البحث في الموقع

تقدّم تقنية KVM (اختصار Kernel-based Virtual Machine؛ الأجهزة الافتراضيّة المعتمدة على نواة لينكس) آلية لتشغيل الحوسبة الافتراضيّة (التخيّليّة أو الوهميّة) Virtualization على الأنظمة العاملة بلينكس. تمكّن هذه الآلية - التي تتوفّر على هيئة وحدة Module في نواة لينكس منذ الإصدار 2.6.20 - من استخدام أنظمة تشغيل مستقلّة ومنفصلة في وقت واحد على نفس العتاد Hardware. يتولّى نظامٌ يُعرَف بالمضيف Host تشغيل العتاد Hardware عن طريق برنامج يُعرَف بالمراقِب Hypervisor. يوفّر المراقب موارد (معالج، ذاكرة عشوائية، أجهزة طرفية وغيرها) للآلات الافتراضيّة. يُسمّى النظام الذي يُشغّل الآلة الافتراضيّة بالنظام الضيف Guest. يقدّم KVM الميزات التاليّة: التعهّد الزائد Over-commiting: يعني تخصيص موارد افتراضيّة (المعالجات والذاكرة العشوائية) أكثر من تلك التي يوفّرها العتاد. التموين السريع Thin provisionning: يسمح بالتوزيع المرن للمساحة التخزينية المتوفّرة والبحث عن أمثل طريقة لمشاركتها بين الآلات الافتراضية. تحجيم الإدخال/الإخراج من القرص Disk I/O throttling: يوفّر إمكانية تعريف حد لطلبات الإدخال والإخراج بالنسبة لكل آلة افتراضيّة. إمكانيّة زيادة قدرات المعالجة الخاصّة بالآلات الافتراضية حسب الطّلب دون الحاجة لإيقافها عن العمل. يتطرّق هذا المقال، الأوّل في سلسلة من أربعة أجزاء، لكيفية استخدام KVM والأدوات التي يوفّرها على توزيعة Ubuntu 16.04. تشترك توزيعات لينكس عموما في الخطوط العريضة، وكثير من الخطوات الواردة في هذه السلسلة. المتطلّبات يجب أن تكون لدى العتاد الذي يعمل عليه النظام المُضيف القدرةُ على تنفيذ طلبات المُراقب عن طريق ما يُعرَف بامتدادات العتاد الخاصّة بالحوسبة الافتراضية Hardware virtualization extensions؛ وهو ما توفّره أغلب الحواسيب الحديثة. يمكّن الأمر kvm-ok من التأكد من جاهزيّة جهازك لاستخدام KVM: $ kvm-ok INFO: /dev/kvm exists KVM acceleration can be used يظهر من نتيجة الأمر أعلاه أن الجهاز قادر على استخدام التقنيّة. تأكّد، إن كانت النتيجة مخالفة، من أن امتدادات العتاد موجودة ومفعّلة في محمّل الإقلاع BIOS (أو UEFI) الخاص بجهازك. تثبيت أدوات KVM ونشر الآلات الافتراضية سنحتاج لبضعة حزم قبل أن يمكننا البدء في إنشاء آلات افتراضية باستخدام KVM. يُثبّت الأمر التالي هذه الحزم: $ sudo apt install qemu-kvm libvirt-bin bridge-utils virt-manager تعمل حزمة أدوات kvm-qemu على تشغيل وحدة KVM في النواة لتنفيذ الشفرة البرمجية الخاصّة بالآلة الافتراضية. كما أن هذه الأدوات تحجز الذاكرة العشوائية والموارد التي تحتاجها الآلات الافتراضيّة للعمل؛ زيادة على كونها تعمل على محاكاة عمل الأجهزة الطرفية Peripherals الملموسة التي يتوفّر عليها النظام المُضيف من أجل إتاحة أجهزة طرفية افتراضية للنظام الضيف. تتيح الحزمة libvirt-bin مجموعة من الأدوات للتخاطب مع قدرات الحوسبة الافتراضية التي يتوفّر عليها الجهاز المضيف. نذكر مثلا الأداة virsh التي يمكن من خلالها إنشاء آلات افتراضية، تعليقها (توقيف مؤقّت) أو إيقافها عن العمل. تحوي الحزمة bridge-utils الأدوات الضرورية لإنشاء أجهزة طرفية تعمل جسورا Bridge بين واجهات شبكة عدّة، ولإدارة هذه الأجهزة. من المهمّ توفّر هذه الميزة حتى يمكننا ضبط شبكة حواسيب تشمل الآلات الافتراضية. توفّر حزمة virt-manage واجهة رسومية لإدارة الآلات الافتراضية. الخطوة التاليّة هي إضافة المستخدم الحالي إلى مجموعة المستخدمين libvirtd حتى يمكنه استخدام الآلات الافتراضيّة التي ننشئها عن طريق KVM؛ إذ لا تُتاح هذه الوظيفة لغير أعضاء هذه المجموعة والحساب الجذر: $ sudo adduser zeine77 libvirtd نطلُب، من أجل التأكد من أن