Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Hà Quang Chiến Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin Chuyênngành: Khoa học máy tính Mãsố: 60.48.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2012 Luậnvănđượchoànthànhtại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Ngườihướngdẫnkhoahọc.: PGS. TS Huỳnh Quyết Thắng Phảnbiện 1: ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Phảnbiện 2: …………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… LuậnvănsẽđượcbảovệtrướcHộiđồngchấmluậnvănthạcsĩtạiHọcviệnCôngnghệBưuchínhViễ nthông Vàolúc: giờ ngày tháng năm 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 4 CHƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ HẠ TẦNG ẢO 5 I. KHÁI NIỆM 5 1.1. Ảo hóa. 5 1.2. Cơ sở hạ tầng ảo. 5 1.3. Máy ảo. 5 1.4. CPU ảo 6 1.5. Cách thức làm việc của ảo hóa. 6 II. HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY CHỦ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ ẢO. 6 2.1. Kiến trúc máy chủ ESX/ESXi. 7 III. ỨNG DỤNG CỦA VMWARE. 7 3.1. Thành phần cơ sở hạ tầng của Vmware. 7 3.2. Sử dụng hạ tầng Vmware trong trung tâm dữ liệu. 8 3.3. Sử dụng VDI với hạ tầng Vmware 8 CHƠNG II - TRIỂN KHAI HẠ TẦNG ẢO 9 I. CÀI ĐẶT MÁY CHỦ ESX. 9 1.1. Thiết lập phần cứng cho máy chủ ESX. 9 1.2. Khởi động cài đặt máy chủ ESX 9 2.1. Xây dựng phân vùng ổ đĩa cho dịch vụ Console 9 2.2. Cấu hình tài khoản ngời dùng máy chủ ESX. 10 2.3. Khắc phục s̣ cố cho máy chủ ESX 10 II. PHẦN MỀM VIRTUALCENTER. 10 2.1. Thành phần của VirtualCenter. 10 2.2. Kiến trúc VirtualCenter. 11 2.3. Cơ sở dữ liệu của VirtualCenter. 12 2.4. VirtualCenter Infrastructure (VI) Client. 12 2 III. XÂY D̣NG VIRTUALCENTER 12 3.1. Tạo một máy ảo. 12 3.2. Tạo nhiều máy ảo. 12 3.2.1. Máy ảo mẫu 12 3.2.2. Tạo một máy ảo mẫu 13 3.4. Vmware Converter Enterprise 13 3.5. Quản lý máy ảo 13 3.6. Quản lý tài nguyên. 14 3.7. Di chuyển các máy ảo với VMotion. 14 3.8. VMware DRS (Kế hoạch phân phối tài nguyên) 14 Kết chơng 14 CHƠNG III - TH̉ NGHIỆM HIỆU NĂNG CỦA VIRTUALCENTER .15 I. KẾT NỐI MẠNG 15 1.1. Tạo chuyển mạch ảo 15 1.2. Thay đổi cấu hình chuyển mạch ảo 15 II. LU TR̃ 16 2.1. Kỹ thuật Fibre Channal SAN 16 2.2. Kỹ thuật iSCSI SAN 16 2.3. Kho d̃ liệu VMFS 16 2.4. Lu tr̃ NAS và kho d̃ liệu NFS 16 III. BẢO VỆ DỮ LIỆU VÀ KHẢ NĂNG SẴN SÀNG 17 3.1. Các chiến lợc sao lu 17 3.2. Các kỹ thuật xây dựng khả năng sẵn sàng cao của máy ảo 17 3.3. Đánh giá th̉ nghiệm 19 3.3.1. Môi trờng thử nghiệm. 19 3.3.2. Các thành phần hệ thống. 19 3.3.3. Kết quả quá trình triển khai 19 3.3.4. Các ứng dụng triển khai trên môi trờng ảo của Trung tâm Giải pháp và Tích hợp hệ thống. 