Sanal Makineler ve Hipervizörler

Sanallaştırma, tek bir fiziksel sunucunun birçok ayrı bilgisayar gibi davranmasını sağlar. Bu bilgisayarların her biri kendi işletim sistemine, uygulamalarına, sanal işlemcisine, belleğine ve diskine sahip bir sanal makinedir (VM). VM'ler alttaki gerçek donanımı paylaşır, ancak birbirlerinden yalıtılmış kalır.

Bu yapı, modern veri merkezlerinin ve bulutun temelidir. Fiziksel her bilgisayarda tek bir uygulama çalıştırmak yerine, tek bir güçlü sunucu onlarca VM barındırabilir; böylece maliyet, enerji kullanımı ve kaplanan alan büyük ölçüde azalır.

Hiper yönetici (Sanal Makine İzleyicisi olarak da adlandırılır), VM'leri oluşturan ve çalıştıran yazılım katmanıdır. Fiziksel CPU, RAM ve depolama kaynaklarını bölerek her VM'ye paylaştırır ve VM'leri yalıtılmış tutar; böylece bir çökme, komşu VM'leri çalışamaz hâle getiremez.

Hiper yönetici, tıpkı bir işletim sisteminin uygulamaların çalışmasını planlaması gibi, gerçek donanıma erişimi planlar. Her konuk işletim sistemine, VM eksiksiz bir fiziksel makineye sahipmiş gibi görünür.

Tür 1 hiper yönetici, altında bir ana işletim sistemi olmadan doğrudan donanım üzerinde çalışır. Doğrudan donanım üzerinde bulunduğu için hızlı, verimli ve güvenlidir; bu nedenle üretim sunucuları ve bulutlar için tercih edilir.

• VMware ESXi
• Microsoft Hyper-V
• KVM (Çekirdek Tabanlı Sanal Makine)
• Xen

Veri merkezleri, tek bir ana makinenin aynı anda birçok kiracıya hizmet verebilmesi için Tür 1 hiper yöneticiler çalıştırır.

Tür 2 hiper yönetici, Windows veya macOS gibi normal bir işletim sisteminin üzerinde uygulama olarak çalışır. Kurulumu kolaydır; sınama, öğrenme ve masaüstü kullanımı için idealdir. Ancak istekler önce ana işletim sisteminden geçtiği için daha yavaştır.

• VMware Workstation ve Fusion
• Oracle VirtualBox
• Parallels Desktop

Dizüstü bilgisayarınızda Linux çalıştırmak için Tür 2'yi, sunucu çiftliği çalıştırmak için Tür 1'i kullanın.

Ana makine, fiziksel makine ile her şeyi çalıştıran hiper yöneticidir. Konuk işletim sistemi, bir VM'nin içine kurulan işletim sistemidir. Konukları istediğiniz gibi bir arada kullanabilirsiniz: tek bir ana makine, Windows Server, Ubuntu Linux ve eski bir Windows sürümünü yan yana çalıştırabilir.

Her konuk kendisine ayrılmış donanıma sahip olduğuna inanır; ancak hepsi, hiper yöneticinin planlaması altında ana makinenin CPU ve bellek havuzunu paylaşır.

Yöneticiler her VM'ye vCPU (sanal işlemci çekirdekleri), RAM ve disk kaynaklarından bir pay ayırır. Aşırı tahsis, tüm VM'lerin aynı anda en yüksek kullanım düzeyine çıkmayacağı varsayımıyla, fiziksel olarak ana makinede bulunandan daha fazla toplam sanal kaynak atamak demektir.

Dikkatli yapıldığında verimliliği artırır; dikkatsiz yapıldığında ise VM'lerin CPU veya bellek için yarıştığı ve yavaşladığı kaynak çekişmesine yol açar. Her VM'nin kaynaklarını doğru boyutlandırmak, performansın öngörülebilir kalmasını sağlar.

