🐧 Virtual Machine & Linux

Virtual Machine چیست و چه چیزی را شبیه‌سازی می‌کند؟

ماشین مجازی یک محیط نرم‌افزاری است که منابعی مثل CPU، RAM، Storage و Network Adapter را به‌صورت مجازی در اختیار یک Guest OS قرار می‌دهد.

Host چیست؟

سیستم واقعی یا سیستم‌عاملی که Virtual Machine روی آن اجرا می‌شود.

Guest چیست؟

سیستم‌عاملی که داخل Virtual Machine اجرا می‌شود.

Hypervisor چیست؟

لایه نرم‌افزاری/سیستمی که Virtual Machineها را ایجاد و مدیریت می‌کند و منابع Host را بین آن‌ها تخصیص می‌دهد.

در ساختار Host → Hypervisor → Guest، هرکدام چه نقشی دارند؟

Host منابع فیزیکی را فراهم می‌کند؛ Hypervisor منابع را مجازی‌سازی و مدیریت می‌کند؛ Guest OS از منابع مجازی استفاده می‌کند.

اگر Host هشت گیگ RAM داشته باشد و VM چهار گیگ RAM بگیرد، این چهار گیگ از کجا می‌آید؟

از RAM فیزیکی Host تخصیص داده می‌شود؛ VM RAM فیزیکی مستقل ندارد.

آیا vCPU یک CPU فیزیکی جداگانه است؟

نه. vCPU یک پردازنده مجازی است که Hypervisor آن را به منابع پردازشی CPU فیزیکی Host نگاشت می‌کند.

Virtual Disk چیست؟

یک دیسک مجازی که Guest OS آن را مانند یک دیسک واقعی می‌بیند، در حالی که معمولاً فضای آن روی Storage فیزیکی Host قرار دارد.

اگر Virtual Machine فایل‌های زیادی ذخیره کند، این فایل‌ها در نهایت کجا قرار می‌گیرند؟

در Storage فیزیکی Host، معمولاً داخل فایل یا مجموعه‌ای از فایل‌های Virtual Disk مربوط به VM.

Virtual Network Adapter چیست؟

یک کارت شبکه مجازی که به Guest OS ارائه می‌شود تا بتواند مانند یک سیستم واقعی از شبکه استفاده کند.

آیا Virtual Network Adapter یک کارت شبکه فیزیکی جدید در لپ‌تاپ است؟

نه. یک رابط شبکه مجازی است که Hypervisor آن را ایجاد و مدیریت می‌کند.

مسیر ساده ارتباط VM با شبکه در Host چیست؟

Network/Internet → Physical NIC → Host OS → Hypervisor → Virtual Network Adapter → Guest OS.

NAT در Virtual Machine چه مفهومی دارد؟

در NAT، VM معمولاً از طریق Host برای دسترسی به شبکه خارجی استفاده می‌کند و Guest مستقیماً مثل یک دستگاه مستقل در شبکه فیزیکی دیده نمی‌شود.

در NAT چرا VM می‌تواند اینترنت داشته باشد بدون اینکه IP آن مستقیماً روی شبکه فیزیکی قرار گرفته باشد؟

چون Hypervisor/Host ترافیک VM را از طریق اتصال شبکه Host به بیرون منتقل و معمولاً Address Translation انجام می‌دهد.

Bridged Adapter چه تفاوت مفهومی با NAT دارد؟

در Bridged، Virtual NIC به شبکه فیزیکی Bridge می‌شود و Guest می‌تواند مانند یک دستگاه جداگانه روی همان شبکه حضور داشته باشد و معمولاً IP مستقلی از شبکه دریافت کند.

اگر استاد بخواهد VM مثل یک کامپیوتر مستقل داخل شبکه دیده شود، کدام حالت معمولاً مناسب‌تر است؟

Bridged Adapter، چون Guest می‌تواند مستقیماً در همان شبکه فیزیکی حضور داشته باشد؛ البته تنظیم دقیق شبکه به محیط بستگی دارد.

Host-only Adapter چه کاربردی دارد؟

ایجاد یک شبکه خصوصی بین Host و VMها، بدون اینکه Guest الزاماً از همان رابط به شبکه خارجی دسترسی داشته باشد.

تفاوت NAT، Bridged و Host-only چیست؟

NAT برای دسترسی Guest به شبکه از طریق Host مناسب است؛ Bridged برای حضور Guest به‌عنوان دستگاهی روی شبکه فیزیکی؛ Host-only برای ارتباط خصوصی بین Host و VMها.

اگر VM به اینترنت دسترسی دارد ولی دستگاه‌های شبکه محلی نمی‌توانند مستقیماً آن را مثل یک سیستم مستقل ببینند، کدام Mode محتمل‌تر است؟

NAT.

