McCarthy, 1961: computing as a utility (slide 16)

ماكارثي، 1961: الحوسبة كمرفق عام (الشريحة 16)

John McCarthy predicted that computation may someday be organized as a public utility, just as the telephone system is. Subscribers connect to computer service companies, each pays only for the capacity actually used, yet has access to everything a very large system offers. The slide's verdict: this is pretty close to cloud computing.

تنبّأ John McCarthy بأن الحوسبة قد تُنظَّم يوماً ما كمرفق عام (public utility)، تماماً كنظام الهاتف. يتصل المشتركون بشركات تقدّم خدمة الحوسبة، ويدفع كل منهم فقط مقابل السعة التي استخدمها فعلاً، ومع ذلك يصل إلى كل ما يقدّمه نظام ضخم جداً. وحكم الشريحة: هذا قريب جداً من cloud computing.

الجدول يقسم جملة McCarthy إلى ثلاث أفكار ويطابق كل فكرة بخاصية حديثة من تعريف NIST: السعة المشتركة تقابل resource pooling، والدفع حسب الاستخدام يقابل measured service، والاتصال بشركة الخدمة عبر الشبكة يقابل broad network access. أي أن cloud computing فكرة اقتصادية قبل أن تكون تقنية.

Legacy IT: the customer runs everything (slide 17)

تقنية المعلومات التقليدية: العميل يدير كل شيء (الشريحة 17)

Legacy IT is data center technology for operating applications and storing data, servers to run business applications, networking to connect the servers physically, and storage for large amounts of data. The rule: the customer manages every layer, from the data center up to the applications.

Legacy IT يعني: تقنية مراكز البيانات لتشغيل التطبيقات وتخزين البيانات، وخوادم لتشغيل تطبيقات الشركة، وشبكات لربط الخوادم مادياً، وتخزين لكميات كبيرة من البيانات. والقاعدة: العميل يدير كل طبقة، من data center صعوداً حتى التطبيقات.

The slide's callout says virtualization is not part of legacy IT, but helpful for the operation of workloads. Classic legacy IT ran one application per physical server; the figure shows the layer because the same nine-layer stack is reused later to compare IaaS, PaaS and SaaS.

الملاحظة المؤطّرة في الشريحة تقول إن virtualization ليست جزءاً من legacy IT، لكنها مفيدة لتشغيل الأحمال. فـ legacy IT التقليدي كان يشغّل تطبيقاً واحداً على كل خادم فعلي، والرسم يُظهر الطبقة لأن نفس المكدّس ذي الطبقات التسع يُعاد استخدامه لاحقاً للمقارنة بين IaaS وPaaS وSaaS.

Virtualization and the virtual machine (slides 18–19)

المحاكاة الافتراضية والآلة الافتراضية (الشريحتان 18–19)

Virtualization splits the resources of one computer so that multiple independent operating system instances can use them. Each virtual machine (VM) behaves like any other computer with its own components, and runs inside an isolated environment on a physical machine.

Virtualization تقسم موارد حاسوب واحد بحيث تستخدمها عدة نسخ مستقلة من أنظمة التشغيل. وكل virtual machine (VM) تتصرف مثل أي حاسوب آخر بمكوّناتها الخاصة، وتعمل داخل بيئة معزولة على جهاز فعلي.

Transparency

الشفافية (Transparency)

Inside a VM you install an OS and applications exactly as on a physical computer, and the applications do not notice they are in a VM. Requests from the guest are transparently intercepted by the virtualization software (the VMM, or hypervisor) and converted for the real hardware. The VM never becomes aware of the layer between itself and the hardware.

داخل VM تثبّت نظام التشغيل والتطبيقات تماماً كما على حاسوب فعلي، ولا تلاحظ التطبيقات أنها داخل VM. والطلبات القادمة من الضيف (guest) يعترضها بشفافية برنامج الـ virtualization (أي VMM أو hypervisor) ويحوّلها للعتاد الحقيقي. والـ VM لا تدرك أبداً وجود الطبقة بينها وبين العتاد.

Popek and Goldberg (1974)

بوبيك وغولدبرغ (Popek and Goldberg، 1974)

A VM is "an efficient, isolated duplicate of the real machine". A VMM must have three properties:

الـ VM هي "an efficient, isolated duplicate of the real machine"، أي نسخة مطابقة فعّالة ومعزولة من الجهاز الحقيقي. ويجب أن يملك الـ VMM ثلاث خصائص:

1. Equivalence. Programs behave as on the real machine, apart from timing and resource availability.

   التكافؤ (Equivalence). البرامج تتصرف كما على الجهاز الحقيقي، باستثناء التوقيت وتوفّر الموارد.

