الإخراج) في مساحة مادية صغيرة. يدمج الإدخال/الإخراج الافتراضي جميع وصلات التخزين والشبكة في وصلة مادية واحدة، مما يلغي أي قيود مادية على عدد المنافذ. كما يتيح الإدخال/الإخراج الافتراضي إدارة التكوين عبر البرمجيات ، مما يبسط التحكم في أجهزة الإدخال/الإخراج. يسمح هذا المزيج بنشر المزيد من منافذ الإدخال/الإخراج في مساحة معينة، ويسهل الإدارة العملية للبيئة الناتجة. ^{[ 9 ]}

انظر أيضاً

مراجع

1 2 سكوت لوي (21 أبريل 2008). "استراتيجيات المحاكاة الافتراضية > الاستفادة من محاكاة الإدخال/الإخراج الافتراضية" . تيك تارجت . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .
1 2 3 سكوت هانسون. "استراتيجيات لتحسين اتصال الأجهزة الافتراضية" (ملف PDF) . ديل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .
↑ كيث وارد (31 مارس 2008). "أشياء جديدة للمحاكاة الافتراضية، مراجعة المحاكاة الافتراضية" . virtualizationreview.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .
1 2 تشارلز بابكوك (16 مايو 2008). "وعود ومشاكل المحاكاة الافتراضية" . أسبوع المعلومات . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .
↑ ترافيس، بول (8 يونيو 2009). "خارطة طريق التكنولوجيا: راقب الإدخال/الإخراج الافتراضي" . الحوسبة الشبكية . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .
↑ مارشال، ديفيد (20 يوليو 2009). "تقدم PrimaCloud خدمة حوسبة سحابية جديدة مبنية على تقنية الإدخال/الإخراج الافتراضي من Xsigo" . InfoWorld . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .
↑ نويغباور، داموني؛ نويغباور، رولف (1 يونيو 2009). "محاكاة الإدخال/الإخراج (IOV) واستخداماتها في البنية التحتية للشبكة: الجزء 1" . Embedded.com: Embedded.com . تاريخ الاسترجاع: 4 نوفمبر 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
1 2 ليبس، نيك (مايو 2009). "خيارات الأقمشة الموحدة أصبحت متاحة أخيرًا، تقرير ليبس: 126" . تقرير ليبس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
↑ تشيرنيكوف، ديفيد. "محاكاة الإدخال/الإخراج لخوادم Blade" . ويندوز آي تي برو . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .

[ssv-1] 1 2 سكوت لوي (21 أبريل 2008). "استراتيجيات المحاكاة الافتراضية > الاستفادة من محاكاة الإدخال/الإخراج الافتراضية" . تيك تارجت . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .

[dell1-2] 1 2 3 سكوت هانسون. "استراتيجيات لتحسين اتصال الأجهزة الافتراضية" (ملف PDF) . ديل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .

[3] كيث وارد (31 مارس 2008). "أشياء جديدة للمحاكاة الافتراضية، مراجعة المحاكاة الافتراضية" . virtualizationreview.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .

[IW-4] 1 2 تشارلز بابكوك (16 مايو 2008). "وعود ومشاكل المحاكاة الافتراضية" . أسبوع المعلومات . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .

[5] ترافيس، بول (8 يونيو 2009). "خارطة طريق التكنولوجيا: راقب الإدخال/الإخراج الافتراضي" . الحوسبة الشبكية . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .

[6] مارشال، ديفيد (20 يوليو 2009). "تقدم PrimaCloud خدمة حوسبة سحابية جديدة مبنية على تقنية الإدخال/الإخراج الافتراضي من Xsigo" . InfoWorld . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .

[7] نويغباور، داموني؛ نويغباور، رولف (1 يونيو 2009). "محاكاة الإدخال/الإخراج (IOV) واستخداماتها في البنية التحتية للشبكة: الجزء 1" . Embedded.com: Embedded.com . تاريخ الاسترجاع: 4 نوفمبر 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )

[Lippis_Report-8] 1 2 ليبس، نيك (مايو 2009). "خيارات الأقمشة الموحدة أصبحت متاحة أخيرًا، تقرير ليبس: 126" . تقرير ليبس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )

[9] تشيرنيكوف، ديفيد. "محاكاة الإدخال/الإخراج لخوادم Blade" . ويندوز آي تي برو . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2009 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]