با افزایش هزینه‌های زیرساخت Virtualization و تغییرات ایجادشده در بازار VMware، بسیاری از سازمان‌ها به دنبال راهکارهایی هستند که علاوه بر ارائه قابلیت‌های موردنیاز محیط‌های Enterprise، وابستگی کمتری به یک Vendor خاص داشته باشند. در چنین شرایطی، پلتفرم‌های مبتنی بر KVM و راهکارهای Open Source Virtualization بیش از گذشته مورد توجه قرار گرفته‌اند. ZSvirt یکی از پلتفرم‌هایی است که با تمرکز بر مجازی‌سازی سازمانی، مدیریت متمرکز زیرساخت و فراهم کردن مسیر مهاجرت از VMware توسعه یافته است.

ZSvirt یک پلتفرم Open Source برای مدیریت زیرساخت Virtualization است که بر پایه فناوری KVM و موتور ZSphere توسعه یافته و امکان مدیریت متمرکز منابع Compute، Storage، Network، Image و Virtual Machine را فراهم می‌کند. قابلیت‌هایی مانند Live Migration، VMware Migration، VM Encryption، vTPM، Secure Boot، SR-IOV، REST API، Terraform و Infrastructure Automation باعث شده‌اند ZSvirt برای سازمان‌هایی که به دنبال یک پلتفرم جدید مجازی‌سازی هستند، گزینه قابل توجهی باشد.

ZSvirt چیست؟

ZSvirt یک پلتفرم Open Source Virtualization برای ایجاد، اجرا و مدیریت ماشین‌های مجازی و منابع زیرساخت است. این پلتفرم امکان مدیریت Hostها، Virtual Machineها، Storage، Network و Imageها را از طریق یک Control Plane متمرکز فراهم می‌کند و به Administrator اجازه می‌دهد بخش‌های مختلف Virtual Infrastructure را از یک محیط واحد مدیریت کند. ZSvirt از موتور مجازی‌سازی ZSphere شرکت ZStack بهره می‌برد و هسته آن تحت مجوز GPL 3.0 به‌صورت Open Source ارائه شده است. یکی از اهداف این پروژه ایجاد بستری است که سازمان‌ها بتوانند زیرساخت مجازی‌سازی مبتنی بر KVM را بدون وابستگی کامل به یک پلتفرم Proprietary پیاده‌سازی و مدیریت کنند.

معماری ZSvirt چگونه است؟

معماری ZSvirt بر پایه یک Control Plane متمرکز طراحی شده است. این Control Plane مسئول هماهنگی و مدیریت منابع مختلف زیرساخت بوده و Administrator از طریق آن می‌تواند Compute، Storage، Network، Image و Virtual Machineها را کنترل کند. این ساختار به‌خصوص در محیط‌هایی که تعداد زیادی Host و VM وجود دارد اهمیت پیدا می‌کند، زیرا مدیریت جداگانه هر Hypervisor در مقیاس بزرگ پیچیده خواهد شد.

معماری Asynchronous و Plugin-based

در معماری ZSvirt از مفاهیمی مانند Asynchronous Architecture، Stateless Services، Workflow Engine، Message Bus و Plugin Architecture استفاده شده است. هدف این طراحی کاهش وابستگی مستقیم میان اجزای مختلف سیستم و فراهم کردن بستری است که بتواند عملیات متعدد زیرساخت را به‌صورت هماهنگ مدیریت کند. معماری Plugin-based نیز امکان توسعه قابلیت‌های پلتفرم را فراهم می‌کند و سرویس‌ها و Integrationهای جدید می‌توانند بدون نیاز به تغییر گسترده در Core Platform به زیرساخت اضافه شوند.

استفاده از KVM در ZSvirt

ZSvirt برای اجرای Virtual Machineها از فناوری KVM یا Kernel-based Virtual Machine استفاده می‌کند. KVM یکی از فناوری‌های شناخته‌شده Open Source در حوزه Virtualization است که بخشی از Linux Kernel محسوب می‌شود و امکان استفاده از Linux Server به‌عنوان Hypervisor را فراهم می‌کند. استفاده از KVM به ZSvirt اجازه می‌دهد از اکوسیستم Linux برای ایجاد زیرساخت Virtualization استفاده کند. سازمان‌هایی که پیش از این با Linux، QEMU و KVM کار کرده‌اند، با بخش مهمی از فناوری زیربنایی این پلتفرم آشنایی خواهند داشت.