19 3 Kết chơng 21 KẾT LUẬN 22 KIẾN NGHỊ VÀ HỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 4 MỞ ĐẦU Những năm gần đây công nghệ ảo hóa đang đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế, trong các hệ thống công nghệ thông tin của nhiều doanh nghiệp, cơ quan, xí nghiệp. Kỹ thuật "ảo hoá” đã không còn xa lạ với thực tế đời thờng kể từ khi VMware giới thiệu sản phẩm VMware Workstation đầu tiên vào năm 1999. Sản phẩm này ban đầu đợc thiết kế để hỗ trợ việc phát triển và kiểm tra phần mềm và đã trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo những máy tính "ảo" chạy đồng thời nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tính "thực" (khác với chế độ "khởi động kép" - máy tính đợc cài nhiều Hệ điều hành và có thể chọn lúc khởi động nhng mỗi lúc chỉ làm việc đợc với 1 Hệ điều hành). Và "ảo hoá” cũng không còn bó hẹp trong 1 lĩnh vực mà mở rộng cho toàn bộ hạ tầng Công nghệ Thông tin, từ phần cứng nh chip xử lý cho đến hệ thống máy chủ và cả hệ thống mạng. Với nội dung “Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin”. Luận văn của tôi gồm các phần sau: Chơng 1: Tổng quan về cơ sở hạ tầng ảo. Chơng 2: Triển khai hạ tầng ảo. Chơng 3: Thử nghiệm hiệu năng của VirtualCenter. Với phơng pháp nghiên cứu: Tham khảo các kỹ thuật, công nghệ ảo hoá trên thế giới, đặc biệt là của Vmware. Và một số kinh nghiệm thực tế của bản thân qua quá trình công tác và các khoá đào tạo trong và ngoài nớc. 5 CHƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ HẠ TẦNG ẢO I. KHÁI NIỆM 1.1. Ảo hóa. Ảo hóa là công nghệ đợc thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó. Ý tởng của công nghệ ảo hóa máy chủ là từ một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập. Mỗi một máy ảo đều có một thiết lập nguồn hệ thống riêng rẽ, hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng. 1.2. Cơ sở hạ tầng ảo. Một cơ sở hạ tầng ảo cho phép chia sẻ tài nguyên vật lý của nhiều máy tính trên toàn bộ cơ sở hạ tầng hệ thống Công nghệ thông tin. Một máy ảo cho phép chia sẻ các nguồn tài nguyên của một máy tính vật lý trên nhiều máy ảo cho hiệu quả tối đa. Tài nguyên đợc chia sẻ trên nhiều máy ảo và các ứng dụng. Cơ sở hạ tầng ảo bao gồm các thành phần sau đây:  Bare-metal hypervisor cho phép ảo hóa đầy đủ của mỗi máy tính x86.  Cơ sở hạ tầng dịch vụ ảo nh quản lý tài nguyên và sao lu hợp nhất các tài nguyên có sẵn để tối u hóa trong máy ảo.  Các giải pháp tự động hóa mà cung cấp khả năng đặc biệt để tối u hóa quá trong hệ thống Công nghệ thông tin nh: dự phòng hoặc khắc phục thảm họa. 1.3. Máy ảo. Một máy ảo (VM) là một môi trờng hay hệ điều hành hoạt động độc lập với hệ điều hành máy chủ. Một máy ảo hoạt động giống hệt nh một máy tính vật lý và bao gồm thiết bị ảo riêng (dựa trên phần mềm) CPU, RAM, đĩa cứng và cạc giao tiếp mạng (NIC). 