اگر VM از DHCP شبکه فیزیکی یک IP مستقل بگیرد، کدام Mode محتمل‌تر است؟

Bridged Adapter.

چرا Hypervisor باید منابع Host را مدیریت کند؟

چون چند Guest ممکن است هم‌زمان از CPU، RAM، Storage و Network منابع Host استفاده کنند و باید این منابع کنترل و تخصیص داده شوند.

آیا اجرای VM بدون هزینه منابع برای Host امکان‌پذیر است؟

نه. VM از منابع واقعی Host استفاده می‌کند؛ بنابراین تعداد VMها و مقدار CPU/RAM تخصیص‌یافته روی عملکرد Host اثر می‌گذارد.

اگر برای یک VM مقدار RAM بیش از حد زیادی تعیین کنیم چه اتفاقی ممکن است بیفتد؟

Host ممکن است RAM کافی برای خودش و سایر برنامه‌ها نداشته باشد و عملکرد کل سیستم کاهش پیدا کند.

Guest OS چگونه متوجه می‌شود که Network Adapter دارد؟

Hypervisor یک سخت‌افزار مجازی را به Guest ارائه می‌دهد و Guest با Driver مناسب آن را مانند یک رابط شبکه شناسایی می‌کند.

آیا Guest OS الزاماً می‌داند روی Virtual Machine اجرا می‌شود؟

نه در مفهوم برنامه‌ای ساده؛ Hypervisor محیطی مجازی ارائه می‌دهد و Guest با سخت‌افزار مجازی تعامل می‌کند، هرچند سیستم‌عامل ممکن است بتواند مجازی‌بودن محیط را تشخیص دهد.

چرا Virtual Machine برای یادگیری Linux مفید است؟

چون می‌توان Linux را در محیطی جدا آزمایش کرد و بسیاری از تنظیمات را بدون دستکاری مستقیم سیستم اصلی انجام داد.

اگر Linux داخل VM خراب شود، آیا الزاماً Host هم خراب می‌شود؟

نه. Guest معمولاً از Host جداست و خرابی Guest لزوماً به معنی خرابی Host نیست؛ البته تنظیمات اشتباه یا اشتراک‌گذاری منابع می‌تواند روی Host اثر بگذارد.

Linux چیست؟

یک خانواده از سیستم‌عامل‌های مبتنی بر Kernel لینوکس؛ توزیع‌هایی مانند Ubuntu مجموعه‌ای از Kernel، ابزارهای سیستمی، Packageها و نرم‌افزارها را ارائه می‌کنند.

Kernel چیست؟

کِرنِل — هسته سیستم‌عامل؛ واسطه اصلی بین نرم‌افزارها و سخت‌افزار و مسئول مدیریت منابعی مانند CPU، Memory، Process و Deviceها.

Ubuntu چیست؟

یک Linux Distribution است که Kernel لینوکس را همراه با ابزارها، Packageها و محیط کاربری ارائه می‌کند.

Linux Kernel و Ubuntu چه تفاوتی دارند؟

Kernel هسته سیستم‌عامل است؛ Ubuntu یک Distribution کامل است که Kernel را همراه با ابزارها و نرم‌افزارهای موردنیاز ارائه می‌کند.

Boot در Linux از نظر مفهومی چه مراحلی دارد؟

پس از Firmware/UEFI، Bootloader اجرا می‌شود، Kernel بارگذاری می‌شود و سپس سیستم‌عامل و سرویس‌های لازم برای رسیدن به محیط کاربری راه‌اندازی می‌شوند.

Bootloader چیست؟

نرم‌افزاری که در فرایند Boot اجرا می‌شود و وظیفه مهم آن پیدا کردن/بارگذاری Kernel و شروع اجرای سیستم‌عامل است.

GRUB چیست؟

GRUB — GNU GRand Unified Bootloader — یک Bootloader رایج در Linux است که می‌تواند Kernelهای Linux و سیستم‌عامل‌های دیگر را برای Boot انتخاب کند.

UEFI در فرایند Boot چه نقشی دارد؟

Firmware سیستم است که سخت‌افزار اولیه را راه‌اندازی می‌کند و در سیستم‌های UEFI فایل‌های Bootloader را از EFI System Partition پیدا و اجرا می‌کند.

ارتباط UEFI، EFI System Partition و GRUB چیست؟

UEFI Firmware فایل‌های Boot را از EFI System Partition پیدا می‌کند؛ در یک نصب رایج Linux، یکی از Bootloaderهای موجود می‌تواند GRUB باشد که سپس Kernel را برای اجرا انتخاب/بارگذاری می‌کند.