مدیریت Virtual Machine در ZSvirt

مدیریت Lifecycle ماشین‌های مجازی یکی از وظایف اصلی ZSvirt است. Administrator می‌تواند Virtual Machine ایجاد کرده و منابع Compute، Storage و Network موردنیاز آن را از طریق Control Plane مدیریت کند. Imageها نیز می‌توانند برای ایجاد VMهای جدید مورد استفاده قرار گیرند تا فرآیند Deployment ماشین‌های مجازی سریع‌تر و استانداردتر انجام شود. در محیط‌های بزرگ، مدیریت متمرکز VMها اهمیت زیادی دارد. به‌جای ورود جداگانه به هر Hypervisor، منابع مختلف زیرساخت در یک لایه مدیریتی در اختیار Administrator قرار می‌گیرند. این روش مدیریت تعداد زیادی VM و Host را ساده‌تر کرده و زمینه مناسبی برای Automation فراهم می‌کند.

مدیریت Host و مقیاس‌پذیری ZSvirt

Hostها منابع CPU و Memory موردنیاز Virtual Machineها را فراهم می‌کنند و ZSvirt امکان اضافه کردن و مدیریت KVM Hostها را از طریق Control Plane ارائه می‌دهد. Administrator می‌تواند Hostهای مختلف را به زیرساخت اضافه کرده و منابع آن‌ها را برای اجرای Workloadهای مجازی مورد استفاده قرار دهد. Scalability یکی از موضوعاتی است که ZSvirt روی آن تأکید دارد. طبق مشخصات ارائه‌شده توسط پروژه، معماری این پلتفرم برای مدیریت بیش از 10,000 Host از یک Control Plane طراحی شده و VMها نیز در سناریوهای پشتیبانی‌شده می‌توانند تا 768 vCPU داشته باشند.

Storage در ZSvirt

Storage یکی از مهم‌ترین بخش‌های هر Virtualization Platform است، زیرا Performance و Availability ماشین‌های مجازی وابستگی زیادی به طراحی لایه Storage دارند. ZSvirt منابع Storage را در کنار Compute و Network از طریق Control Plane مدیریت می‌کند تا Administrator بتواند منابع موردنیاز VMها را از یک محیط مرکزی کنترل کند. Image Storage نیز برای نگهداری Imageهای مورد استفاده در Deployment ماشین‌های مجازی کاربرد دارد. این ساختار امکان مدیریت منظم‌تر Templateها و Imageهای سیستم‌عامل را فراهم کرده و می‌تواند فرآیند ایجاد VMهای جدید را ساده‌تر کند.

Networking در ZSvirt

ZSvirt قابلیت‌های Network Management را در کنار Compute و Storage ارائه می‌دهد و امکان مدیریت Virtual NICها و ارتباطات موردنیاز Virtual Machineها را فراهم می‌کند. در یک Virtual Infrastructure، شبکه تنها مسئول اتصال VM به شبکه فیزیکی نیست و موضوعاتی مانند Segmentation، Security، QoS و Performance نیز باید در طراحی آن در نظر گرفته شوند.

SR-IOV و Live Migration

یکی از فناوری‌های مورد توجه ZSvirt، SR-IOV یا Single Root I/O Virtualization است. SR-IOV می‌تواند دسترسی VM به منابع Network Hardware را با سربار کمتری فراهم کند و در Workloadهایی که Network Performance اهمیت زیادی دارد مورد استفاده قرار گیرد. ZSvirt همچنین SR-IOV Live Migration را به‌عنوان یکی از قابلیت‌های پلتفرم معرفی می‌کند. این ویژگی برای محیط‌هایی که از SR-IOV استفاده می‌کنند اهمیت دارد، زیرا Live Migration در چنین معماری‌هایی معمولاً پیچیدگی بیشتری نسبت به Virtual NICهای معمولی دارد.

امنیت در ZSvirt

امنیت Virtualization تنها به سیستم‌عامل داخل Virtual Machine محدود نمی‌شود. Hypervisor، Management Plane، Virtual Network، Storage و حساب‌های Administrator نیز بخش مهمی از سطح حمله یک Virtual Infrastructure را تشکیل می‌دهند. به همین دلیل ZSvirt مجموعه‌ای از قابلیت‌های امنیتی را در سطوح مختلف ارائه می‌کند. از قابلیت‌های امنیتی معرفی‌شده برای این پلتفرم می‌توان به Secure Boot، vTPM 2.0، VM Encryption، Native Key Provider، Security Groups، Network Micro-segmentation، MFA/2FA و Audit Logs اشاره کرد.

