ما المقصود بالمحاكاة الافتراضية للتطبيقات؟

تؤثر المحاكاة الافتراضية للتطبيقات في حياتنا الحاسوبية بشكل يومي. فمشاهدة فيلم على Netflix، أو الوصول إلى برامج الشركة عن بُعد، أو لعب ألعاب فيديو مرتكزة على السحابة، كلها تعتمد على التطبيقات الافتراضية.

مع نشر وإدارة البرمجيات التقليدية، يُجرى تثبيت التطبيقات مباشرةً على أجهزة فردية، وهذا لا يتيح إمكانية توسيع النطاق. تحل المحاكاة الافتراضية للتطبيقات هذه المشكلة من خلال السماح لعدة مستخدمين بالوصول إلى البرامج المثبتة على خادم مركزي، من أي مكان، من دون قيود على الموقع أو نوع الجهاز (أجهزة الكمبيوتر المكتبية، والحواسيب المحمولة، والأجهزة اللوحية، والأجهزة المحمولة).

في البيئات المؤسسية، تسهل تقنية المحاكاة الافتراضية للتطبيقات هذه إدارة تكنولوجيا المعلومات، وتحسن الأمان، وتتيح العمل عن بُعد. ونظرًا إلى أن التطبيقات التي تعتمد على السحابة أصبحت أساسية في كيفية عمل المؤسسات، فإن الإدارة المركزية للتطبيقات تقلل من أحمال تشغيل تكنولوجيا المعلومات وتسرّع عملية نشر البرامج عبر القوى العاملة الموزعة.

وفقًا لتقرير Grand View Research، بلغت قيمة سوق المحاكاة الافتراضية للتطبيقات العالمي 3.43 مليارات دولار أمريكي في عام 2023. ومن المتوقع أن تصل إلى 8.40 مليارات دولار أمريكي بحلول عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 14.3%.¹ يُعد تبني الحوسبة السحابية والانتقال إلى العمل عن بُعد هما الدافعان الرئيسيان لهذا النمو.

فهم آلية عمل المحاكاة الافتراضية للتطبيقات يبدأ بفهم المحاكاة الافتراضية، وهي التقنية الأساسية التي تجعل ذلك ممكنًا.

تستخدم المحاكاة الافتراضية برنامجًا يُعرف باسم مراقب الأجهزة الافتراضية (على سبيل المثال، Microsoft Hyper-V) لإنشاء طبقة تجريدية فوق أجهزة الكمبيوتر. يسمح هذا النهج للتطبيقات وأحمال التشغيل بالعمل بشكل مستقل على الأجهزة الافتراضية (VMs)، مثل الأجهزة الافتراضية التي توفرها VMware.

على مر الزمان، كانت التطبيقات تتواصل مباشرة مع نظام التشغيل المضيف (والذي عادةً ما يكون Linux) على أجهزة الكمبيوتر. لكن المحاكاة الافتراضية للتطبيقات غيرت تلك العلاقة. توجد طبقة محاكاة افتراضية بين التطبيق ونظام التشغيل، تعترض الطلبات وتوفر بيئة التشغيل التي يحتاجها التطبيق، من دون التعامل مع النظام الأساسي مباشرةً.

يتضمن إعداد التطبيق للمحاكاة الافتراضي عملية تسمى التسلسل. تجهز فرق تكنولوجيا المعلومات التطبيقات وملفاتها، وإعداداتها، وملحقاتها، ومدخلات السجل في صور مستقلة قابلة للنقل. ثم تُرسل هذه الصور من الخادم المركزي إلى أي جهاز مصرح له. وبما أن كل تطبيق يعمل في بيئته الافتراضية المعزولة (أو بيئة اختبار معزولة)، فإنه يظل مقيدًا، وغير قادر على التفاعل مع تطبيقات أخرى أو نظام التشغيل الأساسي.

بينما قد تبدو المحاكاة الافتراضية للتطبيقات مشابهة لتقنية النقل بالحاويات، إلا أن التقنيتين مختلفتان. تتضمن الحاويات بيئة التشغيل بالكامل، بما في ذلك مكتبات نظام التشغيل، بينما تبقي المحاكاة الافتراضية للتطبيقات التطبيق منفصلاً عن نظام التشغيل.