6 1.4. CPU ảo. CPU ảo hóa bao gồm một CPU đơn hoạt động nh thể nó là hai hay nhiều CPU riêng biệt. Trong thực tế, điều này cũng giống nh chạy hai hay nhiều máy tính riêng biệt trên một máy vật lý. Có lẽ lý do phổ biến nhất để làm điều này là để chạy hai hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy. Các CPU, hoặc đơn vị xử lý trung tâm, đợc cho là thành phần quan trọng nhất của máy tính. Đây là một phần của máy tính mà cơ thể thực hiện các hớng dẫn của các ứng dụng chạy trên máy tính. CPU này thờng đợc gọi đơn giản là một con chip hoặc vi mạch. 1.5. Cách thức làm việc của ảo hóa. Ảo hóa hoạt động bằng cách chèn một lớp phần mềm mỏng trực tiếp trên phần cứng máy tính hoặc trên một hệ điều hành máy chủ. Điều này bao gồm một màn hình máy ảo hay "hypervisor" mà phân bổ tài nguyên phần cứng một cách tự động và minh bạch. Nhiều hệ điều hành chạy đồng thời trên một máy tính vật lý và tài nguyên phần cứng chia sẻ với nhau. Bằng cách đóng gói toàn bộ một máy, bao gồm CPU, bộ nhớ, hệ điều hành, và các thiết bị mạng. II. HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY CHỦ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ ẢO. Xét về kiến trúc hệ thống, các mô hình ảo hóa hệ thống máy chủ có thể ở hai dạng Host-based hoặc Hypervisor-based (còn gọi là bare-metal hypervisor). Ngoài ra, tùy theo từng sản phẩm ảo hóa đợc triển khai (n h VMWare, Microsoft HyperV, Citrix XEN Server) mà mức độ ảo hóa cụ thể sẽ khác nhau. Các mức độ ảo hóa bao gồm: o Full virtualization: Hệ điều hành khách (Các hệ điều hành cài trên máy chủ ảo) không bị thay đổi, và chúng hoạt động nh trên phần cứng thật sự. o Para virtualization : Các hệ điều hành khách sẽ bị thay đổi để hoạt động tốt hơn với phần cứng. Tuy nhiên dạng này thờng có hạn chế là hỗ trợ khá ít các loại hệ điều hành khách. 7 o Emulation : Các hệ điều hành khách bị thay đổi, nhng chúng đợc chạy trên một phần mềm giả lập CPU vật lý. 2.1. Kiến trúc máy chủ ESX/ESXi.  ESX Server là lõi của bộ phần mềm Vmware Infrastructure. Chúng hoạt động nh hypervisor, hay lớp ảo hóa (virtualization layer).  ESX Server bao gồm 2 thành phần: Server Console và Vmkernel. o Server Control (SC): Quản lý ESX Server và các máy ảo chạy trên máy chủ. SC bao gồm các dịch vụ nh: tờng lửa, SNMP agent và web. o Vmkerlel là nền tảng thật sự cho quá trình ảo hóa. Vmkernel quản lý các phiên truy xuất phần cứng của các máy ảo. III. ỨNG DỤNG CỦA VMWARE. 3.1. Thành phần cơ sở hạ tầng của Vmware. Để chạy môi trờng cơ sở hạ tầng VMware, cần ít nhất các thành phần sau đây:  ESX Server: nền tảng ảo hóa đợc sử dụng để tạo ra các máy ảo nh là một tập hợp các tập tin cấu hình và cùng thực hiện tất cả các chức năng của một máy vật lý. Các máy chủ cung cấp quản lý, khởi động và các dịch vụ khác quản lý các máy ảo.  VI Client: Một giao diện đồ họa ngời dùng đợc sử dụng để truy cập hoặc một máy chủ ESX hoặc VirtualCenter Server.  