دليل التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية

تشغّل معظم المؤسسات عشرات أو مئات الأجهزة الافتراضية على بنية تحتية مشتركة للتخزين. ويشمل ذلك كل شيء، من أجهزة الكمبيوتر المكتبية الافتراضية إلى قواعد بيانات الإنتاج التي تعمل على خوادم افتراضية. ويمكن أن تتم الاستضافة محليًا أو من خلال مزود بنية تحتية كخدمة (IaaS)، وعادةً باستخدام رقم وحدة منطقية (LUN، وهي وحدة من التخزين الكتلي) أو وحدة تخزين قائمة على الملفات.

وفقًا لبحث أجرته Mordor Intelligence، بلغت قيمة سوق الأجهزة الافتراضية 13,59 مليار USD في عام 2025، ومن المتوقع أن تنمو إلى 26,94 مليار دولار بحلول عام 2030. ومع زيادة هذا النمو لعدد الأجهزة الافتراضية التي تستخدم مساحة التخزين المشتركة نفسها، يصبح من الصعب بالطرق التقليدية تحديد الجهاز الافتراضي الذي يستهلك أكبر قدر من الموارد أو يتسبب في تباطؤ الأداء. وُجد التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية لمعالجة هذه المشكلة.

يتتبع التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية نشاط كل جهاز افتراضي بشكل مستقل، ويطبق خدمات البيانات، مثل التخصيص، على مستوى كل جهاز افتراضي.ويتجاوز مستوى وحدات التخزين المشتركة أو أرقام الوحدات المنطقية (LUNs) التي يعاملها التخزين التقليدي كوحدة واحدة، إذ يتتبع أداء كل جهاز افتراضي وصولًا إلى تفاصيل مثل تحديد الجهاز الذي يولّد أكبر عدد من عمليات الإدخال/الإخراج في الثانية (IOPS) في وقت معين.

وبدلًا من ترك الأجهزة الافتراضية تتنافس على مجموعة الموارد نفسها، يوفر النظام لكل جهاز افتراضي ما يحتاج إليه. ويمكنه أيضًا تعيين إعدادات جودة الخدمة (QoS) لكل جهاز افتراضي، وهي قواعد تحدد مقدار أداء التخزين الذي يُسمح لكل جهاز باستخدامه. وبهذه الطريقة، لا يضطر تطبيق ذو أولوية عالية إلى التنافس مع تطبيق أقل أولوية على موارد التخزين نفسها. يُخصص التخزين عند إنشاء جهاز افتراضي، ويُعدّل مع تغيّر أحمال التشغيل، ويُحرر عند حذف الجهاز الافتراضي.

كما تُدار اللقطات على مستوى كل جهاز افتراضي. ترصد اللقطة حالة القرص الافتراضي لجهاز افتراضي في نقطة زمنية محددة، بحيث يمكن استرداد البيانات إذا حدث خطأ. في أنظمة التخزين التقليدية، تلتقط اللقطات على مستوى المصفوفة وحدة تخزين مشتركة بأكملها. يتيح التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية لمصفوفة التخزين التقاط لقطة لجهاز افتراضي بعينه، بحيث لا تتطلب استعادة بيانات جهاز افتراضي واحد استعادة وحدة التخزين بأكملها. يتيح التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية لمصفوفة التخزين التقاط لقطة لجهاز افتراضي بعينه، بحيث لا تتطلب استعادة بيانات جهاز افتراضي واحد استعادة وحدة التخزين بأكملها.

تجدر الإشارة إلى أن التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية ينطبق على التخزين الكتلي وتخزين الملفات اللذين يستضيفان أقراص الأجهزة الافتراضية، وليس على تخزين الكائنات المستخدم عادةً لبيانات الأرشفة أو البيانات غير المنظمة.لإلقاء نظرة أكثر تفصيلًا على أوجه الاختلاف بين التخزين الكتلي وأنواع التخزين الأخرى، راجع تخزين الكائنات مقابل تخزين الملفات مقابل التخزين الكتلي.