كل شيء على ما يُرام، سردَ الآلات الافتراضية المتوفّرة؛ وذلك باستخدام الأمر virsh على النحو التالي: $ virsh -c qemu:///system list Id Name State ---------------------------------------------------- لا توجد آلات افتراضية لحد الساعة، لذا لن تظهر معلومات عن هذه الآلات؛ وسيكتفي الأمر بعرض أسماء أعمدة (المعرّف Id، الاسم Name والحالة State) تصف معلومات تتعلّق بالآلات الافتراضية. تشير هذه النتيجة إلى أننا مستعدون الآن للبدء في استخدام KVM. إنشاء آلات افتراضية باستخدام KVM سنستخدم في هذا الجزء من المقال الأداة virt-manager للتخاطب مع KVM من أجل إنشاء آلات افتراضية. يمكن تشغيل virt-manager من قوائم سطح المكتب الذي تستخدمه (Gnome، KDE أو غيرهما) أو بتنفيذ الأمر virt-manager في سطر الأوامر. تظهر النافذة التاليّة بعد تشغيل الأداة. يظهر في واجهة البرنامج أنه متّصل بمضيف محلي يستخدم المُراقب QEMU/KVM. يمكن من هذه الواجهة الاتّصال بمضيفات Hosts بعيدة (توجد على أجهزة مغايرة للجهاز الذي تعمل عليه الأداة virt-manager)، وذلك عن طريق القائمة …File -> Add Connection ثم تحديد الخانة Connect to remote host وذكر البيانات المطلوبة. ننقر على زر Create a new virtual machine في واجهة virt-manager لإنشاء آلة افتراضية جديدة. تظهر نافذة جديدة تطلُب تحديد طريقة لتثبيت نظام التشغيل الضّيف على الآلة الافتراضية. توجد أكثر من طريقة كما يظهر في لقطة الشاشة أعلاه. سنحدّد خيار Local install media (وسيط تثبيت محليّ). تظهر النافذة التاليّة. يمكن عبر الواجهة الظاهرة في الصورة أعلاه الاختيار بين قرص مُدمَج (CD أو DVD) أو ملفّ ISO. سنحدّد الخيار الثاني (ملف ISO) وننقر على الزّر Browse. تظهر النافذة التالية. نستطيع عبر هذه النافذة إنشاء مساحة تخزين Storage volume افتراضية لاستخدامها مع الآلة؛ إلا أننا لن نفعل ذلك الآن وسننقر على الزّر Browse Local لتحديد المسار Path الذي يوجد عليه ملفّ ISO. يعود البرنامج بعد تحديد المسار إلى واجهة الاختيار الخاصة بوسيط التثبيت. نلاحظ أن البرنامج تعرّف تلقائيا على نوعية نظام التشغيل وإصداره اعتمادا على اسم وسيط التثبيت. ثم يطلب منا البرنامج ضبط إعدادات المعالج والذاكرة العشوائية الخاصّين بالآلة الافتراضيّة. نختار القيم المناسبة اعتمادا على العتاد المتوفّر على المُضيف ثم ننتقل لإعدادات التخزين. يمكن تحديد أحد خيارين؛ إما إنشاء مساحة تخزين افتراضية جديدة أو اختيار مساحة تخزين افتراضية موجودة سلفا. بما أننا لم نضبُط مساحة تخزين قبلًا فسنحدّد الخيار الأول. ثم ننتقل للخطوة الأخيرة وهي تحديد اسم للآلة الافتراضية. إن أردت تخصيص عمليّة التثبيت فبإمكانك تحديد الخيار Customize configuration before install (تخصيص الإعدادات قبل التثبيت). ثم ننقر على زر Finish. تبدأ الآلة الافتراضية بالعمل مباشرة وتظهر في واجهة برنامج virt-manager شاشةُ التثبيت الخاصّة بنظام التشغيل الضيف على الآلة الافتراضية. توجد في واجهة virt-manager أزرار للتحكّم في الآلة الافتراضية: إعادة التشغيل Reboot، الإيقاف Shut Down، فرض إعادة التعيين Force reset، فرض الإيقاف Force off (يشبه فصل حاسوب عن الطاقة دون إيقاف نظام التشغيل) وحفظ حالة الآلة Save. كما يمكن عن طريق زرّ Open فتح نافذة خاصّة للآلة الافتراضية يمكن عبرها أخذ لقطات سريعة Snapshots. تخزّن اللقطات السريعة جميع البيانات الموجودة على الآلة ويمكن الرجوع إلى هذه اللقطات في حالات مثل حدوث مشكل مع الآلة الافتراضية، توقفها عن العمل أو لإنشاء آلة افتراضية مطابقة لها تماما. ترجمة - بتصرّف - لمقال How to Create Virtual Machines in Linux Using KVM (Kernel-based Virtual Machine) – Part 1 لصاحبه Mohammad Dosoukey.