يمكن تشغيل التطبيقات الافتراضية بالكامل على خادم بعيد مع وصول المستخدمين إلى الواجهة فقط من أجهزتهم. ويمكن أيضًا تشغيلها محليًا على جهاز عميل يحتوي على موارد مخزنة محليًا (أو مخزنة مؤقتًا)، حسب طريقة النشر.

يمكن تقديم المحاكاة الافتراضية للتطبيقات بعدة طرق:

• المحاكاة الافتراضية للتطبيقات استنادًا إلى الخادم
• بث التطبيقات
• المحاكاة الافتراضية للتطبيقات محليًا
• المحاكاة الافتراضية الكاملة والجزئية
• المحاكاة الافتراضية لوحدات معالجة الرسومات (GPU)

على عكس المحاكاة الافتراضية للخوادم، التي تُنشئ عدة أجهزة افتراضية على خادم مادي واحد، فإن هذا النهج يشغل التطبيق بالكامل على خادم في مركز البيانات. ثم يرسل واجهة المستخدم فقط إلى جهاز العميل. يتفاعل المستخدمون مع التطبيق كما لو كان مثبتًا محليًا، بينما تُجرى عملية المعالجة بالكامل على الخادم.

تُعد هذه الطريقة النهج الأكثر شيوعًا في المؤسسات، حيث يمنح فرق إدارة تكنولوجيا المعلومات سلطة مركزية على نشر البرامج وتحديثها. كما أنه يدعم بيئات الأجهزة الطرفية وسطح المكتب الخاصة بالمستخدمين عن بُعد، ما يقلل من التكاليف الإجمالية للأجهزة. في مجال الرعاية الصحية، على سبيل المثال، يمكن للموظفين السريريين الوصول إلى برامج تسجيل المرضى من أي جهاز على الشبكة من دون تثبيت أي شيء محليًا.

مع بث التطبيقات، يتواجد التطبيق على خادم يرسل عناصر برمجية صغيرة إلى جهاز المستخدم النهائي عند الطلب من خلال برامج محاكاة افتراضية للتطبيقات. فهو يجلب فقط ما هو مطلوب عند الحاجة.

في هذا النهج، يعمل التطبيق بالكامل على جهاز طرفي، ولكن داخل بيئة تشغيل بدلاً من العمل مباشرةً على الأجهزة الأصلية.

يناسب هذا النهج الحالات التي يحتاج فيها المستخدمون إلى الوصول من دون اتصال بالإنترنت أو عند العمل في مناطق ذات اتصالات شبكة غير مستقرة. على سبيل المثال، قد يعتمد العامل عن بُعد الذي يصل إلى تطبيق الشركة من موقع به إنترنت ضعيف على هذه الطريقة.

لا تعمل جميع تقنيات المحاكاة الافتراضية للتطبيقات بطريقة واحدة. تشمل المحاكاة الافتراضية الكاملة بيئة التطبيق بالكامل، ما يوفر أعلى درجة من العزل والتوافق. وغالبًا ما تستخدم المؤسسات في المجالات الخاضعة للوائح صارمة، مثل الخدمات المالية والرعاية الصحية، هذه الإستراتيجية لتلبية متطلبات الأمن والامتثال الصارمة.

تعزل المحاكاة الافتراضية الجزئية عناصر محددة فقط، وتشارك بعض الموارد مع النظام المضيف. يعمل هذا النهج الأخف بشكل جيد عندما لا يكون العزل الكامل مطلوبًا وتكون كفاءة استهلاك الموارد هي الأولوية، كما هو الحال في البيئات المؤسسية الكبرى التي تدير مئات التطبيقات بين الفرق الموزعة.

أدى الذكاء الاصطناعي (AI) وأحمال التشغيل ذات وحدات معالجة الرسومات الكثيفة إلى جعل المحاكاة الافتراضية لوحدات معالجة الرسومات جانبًا مهمًا في تقديم التطبيقات وبنية الذكاء الاصطناعي التحتية.