يكمن الفرق الرئيسي بين التخزين التقليدي والتخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية في مستوى الرؤية المتاح. يعتمد التخزين التقليدي على بروتوكولات التخزين الكتلي، مثل Fibre Channel وiSCSI، التي صُممت للخوادم الفعلية ولا توفر آلية مدمجة لرصد نشاط كل جهاز افتراضي على حدة. ويعرض عادةً وحدة تخزين مشتركة أو رقم وحدة منطقية (LUN) من شبكة منطقة التخزين (SAN) على أنها وحدة واحدة. يؤدي غياب هذه الرؤية إلى الإفراط في تخصيص السعة؛ إذ يخصص المسؤولون سعة إضافية تحسبًا للحاجة إليها، بينما يظل معظم هذه السعة الاحتياطية دون استخدام.

يتبع التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية نهجًا مختلفًا، إذ يخصص لكل جهاز افتراضي ما يحتاج إليه فقط. كانت Tintri من أوائل المورّدين الذين طرحوا هذا النهج في السوق، ومنذ ذلك الحين طوّر مورّدو تخزين آخرون حلولهم الخاصة.

ويتضح أثر هذا النهج بشكل خاص عند استكشاف الأخطاء وإصلاحها. في أنظمة التخزين التقليدية، يتطلب تحديد جهاز افتراضي بطيء عادةً استخراج السجلات وفحص وحدة التخزين المشتركة بأكملها، وهو ما يستغرق وقتًا في الوقت الذي تعاني فيه الأنظمة بالفعل من مشكلات في الأداء. يلغي التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية الحاجة إلى هذه الخطوة. فالمعلومات مرتبطة بالفعل بكل جهاز افتراضي، مما يسهّل تحديد سبب المشكلة.

يوفر التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية عدة فوائد رئيسية، مستندة إلى فوائد المحاكاة الافتراضية:

- أداء أفضل
- تكاليف أقل
- حل أسرع للمشكلات
- توسُّع أسهل
- استرداد أكثر دقة

مع التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية، لم تعد الأجهزة الافتراضية مضطرة إلى انتظار الموارد التي تشغلها أجهزة افتراضية أخرى. ويؤدي ذلك إلى تقليل زمن الانتقال، فتعمل التطبيقات بأداء أكثر اتساقًا، لا سيما عند استخدام أجهزة أساسية أسرع، مثل مصفوفة تخزين تعتمد بالكامل على الذاكرة الوميضية.

وتُستخدم السعة بكفاءة أكبر بدلًا من ترك جزء منها دون استخدام تحسبًا لأسوأ السيناريوهات، مما يتيح تشغيل المزيد من الأجهزة الافتراضية على الأجهزة نفسها.

يمكن لفرق تكنولوجيا المعلومات تحديد الجهاز الافتراضي الذي يسبب المشكلة بدلًا من البحث في السجلات، مما يقلل الوقت اللازم لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

مع التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية، يُخصص التخزين تلقائيًا للأجهزة الافتراضية الجديدة عند إضافتها، مما يلغي الحاجة إلى إعادة تكوين السعة يدويًا.

يمكن استرداد بيانات جهاز افتراضي واحد دون التأثير في بقية البيئة، مما يحد من الاضطراب الناجم عن أي حادث منفرد. وهذا يجعل التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية عنصرًا مفيدًا في استراتيجية التعافي من الكوارث، إذ يتيح إجراء نسخ متماثل لكل جهاز افتراضي قبل انقطاع الخدمة، ثم استرداده بسرعة أكبر وبصورة أكثر استهدافًا بعد الانقطاع.