Kho dữ liệu: nơi lu trữ cho các tập tin máy ảo đợc chỉ định khi tạo máy ảo. Kho dữ liệu ẩn các đặc tính tùy chọn lu trữ khác nhau (chẳng hạn nh khối VMFS trên ổ đĩa SCSI của máy chủ, hệ thống ổ đĩa Fibre Channel SAN, hệ thống ổ đĩa iSCSI SAN hoặc Network Attached Storage (hệ thống ổ đĩa NAS) và cung cấp một mô hình thống nhất cho việc lu trữ khác nhau theo yêu cầu của máy ảo. 8  Máy chủ Agent: mỗi phần mềm quản lý, máy chủ thu thập, giao tiếp và thực hiện các hành động nhận đợc thông qua VI Client. Nó đợc cài đặt nh là một phần của cài đặt máy chủ ESX. 3.2. Sử dụng hạ tầng Vmware trong trung tâm dữ liệu. Cơ sở hạ tầng VMware đợc sử dụng phổ biến nhất trong trung tâm dữ liệu. Quản trị trung tâm dữ liệu sử dụng cơ sở hạ tầng VMware cho:  Giải quyết các vấn đề của máy chủ (không gian chứa, điện và thiết bị làm mát trong phòng máy chủ) bằng cách thay thế các máy chủ ứng dụng chạy đơn lẻ bằng các máy ảo đợc hợp nhất vào một số lợng nhỏ các máy chủ vật lý.  Sử dụng tốt hơn phần cứng máy chủ bằng cách triển khai các máy chủ mới trong các máy ảo để giảm các máy chủ vật lý trong trung tâm dữ liệu  Cung cấp máy chủ mới trong các máy ảo, chỉ mất vài phút, với các máy chủ vật lý có thể mất vài ngày hoặc vài tuần. 3.3. Sử dụng VDI với hạ tầng Vmware. Virtual Desktop Infrastructure là mô hình kiến trúc hạ tầng cho việc kết nối sử dụng các máy tính cá nhân ảo hóa, cung cấp đầy đủ khả năng và môi trờng làm việc cho ngời dùng nh trên máy tính thật. Những máy tính ảo hóa đợc lu trữ tại trung tâm dữ liệu và đợc cấu hình phân phối một cách tự động cho ngời dùng khi ngời dùng thực hiện phiên truy vấn. Kết chơng  Ảo hóa là một cách mạng công nghệ máy tính cho phép chuyển đổi phần cứng vào phần mềm.  Các máy ảo dễ dàng quản lý, di chuyển và sao chép bởi chúng đợc gói gọn trong một tập hợp các tập tin. [...]... và công cụ, thiết bị, luận văn ch a thực hiện đ ợc đầy đủ các tính năng của hệ thống ảo hóa Đề xuất áp dụng công nghệ ảo hóa rộng rãi trong các hệ thống công nghệ thông tin Định h ớng phát triển tiếp theo: Nghiên cứu về công nghệ Điện toán đám mây (Cloud Computing) và Phần mềm nh một dịch vụ (SaaS) 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fibre Channel SAN Configuration Guide, Vmware, 2009 [2] iSCSI SAN Configuration... của công nghệ ảo hóa máy chủ là từ một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập Mỗi một máy ảo đều có một thiết lập nguồn hệ thống riêng rẽ, hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng - Cách thức triển khai hạ tầng ảo, máy chủ ảo và hệ thống quản trị hạ tầng ảo Ngày nay xu h ớng ảo hóa máy chủ đã trở thành xu h ớng chung của hầu hết các doanh nghiệp trên toàn thế giới Những khó khăn trong. .. thuật l u trữ, đảm bảo an toàn dữ liệu và các máy ảo o Kỹ thuật đảm bảo tính sẵn sàng cao của hệ thống o Triển khai thử nghiệm tại Trung tâm Giải pháp và Tích hợp Hệ thống – Công ty Viễn thông Viettel 22 KẾT LUẬN Những kết quả đạt đ ợc trong luận văn - Luận văn đã trình bày các khái niệm về các khái niệm về ảo hóa, công nghệ đ ợc thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần... khi ảo hóa máy chủ Công nghệ mới này sẽ tạo ra những điều mới mẻ trong t duy của các nhà quản lý công nghệ thông tin về tài nguyên máy tính Khi việc quản lí các máy riêng lẻ trở nên dễ dàng hơn, trọng tâm của CNTT có thể chuyển từ công nghệ sang dịch vụ KIẾN NGHỊ VÀ H ỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO Do hạn chế về mặt thời gian và công cụ, thiết bị, luận văn ch a thực hiện đ ợc đầy đủ các tính năng của hệ thống. .. chi phí Ảo hóa đ ợc coi là một công nghệ giúp các doanh nghiệp cắt giảm chi tiêu hiệu quả với khả năng tận dụng tối đa năng suất của các thiết bị phần cứng - Việc áp dụng công nghệ ảo hóa máy chủ nhằm tiết kiệm không gian sử dụng, nguồn điện và giải pháp tỏa nhiệt trong trung tâm dữ liệu Ngoài ra việc giảm thời gian thiết lập máy chủ, kiểm tra phần mềm tr ớc khi đ a vào hoạt động cũng là một trong những... tập tin rời rạc Tập tin cấu hình của máy ảo mô tả cấu hình của máy ảo, trong đó bao gồm phần cứng ảo nh CPU, bộ nhớ, ổ đĩa, giao tiếp mạng, ổ đĩa CD-ROM, ổ đĩa mềm, 3.2 Tạo nhiều máy ảo 3.2.1 Máy ảo mẫu Máy ảo mẫu là một hình ảnh tổng thể của một máy ảo có thể đ ợc sử dụng để tạo ra và cung cấp các máy ảo mới Hình ảnh này th ờng bao gồm một hệ điều hành xác định, một bộ các ứng dụng, cấu hình và các... máy ảo đ ợc triển khai Sao l u từ bên trong máy ảo, bằng cách sử dụng một agent sao l u, là tốt nhất cho dữ liệu ứng dụng vì yêu cầu không đ ợc tắt hệ thống Ng ợc lại, sao l u ổ đĩa ảo là tốt nhất cho ảnh hệ thống, bởi vì luôn luôn kết quả trong một đĩa khởi động ảo, phù hợp cho tái triển khai nhanh chóng 3.2 Các kỹ thuật xây dựng khả năng sẵn sàng cao của máy ảo Có ba ph ơng án thực hiện chính cho... chóng 19  Các công việc với DRS (bộ phân phối tài nguyên) để khi các máy ảo sẽ đ ợc mang đến các host khác trong hệ thống tài nguyên do một lỗi host nào đó thì DRS sẽ đ ợc sử dụng để xác định nơi tải đó sẽ đ ợc thay thế và cân bằng tải đó 3.3 Đánh giá th ̉ nghiệm 3.3.1 Môi tr ờng thử nghiệm Hệ thống đ ợc triển khai thử nghiệp tại Trung tâm Giải pháp và Tích hợp Hệ thống – Công ty Viễn thông Viettel... ESX Trong những tr ờng hợp nhất định, nó có thể là cần thiết để đăng nhập trực tiếp vào máy chủ ESX để có thể vào đ ợc chế độ dòng lệnh, ví dụ:  Để xem thông tin hệ thống mà không thể đ ợc xem bởi các VI Client  Để khắc phục sự cố một vấn đề không thể đ ợc giải quyết bằng cách sử dụng thông tin trong VI Client 2.3 Khắc phục s ̣ cố cho máy chủ ESX Xử lý sự cố là một quá trình có hệ thống Nếu sử dụng. .. máy ảo và các kết nối đến chuyển mạch ảo được thể hiện theo sơ đồ 3.3.4 Các ứng dụng triển khai trên môi tr ờng ảo của Trung tâm Giải pháp và Tích hợp hệ thống a Trang web forum 20 b Trang l u trữ các phần mềm dùng chung (FTP Server) c Trang quản lý quan hệ khách hàng, quản lý dự án (CRM) d Và nhiều hệ thống phần mềm khác của trung tâm 21 Kết ch ơng o Các kỹ thuật thiết lập và cấu hình chuyển mạch ảo . HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Hà Quang Chiến Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin Chuyênngành:. ĐẦU Những năm gần đây công nghệ ảo hóa đang đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế, trong các hệ thống công nghệ thông tin của nhiều doanh nghiệp,