وبدلاً من تجهيز كل جهاز بعناصر مادية مخصصة للرسومات، يمكن للمؤسسات مشاركة موارد وحدات معالجة الرسومات الافتراضية بين عدة مستخدمين وتطبيقات من خادم مركزي. يجعل هذا النهج تشغيل أحمال التشغيل كثيفة الحوسبة، بما في ذلك الاستدلال المدعوم بالذكاء الاصطناعي والمحاكاة الافتراضية للبيانات، أمرًا عمليًا على الأجهزة الطرفية التي تفتقر بطبيعتها إلى العناصر المادية التي تدعمها.

بالنسبة إلى المؤسسات التي تشغل أحمال تشغيل الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع، يدعم الحفاظ على مركزية المعالجة أيضًا التخزين المدعوم بالذكاء الاصطناعي من خلال تقليل تدفق البيانات عبر الأجهزة.

تساعد المحاكاة الافتراضية للتطبيقات المؤسسات على تحقيق قيمة الأعمال من خلال المزايا التالية:

• الإدارة المركزية: بدلاً من تثبيت وتحديث وإصلاح البرامج عبر مئات أو آلاف الأجهزة الفردية، تدير فرق تكنولوجيا المعلومات التطبيقات مرة واحدة من موقع واحد. يعمل هذا الإعداد على تبسيط الإدارة وتقليل العبء عن موظفي تكنولوجيا المعلومات، مع ضمان تشغيل أحدث إصدار لدى جميع المستخدمين دائمًا.

• انخفاض التكاليف: تعمل الإدارة المركزية على تحسين التوفير في التكاليف، ما يسمح للمؤسسات بتخصيص مبالغ أقل للأجهزة وتراخيص البرامج. يمكن للأجهزة الطرفية وخدمات سطح المكتب عن بُعد وغيرها من الأجهزة منخفضة التكلفة أن تحل محل محطات العمل باهظة الثمن، ويمكن لفرق تكنولوجيا المعلومات إنجاز المزيد من المهام بعدد موظفين أقل.

• المرونة وقابلية التوسع: مع نمو المؤسسات أو تغير متطلبات أحمال التشغيل، يمكن توفير التطبيقات الافتراضية أو إلغاؤها بسرعة من دون الحاجة إلى التعامل مع البنية التحتية المادية. وبالإضافة إلى التوفير، يمكن التوسع عبر المناطق الجغرافية أو إضافة فرق عمل عن بُعد من دون أي أجهزة إضافية أو تدخل إضافي من فرق تكنولوجيا المعلومات.

• تعزيز الأمان: يؤدي تشغيل التطبيقات في بيئات معزولة وبقاء البيانات على الخادم بدلاً من الأجهزة الفردية إلى تقليل فرص الهجوم. فنظرًا إلى أن كل تطبيق يعمل في بيئات اختبار معزولة خاصة به، لا يمكن للبرنامج الضار الانتقال من تطبيق إلى آخر أو الوصول إلى نظام التشغيل الأساسي. على سبيل المثال، في حال فقدان الجهاز أو سرقته، لا يمكن اختراق البيانات الحساسة. ويمكن لفرق تكنولوجيا المعلومات إلغاء الأذونات المرتبطة بالوصول عن بُعد فورًا، من دون الحاجة إلى تحديد موقع الجهاز الفعلي.

• السيادة: تدعم المحاكاة الافتراضية للتطبيقات مبادرات سيادة البيانات والسحابة السيادية من خلال الحفاظ على مركزية معالجة التطبيقات ضمن حدود جغرافية أو تنظيمية محددة. وبالنسبة إلى المؤسسات التي تعمل عبر مناطق متعددة أو في المجالات الخاضعة للوائح صارمة، يضمن هذا النهج بقاء أحمال التشغيل الحساسة متوافقة مع قوانين تخزين البيانات المحلية، مع دعم إمكانية الوصول.