Secure Boot و vTPM 2.0

Secure Boot برای جلوگیری از اجرای Boot Componentهای غیرمعتبر طراحی شده و می‌تواند بخشی از زنجیره امنیتی Virtual Machine باشد. در کنار آن، vTPM 2.0 یا Virtual Trusted Platform Module قابلیت‌های TPM را به‌صورت مجازی در اختیار Guest OS قرار می‌دهد.

VM Encryption و Native Key Provider

ZSvirt قابلیت VM Encryption را برای محافظت از اطلاعات ماشین‌های مجازی ارائه می‌دهد. Encryption می‌تواند به محافظت از داده‌ها در برابر دسترسی غیرمجاز به Storage یا فایل‌های مرتبط با VM کمک کند. برای مدیریت Encryption Keyها نیز قابلیت Native Key Provider (NKP) ارائه شده است. در محیط‌های Enterprise، طراحی Key Management باید با سیاست‌های Security، Backup، Disaster Recovery و Compliance سازمان هماهنگ شود.

مهاجرت از VMware به ZSvirt

یکی از مهم‌ترین بخش‌های استراتژی ZSvirt، فراهم کردن مسیر VMware Migration است. بسیاری از سازمان‌هایی که قصد بررسی یک VMware Alternative را دارند، تعداد زیادی VM موجود روی VMware vSphere یا ESXi دارند و انتقال این Workloadها می‌تواند یکی از پیچیده‌ترین مراحل تغییر Virtualization Platform باشد. ZSvirt برای این منظور ابزار ZMigrate را ارائه کرده است. هدف ZMigrate انتقال Workloadهای VMware به محیط ZSvirt با کاهش پیچیدگی Migration و Downtime است.

ZMigrate چیست؟

ZMigrate ابزار مهاجرت ZSvirt برای انتقال Virtual Machineها از VMware است. طبق اطلاعات پروژه، ZMigrate می‌تواند Replication را در سطح Hypervisor انجام دهد و برای فرآیند Migration نیازی به نصب Agent داخل Guest VM ندارد. این ابزار از Full-Disk Block Replication و سپس Incremental Sync استفاده می‌کند. در این روش ابتدا بخش اصلی اطلاعات VM به مقصد منتقل شده و تغییرات بعدی به‌صورت Incremental همگام می‌شوند. در مرحله نهایی Cutover، تنها بخش باقی‌مانده اطلاعات باید Sync شود که می‌تواند Downtime موردنیاز برای انتقال را کاهش دهد.

روش‌های انتقال VM از VMware

ZSvirt چند مسیر برای انتقال Workloadهای VMware ارائه می‌کند. ZMigrate برای Migration سازمان‌یافته و کاهش Downtime طراحی شده است، OVF Import امکان انتقال ماشین‌های Export شده را فراهم می‌کند و VMDK Image Upload نیز برای استفاده از Virtual Diskهای موجود قابل استفاده است.

آیا ZSvirt جایگزین VMware است؟

ZSvirt خود را در بازار VMware Alternative قرار داده و قابلیت‌هایی مانند Centralized Management، Live Migration، Security، Automation و ZMigrate نیز در همین راستا قابل ارزیابی هستند. با این حال، جایگزینی VMware تنها به امکان اجرای یک Virtual Machine روی Hypervisor دیگر محدود نمی‌شود. سازمان‌هایی که قصد مهاجرت دارند باید قابلیت‌هایی مانند High Availability، Live Migration، Storage Integration، Virtual Networking، Backup and Restore، Disaster Recovery، Monitoring، Security، Identity Management، Hardware Compatibility، Automation، API و Technical Support را به‌صورت عملی بررسی کنند.

ZSvirt در مقایسه با Proxmox VE

ZSvirt و Proxmox VE هر دو در بررسی پلتفرم‌های Virtualization مبتنی بر KVM مطرح می‌شوند، اما در معماری، اکوسیستم، سابقه، ابزارهای مدیریتی و تمرکز بازار تفاوت دارند. Proxmox VE سابقه طولانی‌تر و Community گسترده‌ای دارد، در حالی که ZSvirt بر معماری مبتنی بر موتور ZSphere، Scalability، Enterprise Management، Automation و VMware Migration تأکید ویژه‌ای دارد. برای انتخاب بین ZSvirt و Proxmox VE بهتر است مواردی مانند HA، Storage، Backup، Cluster Management، SDN، API، Terraform، Migration، Hardware Support، Community، Documentation و Enterprise Support در یک محیط آزمایشی مقایسه شوند.