2. Efficiency. Most guest instructions run directly on the real CPU with no software intervention. This is what excludes emulators and simulators.

   الكفاءة (Efficiency). معظم تعليمات الضيف تعمل مباشرة على المعالج الحقيقي دون تدخل برمجي. وهذه الخاصية هي التي تستبعد emulators وsimulators.

3. Resource control. The VMM keeps full control of the real resources; a guest cannot reach what it was not given.

   التحكم بالموارد (Resource control). يبقى الـ VMM مسيطراً تماماً على الموارد الحقيقية، ولا يستطيع الضيف الوصول إلى ما لم يُخصَّص له.

Virtualization vs emulation vs simulation (slide 19)

Virtualization مقابل emulation مقابل simulation (الشريحة 19)

هذا جدول المطابقة الأهم في الصفحة. Virtualization تنشئ نسخاً منطقية من الموارد الفعلية وتشغّل معظم التعليمات مباشرة على نفس ISA (مثل VMware وVirtualBox). وEmulation تحاكي واجهة العتاد/البرمجيات وتترجم كل تعليمة من ISA إلى آخر، لذلك هي أبطأ بكثير (مثل BlueStacks ومحاكي Nintendo). وSimulation لا تشغّل البرنامج الحقيقي أصلاً، بل تنمذج سلوك النظام لأغراض التدريب أو الاختبار (مثل محاكي الطيران والتدريب بالواقع الافتراضي).

History and the family of techniques (slide 20)

التاريخ وعائلة التقنيات (الشريحة 20)

IBM gave each user a complete virtual machine on one mainframe. Lineage: CP-40 (1964 to 1966), CP-67 on the System/360 Model 67 (1967), then VM/370, announced in 1972, where each user ran a single-user OS (CMS) inside its own VM, and many such VMs added up to a time-sharing system. Each VM is a complete duplicate of the underlying physical hardware.

أعطت IBM كل مستخدم آلة افتراضية كاملة على حاسوب مركزي واحد. والتسلسل: CP-40 (من 1964 إلى 1966)، ثم CP-67 على System/360 Model 67 (1967)، ثم VM/370 الذي أُعلن عام 1972، حيث شغّل كل مستخدم نظاماً أحادي المستخدم (CMS) داخل VM خاصة به، ومجموع هذه الآلات شكّل نظام time-sharing. وكل VM نسخة كاملة من العتاد الفعلي.

Slide 20 lists the concepts: partitioning, hardware emulation, application virtualization, full virtualization, paravirtualization, hardware virtualization, OS-level virtualization (containers), storage virtualization (SAN/SDS) and network virtualization (VLAN/VXLAN).

تسرد الشريحة 20 المفاهيم: partitioning، وhardware emulation، وapplication virtualization، وfull virtualization، وparavirtualization، وhardware virtualization، وOS-level virtualization (أي containers)، وstorage virtualization (SAN/SDS)، وnetwork virtualization (VLAN/VXLAN).

Two independent axes

محوران مستقلان

Hardware virtualization stack (slide 21)

مكدّس المحاكاة الافتراضية للعتاد (الشريحة 21)

• Hardware resources (CPU, RAM, networking) are shared between different OS instances.

  موارد العتاد (CPU وRAM وnetworking) مشتركة بين نسخ أنظمة التشغيل المختلفة.

• The VMM translates the requests between the hardware and the OS.

  الـ VMM يترجم الطلبات بين العتاد ونظام التشغيل.

• The OS instances are isolated from each other, each running on virtualized hardware that is mapped to physical resources.

  نسخ أنظمة التشغيل معزولة عن بعضها، وكل منها يعمل على عتاد افتراضي مُعيَّن (mapped) إلى موارد فعلية.

• CPU extensions, Intel VT-x and AMD-V, make this efficient. Classic x86 had sensitive instructions that failed silently instead of trapping, so the VMM could not catch them; the extensions make them trap.

  امتدادات المعالج، Intel VT-x وAMD-V، تجعل ذلك فعّالاً. فمعمارية x86 الكلاسيكية كانت تحتوي تعليمات حسّاسة تفشل بصمت بدلاً من أن تُحدث trap، فلا يستطيع الـ VMM اعتراضها، والامتدادات تجعلها تُحدث trap.