• قابلية النقل: يمكن تشغيل التطبيقات الافتراضية على أي جهاز ونظام تشغيل تقريبًا، ما يمنح المستخدمين حرية العمل من أي مكان. يدعم هذا النهج العمل عن بُعد ونماذج العمل الهجينة.

• التوافق: تسمح المحاكاة الافتراضية للتطبيقات للمؤسسات بتشغيل التطبيقات عبر أنظمة تشغيل وأجهزة مختلفة، ما يقلل من مشكلات التوافق التي تظهر عند تعارض التطبيقات مع بعضها أو مع نظام التشغيل المضيف. تشمل هذه الوظائف تشغيل البرمجيات المحلية القديمة جنبًا إلى جنب مع بنية تكنولوجيا المعلومات الحديثة، مثل بيئات الحافة، من دون الحاجة إلى تعديل كل منصة.

المحاكاة افتراضية للتطبيقات والمحاكاة الافتراضية لسطح المكتب هما نوعان مترابطان من المحاكاة الافتراضية، لكنهما يعملان بطريقة مختلفة.

• تستضيف المحاكاة الافتراضية لسطح المكتب بيئة سطح المكتب بالكامل، بما في ذلك نظام التشغيل والتطبيقات والبيانات، على خادم مركزي، ما يوفر سطح مكتب افتراضيًا كاملاً لجهاز المستخدم بغض النظر عن نوع الجهاز.

• أما المحاكاة الافتراضية للتطبيقات فهي نهج أكثر تحديدًا. ففي هذه الحالة، يصبح التطبيق فقط افتراضيًا، تاركًا نظام التشغيل على سطح مكتب المستخدم أو أي جهاز آخر من دون المساس به، ما يجعله أخف وأسرع في النشر.

البنية التحتية لسطح المكتب الافتراضي (VDI) هي النوع الأكثر شيوعًا من أساليب المحاكاة الافتراضية لسطح المكتب، حيث تمنح كل مستخدم جهازًا افتراضيًا مخصصًا مع نظام تشغيل خاص به. تتجاوز المحاكاة الافتراضية للتطبيقات هذه الطبقة بالكامل، ما يقلل من متطلبات موارد البنية التحتية.

تجدر الإشارة إلى أن هاتين التقنيتين ليستا متعارضتين. تستخدم العديد من المؤسسات المحاكاة الافتراضية للتطبيقات كجزء من إستراتيجية أكبر للمحاكاة الافتراضية لسطح المكتب. فعلى سبيل المثال، قد تستخدم شركة بيع بالتجزئة المحاكاة الافتراضية لسطح المكتب لتوفير سطح مكتب افتراضي كامل لمركز الاتصالات. ويمكنها بعد ذلك استخدام المحاكاة الافتراضية للتطبيقات لتوفير تطبيق فوترة واحد للموظفين الميدانين على أجهزتهم الخاصة.

تدعم المحاكاة الافتراضية للتطبيقات مجموعة من حالات الاستخدام الخاصة بالأعمال والتكنولوجيا، بما في ذلك الأمثلة التالية:

• العمل عن بُعد ونظام أحضر جهازك معك (BYOD)
• تحديث التطبيقات
• عمليات التطوير والاختبار
• تقديم البرمجيات كخدمة (SaaS)

تتبنى المؤسسات المحاكاة الافتراضية للتطبيقات من خلال مجموعة من المنصات والأدوات البرمجية. وعادةً ما يختارون الحل بناءً على البنية التحتية الحالية، ومتطلبات الأمان، ومتطلبات قابلية التوسع الخاصة بعملية النشر.

تشمل الحلول الشائعة تطبيقات وأجهزة سطح المكتب الافتراضية من Citrix، والتي تتيح تقديم التطبيقات مركزيًا عبر الأجهزة، وMicrosoft App-V، وهي أداة للتعبئة والتقديم تعتمد على نظام Windows. تدعم منصات أكبر، مثل IBM Fusion وVMware، المحاكاة الافتراضية للتطبيقات كجزء من إستراتيجيات السحابة الهجينة وتحديث التطبيقات الأوسع.