چرا تغییر Boot Order می‌تواند روی اجرای Ubuntu اثر بگذارد؟

چون Boot Order تعیین می‌کند Firmware ابتدا کدام Boot Entry یا Device را برای پیدا کردن سیستم قابل‌اجرا بررسی کند.

Root Directory در Linux چیست؟

ریشه ساختار File System که با / نمایش داده می‌شود و تمام Directoryهای اصلی سیستم در این ساختار قرار می‌گیرند.

آیا Root Directory و Root User یکی هستند؟

نه. Root Directory یعنی / در ساختار فایل‌ها؛ Root User یک حساب کاربری با سطح دسترسی بسیار بالا است.

Path چیست؟

پَث — مسیر؛ آدرسی که محل یک فایل یا Directory را در ساختار File System مشخص می‌کند.

Absolute Path چیست؟

مسیر کامل که از Root Directory یعنی / شروع می‌شود؛ مثلاً /home/user/file.txt.

Relative Path چیست؟

مسیری که نسبت به Directory فعلی بیان می‌شود و الزاماً از / شروع نمی‌شود.

Current Directory چیست؟

دایرکتوری‌ای که Shell در حال حاضر نسبت به آن مسیرهای Relative را تفسیر می‌کند.

Shell چیست؟

شِل — برنامه‌ای که امکان تعامل کاربر با سیستم‌عامل و اجرای Commandها را فراهم می‌کند.

Terminal چیست؟

ترمینال — محیط/برنامه‌ای که امکان استفاده از Shell و اجرای Commandهای متنی را فراهم می‌کند.

Command چیست؟

کامند — دستور متنی که به Shell داده می‌شود تا عملیاتی را روی سیستم انجام دهد.

فرق Terminal و Shell چیست؟

Terminal محیط ارتباط متنی را فراهم می‌کند؛ Shell برنامه‌ای است که Commandها را تفسیر و اجرا می‌کند.

اگر در Terminal دستور cd /home را اجرا کنیم، چه مفهومی دارد؟

دایرکتوری فعلی Shell به /home تغییر می‌کند.

اگر مسیر /home/user/file.txt را داشته باشیم، Root Directory کدام بخش مسیر است؟

/ در ابتدای مسیر.

اگر Guest به اینترنت دسترسی ندارد ولی Host اینترنت دارد، آیا الزاماً مشکل از Ubuntu Guest است؟

نه. ممکن است مشکل از Virtual Network Adapter، Mode شبکه، DHCP، Gateway، DNS یا تنظیمات Hypervisor باشد.

اگر Virtual NIC در Guest شناسایی نشود، قبل از بررسی DNS چه چیزی منطقی‌تر است؟

ابتدا باید بررسی شود Virtual NIC توسط Guest شناسایی و فعال است؛ سپس IP، Gateway و DNS بررسی شوند.

چرا برای عیب‌یابی شبکه باید از پایین به بالا بررسی کنیم؟

چون اگر Interface یا Link مشکل داشته باشد، بررسی موارد بالاتر مثل DNS زود است؛ معمولاً Interface → IP → Gateway → DNS → Internet بررسی می‌شود.

اگر VM یک IP دارد ولی Gateway ندارد، چه نوع مشکلی محتمل است؟

Guest ممکن است بتواند در برخی شرایط با شبکه محلی ارتباط داشته باشد، اما برای رسیدن به شبکه‌های خارج از Subnet خود مسیر پیش‌فرض ندارد.

اگر Gateway درست باشد ولی DNS اشتباه باشد، چه اتفاقی ممکن است بیفتد؟

ممکن است ارتباط با IP برقرار باشد ولی تبدیل نام دامنه به IP انجام نشود؛ مثلاً نام یک سایت resolve نشود.

چرا Ping می‌تواند در عیب‌یابی شبکه مفید باشد؟

برای بررسی Reachability و تشخیص اینکه آیا یک مقصد از طریق شبکه قابل دسترسی است؛ اما موفقیت یا شکست Ping به‌تنهایی تمام وضعیت شبکه را مشخص نمی‌کند.

برای بررسی شبکه VM چه زنجیره‌ای را می‌توان به‌صورت مفهومی بررسی کرد؟

Virtual NIC → Link/Interface → IP Address → Subnet → Default Gateway → DNS → External Network.

اگر Host اینترنت دارد ولی Guest ندارد، اولین سؤال مهم چیست؟

آیا Virtual Network Adapter در Guest وجود دارد و به Mode صحیح در Hypervisor متصل است؟

چرا Guest برای ارتباط شبکه به Driver نیاز دارد؟

چون سیستم‌عامل باید سخت‌افزار مجازی Network Adapter را بشناسد و از طریق Driver با آن ارتباط برقرار کند.