Automation و REST API در ZSvirt

Automation یکی از بخش‌های مهم معماری ZSvirt است. این پلتفرم APIهای گسترده‌ای برای مدیریت منابع زیرساخت ارائه می‌دهد و طبق اطلاعات منتشرشده توسط پروژه، بیش از 2,000 RESTful/OpenAPI Endpoint برای کنترل و Integration منابع مختلف در دسترس قرار گرفته است. وجود API به تیم‌های Infrastructure، DevOps و Software Development اجازه می‌دهد عملیات مدیریتی را به سیستم‌های داخلی سازمان متصل کنند. برای مثال می‌توان Portal اختصاصی ایجاد کرد که کاربران از طریق آن VM درخواست کنند و فرآیند ایجاد Virtual Machine در پشت صحنه توسط API به‌صورت خودکار انجام شود.

Terraform و Infrastructure as Code

ZSvirt از رویکرد Infrastructure as Code یا IaC پشتیبانی می‌کند و قابلیت Integration با Terraform را ارائه می‌دهد. Terraform به Administrator و DevOps Team اجازه می‌دهد وضعیت موردنظر زیرساخت را در قالب Configuration تعریف کرده و منابع را به‌صورت خودکار ایجاد یا مدیریت کنند. استفاده از Infrastructure as Code باعث می‌شود Deploymentها قابل تکرار، مستندسازی‌شده و قابل نگهداری در Version Control باشند. ترکیب Terraform با Git و Automation Pipeline نیز می‌تواند زمینه استفاده از رویکردهایی مانند GitOps را در مدیریت Virtual Infrastructure فراهم کند.

SDK و توسعه نرم‌افزار

علاوه بر REST API، ZSvirt برای توسعه Integrationهای نرم‌افزاری SDKهایی برای زبان‌هایی مانند Python، Go و Java ارائه می‌کند. این قابلیت برای سازمان‌هایی که قصد توسعه Portal، Automation Tool یا Integration اختصاصی دارند اهمیت زیادی دارد. برای مثال، یک سازمان می‌تواند فرآیند Provisioning را به سیستم Service Management متصل کند تا پس از تأیید درخواست کاربر، نرم‌افزار داخلی از طریق API یا SDK یک VM ایجاد کرده و Network و Storage موردنیاز آن را به‌صورت خودکار متصل کند.

نصب و راه‌اندازی ZSvirt

فرآیند کلی راه‌اندازی ZSvirt شامل نصب Management Node و سپس اضافه کردن منابع موردنیاز زیرساخت است. پس از راه‌اندازی Control Plane می‌توان KVM Hostها را اضافه کرد، Storage را تعریف کرد، Network را پیکربندی کرد و Imageهای سیستم‌عامل را در اختیار Platform قرار داد. پس از آماده شدن این منابع امکان ایجاد Virtual Machine فراهم می‌شود. برای محیط Production بهتر است قبل از نصب، طراحی Network، Storage، Management، Security و Availability انجام شود و سپس Platform بر اساس معماری نهایی پیاده‌سازی شود.

اجرای ZSvirt در Home Lab

برای آشنایی اولیه با ZSvirt الزاماً نیازی به راه‌اندازی یک Data Center یا تهیه چند سرور Enterprise نیست. این پلتفرم را می‌توان ابتدا در یک Lab کوچک بررسی کرد و قابلیت‌های مدیریتی آن را آزمایش کرد. پروژه Imageهایی مانند OVA و QCOW2 را برای Management Node ارائه می‌کند که راه‌اندازی محیط آزمایشی را ساده‌تر می‌کنند. Home Lab نیز محیط مناسبی برای تمرین اضافه کردن Host، Storage و Network، ایجاد Image، Deployment ماشین مجازی و Automation است.