Anlık görüntü, bir VM'nin belirli bir andaki tam durumunu kaydeder. Bir yama veya değişiklik bir şeyi bozarsa birkaç saniye içinde anlık görüntüye geri dönebilirsiniz. Klonlama, hızlıca aynı özelliklere sahip yeni bir VM oluşturmak için bir VM'nin tamamını kopyalar.

Bu özellikler, VM'leri fiziksel sunuculardan çok daha esnek hâle getirir; fiziksel bir makineyi yeniden kurmak saatler sürebilir. Ancak anlık görüntüler yedek değildir; çünkü aynı ana makinenin depolama alanında bulunurlar.

Kapsayıcılar (Docker gibi), sanallaştırmanın daha hafif bir biçimidir. Her biri tam bir konuk işletim sistemi barındırmak yerine kapsayıcılar, ana makinenin çekirdeğini paylaşır ve yalnızca uygulamayı ve bağımlılıklarını içerir. Milisaniyeler içinde başlar ve çok daha az bellek kullanırlar.

VM'ler, her birinde tam bir işletim sistemiyle donanım düzeyinde yalıtım sağlar; kapsayıcılar ise işletim sistemi düzeyinde yalıtım sağlar. Her ikisi de yaygındır ve birçok gerçek ortamda katmanlı yalıtım için kapsayıcılar VM'lerin içinde çalıştırılır.

Canlı taşıma, çalışan bir VM'yi çok az kesintiyle veya hiç kesinti olmadan bir fiziksel ana makineden diğerine taşır. Hiper yönetici, VM'nin belleğini ağ üzerinden yeni ana makineye kopyalar ve ardından geçiş yapar; bu işlem o kadar kesintisiz gerçekleşir ki kullanıcılar nadiren fark eder.

Bu özellik, hizmetleri kapatmadan donanım bakımı, yük dengeleme ve yük devretme yapılmasını sağlar. VMware bu özelliğe vMotion adını verir; sanallaştırılmış ortamların yüksek kullanılabilirliğini korumasının temel nedenlerinden biridir.

Bulut sağlayıcıları devasa hiper yönetici çiftlikleri çalıştırır. Bir bulut sunucusu kiraladığınızda aslında paylaşılan donanım üzerindeki bir VM'yi kullanırsınız. Sanallaştırma, sağlayıcının VM'nizi dakikalar içinde oluşturmasına, ölçeklendirmesine ve yalnızca kullandığınız kadar ücretlendirmesine olanak tanır.

Bu durum bir ağ teknisyeni için önemlidir; çünkü ağ artık ana makinenin içine de uzanır ve sanal makineleri, bir sonraki derste tanıyacağınız sanal anahtarlar üzerinden birbirine bağlar.

Faydalar: donanım birleştirme, hızlı hazırlama, anlık görüntüler aracılığıyla kolay yedekleme, yalıtım ve kesintisiz çalışma için canlı taşıma.

Ödünleşimler: hiper yönetici küçük bir ek yük oluşturur, aşırı tahsis çekişme riski doğurur ve tek bir ana makinede çok sayıda VM bulunması, ana makine arızalandığında tek hata noktası oluşturur. İyi bir tasarım, bu riski yönetmek için kritik VM'leri birden çok ana makineye dağıtır.

Hiper yönetici türlerini ne kadar kavradığınızı sınayın.

Sanallaştırma, tek bir fiziksel sunucuyu bir hiper yönetici tarafından yönetilen, yalıtılmış birçok sanal makineye böler. Tür 1 hiper yöneticiler üretim ortamları için doğrudan donanım üzerinde çalışır; Tür 2 hiper yöneticiler masaüstü kullanımı ve sınama için bir ana işletim sistemi üzerinde çalışır. VM'lerin her birine vCPU, RAM ve disk verilir; VM'ler anlık görüntüleri, klonlamayı ve canlı taşımayı destekler ve bulut bilişimin yapı taşını oluşturur.