يُعتمَد على الأنظمة الوهمية في مختلف البيئات والحالات؛ فلو كنت مطوِّرًا فتوفر لك الأنظمة الوهمية بيئة مُحتوَية حيث تستطيع أن تجري أي نوع من أنواع التطوير دون القلق من تخريب بيئة العمل الرئيسية عندك. وإذا كنت مديرًا للأنظمة، فتستطيع استخدام الأنظمة الوهمية لتعزل خدماتك عزلًا سهلًا وتنقلهم بناءً على الحاجة. تقنية الأنظمة الوهمية الافتراضية المدعومة في أوبنتو هي KVM، تتطلب KVM ملحقات لدعم الأنظمة الوهمية في عتاد Intel و AMD؛ وتقنية Xen مدعومة أيضًا في أوبنتو؛ حيث يمكن أن تستفيد Xen من تلك الملحقات عند توفرها، لكن يمكن تشغيلها على عتاد دون إضافات الأنظمة الوهمية؛ خيار شائع أخر هو Qemu للعتاد بدون ملحقات الأنظمة الوهمية (virtualization extensions). libvirt تُستخدَم المكتبة libvirt للتعامل مع مختلف تقنيات الأنظمة الوهمية؛ وقبل البدء مع libvirt، من الأفضل التحقق أنّ عتادك يدعم الملحقات الضرورية لعمل KVM، وذلك بإدخال الأمر الآتي في الطرفية: kvm-ok ستظهر رسالة تعلِمك إن كان معالجك يدعم أو لا يدعم الملحقات العتادية للأنظمة الوهمية. ملاحظة: يكون من الضروري في أغلب الحواسيب التي تدعم معالجاتها الأنظمة الوهمية أن يفعَّل خيارٌ في BIOS لتمكينها. التواصل الشبكي الوهمي هنالك عدِّة طرق للسماح لنظام وهمي بالوصول إلى الشبكة الخارجية؛ خيار ضبط التواصل الشبكي الوهمي الافتراضي هو «usermode»، الذي يستخدم بروتوكول SLIRP ويمرِّر التراسل الشبكي عبر NAT عبر بطاقة المضيف إلى الشبكة الخارجية. لتمكين وصول المضيفين الخارجيين إلى الخدمات مباشرةً على الأنظمة الوهمية، فيجب استخدام ضبط «bridge»؛ هذا يسمح للبطاقات الشبكية الوهمية بالاتصال إلى الشبكة الخارجية عبر البطاقة العتادية، مما يجعلها تبدو كأنها حواسيب عادية لبقية الشبكة. التثبيت أدخِل ما يلي في الطرفية لتثبيت الحزم اللازمة: sudo apt-get install kvm libvirt-bin يجب إضافة المستخدم الذي سيدير الآلات الوهمية إلى مجموعة libvirtd بعد تثبيت libvirt-bin؛ وبهذا تعطي المستخدم وصولًا إلى خيارات الشبكة المتقدمة؛ وذلك بإدخال الأمر الآتي: sudo adduser $USER libvirtd ملاحظة: إذا كان المستخدم الذي أضفته هو المستخدم الحالي، فيجب عليك تسجيل الخروج ثم الدخول مرةً أخرى لكي تأخذ عضوية المجموعة الجديدة مفعولها. أنت الآن جاهز لتثبيت نظام تشغيل «ضيف» (Guest)؛ طريقة تثبيت نظام التشغيل على الآلات الوهمية هي نفس طريقة تثبيته مباشرةً على العتاد؛ أي أنك إما أن تحتاج إلى أتمتة التثبيت، أو إلى لوحة مفاتيح وشاشة موصولين إلى الآلة الفيزيائية. في حالة الآلات الوهمية، تكون الواجهة الرسومية (GUI) مماثلة لاستخدام لوحة مفاتيح وفأرة فيزيائية؛ فبدلًا من تثبيت واجهة رسومية، يمكن استخدام التطبيق virt-viewer للاتصال إلى الآلة الوهمية باستخدام VNC، راجع القسم «عارض الآلات الوهمية» لمزيدٍ من التفاصيل. هنالك عدِّة طرق لأتمتة تثبيت أوبنتو، إذ يمكن ذلك باستخدام preseed أو kickstart على سبيل المثال. راجع دليل تثبيت أوبنتو للتفاصيل. طريقة أخرى لتثبيت أوبنتو على آلة افتراضية هي استخدام ubuntu-vm-builder، يسمح ubuntu-vm-builder بإعداد متقدم للأقسام، وتنفيذ سكربتات بعد التثبيت ...