کاربرد ZSvirt در Data Center

در Data Centerهای بزرگ، مدیریت تعداد زیادی Host و VM به ابزارهای Centralized Management و Automation نیاز دارد. معماری ZSvirt با تمرکز بر Control Plane متمرکز، API، Workflow و Scalability برای چنین سناریوهایی طراحی شده است. Service Providerها، Hosting Providerها و سازمان‌هایی که تعداد زیادی Virtual Machine دارند نیز می‌توانند قابلیت‌های API و Automation را برای Provisioning خودکار سرویس‌ها بررسی کنند. در چنین محیط‌هایی Integration با Billing، Monitoring، Backup، CMDB و Service Management اهمیت زیادی خواهد داشت.

مزایای ZSvirt

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ZSvirt Open Source بودن هسته پلتفرم و استفاده از KVM است. این موضوع می‌تواند برای سازمان‌هایی که قصد کاهش وابستگی به فناوری‌های Proprietary دارند جذاب باشد. مدیریت متمرکز Compute، Storage، Network، Image و VM نیز امکان کنترل بخش‌های اصلی Virtual Infrastructure را از یک Control Plane فراهم می‌کند.

تمرکز روی VMware Migration از طریق ZMigrate، قابلیت‌های امنیتی مانند Secure Boot، vTPM و VM Encryption و همچنین پشتیبانی از API، SDK و Terraform از دیگر نقاط قابل توجه این پلتفرم هستند. معماری Asynchronous و Plugin-based نیز برای Scalability و توسعه قابلیت‌های جدید طراحی شده است.

چه سازمان‌هایی باید ZSvirt را بررسی کنند؟

ZSvirt می‌تواند برای سازمان‌هایی که در حال ارزیابی جایگزین VMware هستند، شرکت‌هایی که قصد ایجاد زیرساخت Virtualization مبتنی بر KVM دارند و تیم‌هایی که Automation و API برای آن‌ها اهمیت زیادی دارد، گزینه‌ای قابل بررسی باشد.

Data Centerها، Hosting Providerها، Cloud Providerها و Enterpriseهایی که تعداد زیادی Virtual Machine دارند نیز می‌توانند معماری و Scalability این Platform را ارزیابی کنند. در مقیاس کوچک‌تر، متخصصان IT و کاربران Home Lab نیز می‌توانند از نسخه Community برای یادگیری KVM و مدیریت Virtualization استفاده کنند.

آیا ZSvirt برای محیط Production مناسب است؟

انتخاب یک Virtualization Platform برای Production تصمیم مهمی است، زیرا تعداد زیادی از سرویس‌های سازمان مستقیماً به آن وابسته خواهند شد. اگرچه ZSvirt بر پایه موتور ZSphere توسعه یافته و قابلیت‌های Enterprise متعددی ارائه می‌کند، هر سازمان باید پیش از مهاجرت Production آن را بر اساس نیازهای واقعی خود ارزیابی کند.

در PoC باید مواردی مانند Performance، Stability، Hardware Compatibility، Storage Performance، Network Throughput، High Availability، Host Failure، Backup and Restore، Security، Monitoring، Automation، VMware Migration و Disaster Recovery آزمایش شوند. همچنین سازگاری با Backup Software، Monitoring System، Storage Array و سایر ابزارهای موجود در Data Center باید بررسی شود.

جمع‌بندی

ZSvirt یک پلتفرم Open Source Virtualization مبتنی بر KVM و موتور ZSphere است که برای مدیریت متمرکز Compute، Storage، Network و Virtual Machine طراحی شده است. معماری Asynchronous و Plugin-based، قابلیت‌های Security، پشتیبانی از Live Migration، ابزار ZMigrate برای مهاجرت از VMware و امکانات Automation از طریق REST API، SDK و Terraform از ویژگی‌های مهم این Platform محسوب می‌شوند. تمرکز ZSvirt روی VMware Migration باعث شده است این محصول برای سازمان‌هایی که به دنبال بررسی جایگزین VMware هستند جذاب باشد. در عین حال، Open Source بودن و استفاده از KVM می‌تواند برای مجموعه‌هایی که به دنبال کاهش Vendor Lock-in و توسعه Infrastructure Automation هستند نیز اهمیت داشته باشد. با این حال، انتخاب ZSvirt برای Production باید پس از Proof of Concept، بررسی Hardware Compatibility، آزمایش Performance، HA، Backup، Security و Migration انجام شود. مقایسه عملی ZSvirt با VMware، Proxmox VE و سایر پلتفرم‌های KVM در شرایط واقعی سازمان بهترین روش برای مشخص کردن مناسب بودن این راهکار است.