- ينطوي التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية على بعض الجوانب التي ينبغي الموازنة بينها، ومنها: 

- تعقيد الإعداد
- الاحتكار لمنتج معين
- التكلفة

يمكن أن يبسّط VAS الإدارة اليومية، لكن عملية الترحيل نفسها قد تكون أكثر تعقيدًا. فالأمر لا يقتصر على تغيير إعداد بسيط؛ إذ يجب على المؤسسة التخطيط للانتقال من إعداد قائم على LUN، وغالبًا ما تحتاج إلى نظام تخزين مصمم لدعم إمكانية الرؤية على مستوى الجهاز الافتراضي. ويجب أخذ هذه التكاليف المحتملة في الحسبان.

ترتبط بعض أنظمة التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية أيضًا ارتباطًا وثيقًا بمراقب أجهزة افتراضية محدد، وهو طبقة البرمجيات التي تتيح تشغيل عدة أجهزة افتراضية على كمبيوتر فعلي واحد، أو بمورّد تخزين محدد، مما يزيد صعوبة تغيير المنصة لاحقًا من دون إعادة إعداد تكوين التخزين.

قد تكون التكلفة الأولية لأنظمة التخزين الواعي بالأجهزة الافتراضية أعلى من التخزين التقليدي، لأن الأجهزة والبرمجيات يجب أن تدعم تتبع البيانات وإدارتها على مستوى الجهاز الافتراضي.

تُعد VMware منصة رائدة للمحاكاة الافتراضية في بيئات تكنولوجيا المعلومات بالمؤسسات، وقد طوّر مورّدو التخزين حلولهم بما يتوافق معها. (ومع ذلك، دفعت تغييرات الترخيص التي أعقبت استحواذ Broadcom على VMware بعض العملاء إلى الانتقال إلى منصات منافسة.) يتضمن هذا الدعم ما يلي:

- VVols
- vSAN
- VAAI

VVols هو إطار عمل من VMware لتكامل التخزين على مستوى الجهاز الافتراضي. يخزّن VVols أقراص كل جهاز افتراضي ككائنات منفصلة في مصفوفة التخزين عبر بروتوكولات التخزين الكتلي أو نظام ملفات الشبكة (NFS)، بدلًا من وضعها في مخزن بيانات مشترك تقليدي.

باستخدام VVols، يمكن تطبيق اللقطات والاستنساخ وإعدادات جودة الخدمة (QoS) على جهاز افتراضي واحد في كل مرة بدلًا من تطبيقها على وحدة تخزين كاملة.

بدأت Broadcom، التي استحوذت على VMware في عام 2023، في إيقاف VVols تدريجيًا. أُوقف إصدار شهادات vVols الجديدة وشهادات VASA Provider بدءًا من VMware Cloud Foundation (VCF) وvSphere Foundation (VVF) 9.0، اللذين صدرا في يونيو 2025، وتخطط Broadcom لإزالة هذه الميزة بالكامل في VCF/VVF 9.1.

توفر VMware أيضًا vSAN، وهو خيار التخزين الخاص بها الذي يجمع محركات الأقراص المتصلة بالخوادم في مساحة تخزين مشتركة من دون الحاجة إلى شبكة SAN منفصلة. ولأن vSAN مدمج مباشرةً في مراقب الأجهزة الافتراضية، يمكنه تطبيق سياسات على مستوى الجهاز الافتراضي للأداء وحماية البيانات من دون الحاجة إلى طبقة تكامل منفصلة مثل VVols.

وهناك أيضًا VAAI (VMware vSphere Storage APIs Array Integration)، الذي ينقل بعض مهام التخزين، مثل التخصيص، من الخادم المضيف إلى مصفوفة التخزين نفسها. عند استنساخ جهاز افتراضي من قالب، يمكن للمصفوفة نسخ البيانات أو الكتابة فوقها داخليًا بدلًا من تمريرها عبر الخادم المضيف. يسرّع VAAI عمليات مثل التخصيص والاستنساخ، لكنه لا يوفر للمصفوفة بمفرده إمكانية رؤية الأجهزة الافتراضية كلٌّ على حدة. لا يدعم جميع المورّدين VAAI بالطريقة نفسها، لذلك من المهم التحقق من مستوى الدعم قبل اختيار منصة.