إلخ. للتفاصيل، راجع القسم «الصور السحابية وأداة uvtools». يمكن ضبط Libvirt مع Xen، راجع صفحة مجتمع أوبنتو المُشار إليها في المصادر. virt-install virt-install هو جزء من حزمة virtinst، أدخِل الأمر الآتي لتثبيتها: sudo apt-get install virtinst هنالك عدِّة خيارات متوفرة عند استخدام virt-install: sudo virt-install -n web_devel -r 256 \ --disk path=/var/lib/libvirt/images/web_devel.img,bus=virtio,size=4 -c \ ubuntu-14.04-server-i386.iso --network network=default,model=virtio \ --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole -v الخيار ‎-n web_devel: اسم الآلة الوهمية، سيكون web_devel في هذا المثال. الخيار ‎-r 256: تحديد مقدار الذاكرة التي ستستخدمها الآلة الوهمية مقدرًا بالميغابايت. الخيار ‎--disk path=/var/lib/libvirt/images/web_devel.img,size=4: الإشارة إلى مسار القرص الوهمي الذي يمكن أن يكون ملفًا أو قسمًا أو حجمًا وهميًا؛ في هذا المثال هنالك ملف باسم web_devel.img في مجلد ‎/var/lib/libvirt/images/‎ بحجم 4 غيغابايت، وسيستخدم virtio كناقل للقرص (disk bus). الخيار ‎:-c ubuntu-14.04-server-i386.iso الملف الذي سيُستخدَم كقرص CD-ROM وهمي، يمكن أن يكون الملف إما ملف ISO أو مسار إلى جهاز قرص CD-ROM في المضيف. الخيار ‎--network: يوفر معلومات حول البطاقة الشبكية للآلة الوهمية؛ يُستخدَم هنا default، وضُبِط موديل البطاقة إلى virtio. الخيار ‎--graphics vnc,listen=0.0.0.0: تصدير طرفية الضيف باستخدام VNC على جميع البطاقات الشبكية للمضيف؛ إذ عمومًا لا يكون للخادوم واجهة رسومية، لذلك فيمكن لحاسوب آخر على الشبكة المحلية ذي واجهةٍ رسومية أن يتصل عبر VNC لإكمال التثبيت. الخيار ‎--noautoconsole: يؤدي إلى عدم الاتصال تلقائيًا إلى طرفية الآلة الوهمية. الخيار ‎-v: إنشاء ضيف وهمي كامل. بعد تشغيل virt-install يمكنك الاتصال إلى طرفية الآلة الوهمية إما محليًا باستخدام GUI أو باستخدام الأداة virt-viewer. virt-clone يمكن استخدام virt-clone لنسخ آلة وهمية إلى آلة أخرى؛ على سبيل المثال: sudo virt-clone -o web_devel -n database_devel -f /path/to/database_devel.img \ --connect=qemu:///system ‎-o: الآلة الوهمية الأصلية. ‎-n: اسم الآلة الوهمية الجديدة. ‎-f: المسار إلى الملف، أو القسم، أو الحجم المنطقي الذي سيُستخدَم من الآلة الوهمية الجديدة. ‎--connect: تحديد «المشرف» (hypervisor) الذي سيُتصَّل به. يمكن أيضًا استخدام الخيار ‎-d أو ‎--debug لاستكشاف الأخطاء مع virt-clone. ملاحظة: استبدل web_devel و database_devel بأسماء ملائمة للآلات الوهمية. إدارة الآلة الوهمية virsh هنالك عدِّة أدوات متوفرة لإدارة الآلات الوهمية و libvirt؛ يمكن أن تُستخدَم الأداة virsh من سطر الأوامر؛ هذه بعض الأمثلة: لعرض قائمة بالآلات الوهمية التي تعمل: virsh -c qemu:///system list لبدء تشغيل آلة وهمية: virsh -c qemu:///system start web_devel وبشكلٍ مشابه، لتشغيل آلة وهمية عند الإقلاع: virsh -c qemu:///system autostart web_devel