شرح صفوف ومحتوى الفقرة
تعمل المحاكاة الافتراضية عن طريق إدراج طبقة برمجية ذكية تُسمى المشرف الافتراضي (Hypervisor) — وتُعرف أيضاً باسم مراقب الأجهزة الافتراضية (Virtual Machine Monitor — VMM) — بين المكونات المادية لحاسوبك وبين أنظمة التشغيل الافتراضية. يشبه المشرف الافتراضي «قائد الأوركسترا والمترجم الفوري» في قاعة مؤتمرات دولية؛ فهو يستمع لطلبات عدة أنظمة تشغيل تعمل في اللحظة نفسها، وينظم دور كل نظام في استخدام المعالج والذاكرة دون أن يصطدم أحدها بالآخر.
يقوم المشرف الافتراضي بعملية تجريد العتاد (Hardware Abstraction)؛ أي أنه يفصل القطع الإلكترونية الحقيقية ويحولها إلى موارد منطقية قابلة للتقسيم، وعندما يصدر النظام الافتراضي أمراً حساساً للتحكم في المعالج أو القرص، يلتقط المشرف هذا الأمر في أجزاء من الثانية عبر آلية الاعتراض والمحاكاة (Trap-and-Emulate) وينفذه بأمان على العتاد الفيزيائي دون السماح لأي جهاز افتراضي بالتعدي على ذاكرة جهاز آخر.
ومن حيث طريقة تعامل المشرف الافتراضي مع نظام التشغيل، تنقسم آلية التشغيل الافتراضي للأنظمة إلى أسلوبين رئيسيين يوضحهما المثال والمخطط الهندسي أدناه:
- 1. الافتراضية الكاملة: تُعرف بالإنجليزية باسم (Full Virtualization)، وفيها يوفر المشرف الافتراضي محاكاة كاملة لجميع قطع العتاد، فيعمل نظام التشغيل الافتراضي بشكل مستقل تماماً دون اشتراط أي تعديل في نواته الأصلية، لأنه يعتقد أنه يعمل فوق حاسوب مادي حقيقي.
- 2. الافتراضية شبه الكاملة أو الجزئية: تُعرف بالإنجليزية باسم (Paravirtualization)، وفيها يدرك نظام التشغيل الافتراضي أو تعريفاته البرمجية أنه يعمل داخل بيئة افتراضية، فيتعاون مباشرةً مع المشرف الافتراضي عبر واجهات برمجية سريعة لتقليل عبء المحاكاة وتسريع عمليات الشبكة والقرص.
# 1. Full Virtualization (Unmodified Guest OS + Full Hardware Emulation):
[Unmodified Guest OS] -> Issues Hardware Calls -> [Hypervisor Emulates Hardware] -> [Physical CPU]
# 2. Paravirtualization (Guest Aware of Virtualization + Cooperative API Calls):
[Guest OS / VirtIO Drivers] -> Direct Hypercalls -> [Hypervisor Fast Path] -> [Physical Hardware]