لا تعمل جميع أحمال التشغيل على أجهزة افتراضية. تستخدم مؤسسات كثيرة أيضًا الحاويات، التي تحزم التطبيقات من دون نظام تشغيل كامل، وغالبًا ما تعمل داخل أجهزة افتراضية. يمكن للحاويات استخدام تخزين مؤقت أو تخزين دائم، مثل التخزين القائم على بنية سحابية أصلية الذي يُدار من خلال Kubernetes أو أنظمة تنسيق أخرى. أما المؤسسات التي تشغّل أجهزة افتراضية، فلا تُعد VMware خيارها الوحيد. تشمل البدائل من مراقبات الأجهزة الافتراضية Hyper-V وKVM وNutanix AHV، وتتعامل كل منصة مع التخزين بطريقة مختلفة:

• غالبًا ما يُستخدم Hyper-V مع ميزات التخزين في Windows Server، مثل Storage Spaces Direct (S2D)، الذي يجمع محركات الأقراص الموجودة على عدة خوادم في مساحة تخزين مشتركة من دون الحاجة إلى شبكة SAN منفصلة.
  
  
• يعتمد KVM عادةً على مجموعة تقنيات التخزين الأساسية في Linux، وغالبًا ما يُستخدم مع أدوات مثل Ceph لتوفير تخزين مشترك عبر مجموعة من الخوادم.
  
  
• يجمع Nutanix AHV بين التخزين والحوسبة في منصة واحدة، بدلًا من تشغيلهما كنظامين منفصلين. يعتمد مراقب الأجهزة الافتراضية AHV على KVM، مع دعم Nutanix أيضًا لكل من Hyper-V وESXi.

قد يؤدي تغيير مراقب الأجهزة الافتراضية إلى تعريض اللقطات وإعدادات جودة الخدمة وسياسات الاسترداد على مستوى الجهاز الافتراضي للخطر، لأن هذه الإعدادات غالبًا ما ترتبط بأدوات مراقب الأجهزة الافتراضية الأصلي ولا تنتقل دائمًا تلقائيًا.

قبل الترحيل، حدّد وسائل الحماية المطبقة على كل جهاز افتراضي، وتحقق مما إذا كان يمكن تطبيقها في البيئة الجديدة أو ما إذا كان يلزم إعادة إعدادها. يدعم بعض المورّدين عدة مراقبات للأجهزة الافتراضية على منصة واحدة، مما يسهّل هذه العملية. أما الحلول الأخرى فمصممة للعمل مع مراقب أجهزة افتراضية واحد، مما يعني أنه قد يلزم إعداد وسائل الحماية من جديد بعد التغيير.

في أغسطس 2026، أزالت Broadcom إمكانية التنزيل العام لحزمة VDDK (Virtual Disk Development Kit)، وهي المكتبة التي تتيح لأدوات الجهات الخارجية قراءة أقراص الأجهزة الافتراضية من دون المرور عبر نظام التشغيل الضيف. أصبحت الأدوات التي كانت تستخدم VDDK في عمليات الترحيل من دون وكلاء، بما في ذلك Microsoft Azure Migrate وAWS Application Migration Service وNutanix Move، تتطلب الآن الوصول من خلال Broadcom Technology Alliance Program، أو التحول إلى طرق قائمة على الوكلاء.

قد تجد المؤسسات التي تدير بالفعل بيئة سحابية هجينة تشمل سحابة خاصة وسحابة عامة وبيئات محلية أن هذا الانتقال أسهل. فنقل أحمال التشغيل بين أنواع مختلفة من البنية التحتية يُعد بالفعل جزءًا من عملياتها اليومية. يستحق اختبار الاسترداد على المنصة الجديدة قبل الانتقال إليها بالكامل هذه الخطوة الإضافية، إذ إن اكتشاف أي فجوة أثناء الاختبار أقل تكلفة بكثير من اكتشافها في منتصف عملية الترحيل.