أعد إقلاع آلة وهمية باستخدام الأمر: virsh -c qemu:///system reboot web_devel يمكن حفظ «حالة» (state) الآلة الوهمية إلى ملف لتُستعاد لاحقًا؛ ما يلي سوف يحفظ حالة الآلة الوهمية إلى ملف مسمى وفقًا لتاريخ اليوم: virsh -c qemu:///system save web_devel web_devel-022708.state ستتوقف الآلة الوهمية عن العمل بعد حفظ حالتها. يمكن استعادة الآلة الوهمية باستخدام: virsh -c qemu:///system restore web_devel-022708.state نفِّذ الأمر لإيقاف تشغيل آلة وهمية: virsh -c qemu:///system shutdown web_devel يمكن وصل جهاز CD-ROM إلى آلة وهمية بالأمر: virsh -c qemu:///system attach-disk web_devel /dev/cdrom /media/cdrom ملاحظة: استبدل في الأمثلة السابقة web_devel مع اسم الآلة الوهمية الملائم، و web_devel-022708.state باسم ملف أكثر وصفًا. مدير الآلات الوهمية تحتوي حزمة virt-manager على أداة رسومية لإدارة الآلات الوهمية المحلية والبعيدة؛ أدخِل الأمر الآتي لتثبيتها: sudo apt-get install virt-manager لما كانت الأداة virt-manager تتطلب واجهة رسومية (GUI) فمن المستحسن أن تُثبَّت على محطة عمل أو جهاز للاختبارات بدلًا من خادوم إنتاجي؛ أدخِل الأمر الآتي للاتصال بخدمة libvirt محلية: virt-manager -c qemu:///system تستطيع الاتصال بخدمة libvirt في مضيف آخر بإدخال ما يلي في الطرفية: virt-manager -c qemu+ssh://virtnode1.mydomain.com/system ملاحظة: يفترض المثال السابق أن إمكانية الاتصال عبر SSH بين نظام الإدارة و virtnode1.mydomain.com قد ضُبِطَت مسبقًا، وتستخدم مفاتيح SSH للاستيثاق؛ هنالك حاجة لمفاتيح SSH لأن المكتبة libvirt تُرسِل محث كلمة المرور إلى عملية أخرى. للتفاصيل عن ضبط SSH، راجع درس خادوم OpenSSH. عارض الآلات الوهمية يسمح التطبيق virt-viewer لك بالاتصال إلى طرفية الآلة الوهمية لكن virt-viewer يتطلب واجهة رسومية (GUI) للتعامل مع الآلة الوهمية، أدخِل الأمر الآتي من الطرفية لتثبيت virt-viewer: sudo apt-get install virt-viewer بعد تثبيت وتشغيل آلة وهمية، يمكنك الاتصال إلى طرفيتها بالأمر: virt-viewer -c qemu:///system web_devel وكما في virt-manager، يمكن اتصال virt-viewer إلى مضيف بعيد باستخدام SSH مع استيثاق باستخدام مفتاح: virt-viewer -c qemu+ssh://virtnode1.mydomain.com/system web_devel تأكد من استبدال web_devel باسم الآلة الوهمية الملائم. إذا ضبطت استخدام بطاقة شبكية جسرية (bridged network interface)، فيمكنك ضبط وصول SSH إلى الآلة الوهمية؛ راجع درس خادوم OpenSSH لمزيدٍ من المعلومات. مصادر راجع صفحة KVM الرئيسية للمزيد من التفاصيل. للمزيد من المعلومات حول libvirt، انظر إلى صفحة libvirt الرئيسية. موقع «Virtual Machine Manager» فيه المزيد من المعلومات حول تطوير virt-manager. ادخل إلى قناة ‎#ubuntu-virt على خادوم freenode لمناقشة تقنيات الأنظمة الوهمية في أوبنتو. مصدر آخر جيد هو صفحة ويكي أوبنتو «KVM». للمزيد من المعلومات حول Xen، بما فيها استخدام Xen مع libvirt؛ رجاءً راجع صفحة ويكي أوبنتو «Xen». ترجمة -وبتصرف- للمقال Ubuntu Server Guide: libvirt.