(TIỂU LUẬN) tổng quan về công nghệ ảo hoá

Còn theo định nghĩa trong công nghệ thông tin thì ao hóa là một công nghệ được thiết kế đểtạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó.. Từ hai dạng n

Báo cáo tuần 2

Mục lục

Tổng quan về công nghệ ảo hoá 2

Ảo hóa là gì? 2

Các thành phần của một công nghệ ảo hoá 3

Cách thức hoạt động 3

Mục tiêu của ảo hóa 4

Ưu và nhược điểm của ảo hoá 4

Phân loại ảo hoá 5

Ảo hóa hệ thống mạng 5

Ảo hóa máy tính Deskop 5

Ảo hóa phần cứng thiết bị 6

Các công nghệ hỗ trợ ảo hoá hệ thống 7

Công nghệ máy ảo (Virtual Machine) 7

Công nghệ lưu trữ SAN (Storage Area Network) 7

Công nghệ cân bằng tải Clustering 8

Tại sao nên sử dụng công nghệ ảo hoá? 9

Công nghệ ảo hoá của VMware 10

VMware ESXi 14

VMware vSphere Client 17

VMware vCenter Server 17

Cấu hình VMware Sphere 21

Cài đặt VMware ESXi 21

Tổng quan về công nghệ ảo hoá

Ảo hóa là gì?

Theo nghĩa rộng nhất, ảo hóa là quá trình tạo ra một bản sao ảo của một thực thể nào

đó Ảo trong trường hợp này có nghĩa là một cái gì đó rất giống với bản gốc, giống đến nỗi mà bạn hầu như không thể phân biệt được nó với bản gốc, như trong cụm từ "hầu như giống nhau hoàn toàn"

Còn theo định nghĩa trong công nghệ thông tin thì ao hóa là một công nghệ được thiết kế đểtạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó

- Cùng chia sẻ tài nguyên phần cứng và được quản lý bởi lớp ảo hóa (Hypervisor)

- Lớp ảo hóa nằm giữa như một tầng trung gian giữa phần cứng (hardware) và phầnmềm hệ điều hành (OS) giúp quản lý, phân phát tài nguyên phần cứng cho lớp OS ảohoạt động ở trên

Hiện nay có nhiều nhà cung cấp các sản phẩm máy chủ và phần mềm điều đang chú tâm đầu tư nghiên cứu và phát triển công nghệ này như HP, IBM, Microsoft và Vmware.Nhiều dạng ảo hóa được đưa ra và có thể chia thành hai dạng chính là ảo hóa cứng và ảo hóa mềm Từ hai dạng này sau này mới phát triển thành nhiều lại ảo hóa có chức năng

và cấu trúc khác nhau như VMM-Hypervisor, VMM, Hybrid,…

Các thành phần của một công nghệ ảo hoá

Một hệ thống ảo hóa bắt buộc phải có đầy đủ các thành phần: tài nguyên vật lý,

phần mềm ảo hóa, máy chủ ảo và hệ điều hành khách

- Tài nguyên vật lý chính (Host machine / Host hardwave): Máy chủ vật lý, CPU, RAM, ổ đĩa cứng, card mạng… Nhiệm vụ là chia tài nguyên cấp cho các máy ảo

- Phần mềm ảo hóa (Hypervisor): cung cấp truy cập cho mỗi máy chủ ảo đến tài nguyên của máy chủ vật lý, lập kế hoạch và phân chia tài nguyên vật lý cho các máy chủ

ảo, cung cấp giao diện quản lý cho các máy chủ ảo

- Hệ điều hành khách (Guest Operating System): được cài đặt trên một máy chủ ảo, thao tác như ở trên hệ điều hành thông thường

- Mảy ảo (Virtual Machine): hoạt động như một máy chủ vật lý thông thường với tàinguyên riêng, giao diện riêng, hệ điều hành riêng

Cách thức hoạt động

Ảo hóa được xây dựng dựa trên giải pháp chia một máy vật lý thành nhiều máy con.Giải pháp này được biết đến với cái tên là Virtual Machine Monitor (VMM) hay thườngđược gọi là Hypervisor Cấu trúc này giúp cân bằng khả năng điện toán để mang lại:

- Nhiều ứng dụng chạy trên cùng một server, mỗi máy ảo được lập trình trên máy chủ,

do đó nhiều ứng dụng và các hệ điều hành có thể cùng lúc chạy trên một host

- Tối đa hóa công suất sử dụng và tối thiếu hóa server: Mỗi máy chủ vật lý được sử dụng với đầy đủ công suất, cho phép giảm đáng kể chi phí nhờ sử dụng tối đa server

- Cấp phát tài nguyên và ứng dụng nhanh chóng, dễ dàng Máy ảo được triển khai từmột file chứa đầy đủ phần mềm với cơ chế đơn giản là copy và Điều này mang đến sự đơn giản, nhanh chóng và linh hoạt chưa từng có cho việc quản lý và cung cấp hạ tầng Công nghệ thông tin Máy ảo thậm chí cóthể di chuyển sang một server vật lý khác trong khi vẫn đang chạy, hoạt động bình thường Doanh nghiệp có thể ảo hóa những ứng dụng quan trọng của doanh nghiệp để nâng cao hiệu suất, sự ổn định, khả năng mở rộng và giảm thiểu chi phí.

Mục tiêu của ảo hóa

Ảo hóa xoay quanh 4 mục tiêu chính: Availability, Scalability,

- Tận dụng tối đa nguồn tài nguyên, tránh lãng phí

- Quản lý tập trung, liên tục, nâng cao hiệu quả làm việc của quản trị viên

hoặc vài máy chủ phải đảm nhận nhiều máy ảo chạy trên nó nên máy chủ gặp trụctrặc, sự cố thì các máy ảo cũng sẽ bị ảnh hưởng theo.

- Còn ở góc độ bảo mật, nếu hacker nắm quyền điều khiển một máy chủ vật lý chứa các máy ảo thì hacker có thể kiểm soát được tất cả các máy ảo trong nó

Phân loại ảo hoá

Ảo hóa hệ thống mạng

Ảo hóa hệ thống mạng là một tiến trình hợp nhất tài nguyên, thiết bị mạng cả phần cứng lẫn phần mềm thành một hệ thống mạng ảo Sau đó, các tài nguyên này sẽ được phân chiathành các channel và gắn với một máy chủ hoặc một thiết bị nào đó Nói cách khác, thay

vì chạy cơ sở hạ tầng kiểm soát mạng vật lý, một hypervisor tạo lại chức năng đó trong môi trường phần mềm Ảo hóa mạng có thể được kết hợp với ảo hóa phần cứng, tạo ra một mạng lưới phần mềm của các hypervisor có thể giao tiếp được với nhau Ảo hóa hệ thống mạng có thể được sử dụng để kiểm tra và thực hiện các chức năng mạng cấp cao như cân bằng lưu lượng tải và tường lửa cũng như các vai trò khác như định tuyến và chuyển mạch

Ảo hóa máy tính Deskop

Ảo hóa máy tính để bàn giúp tách môi trường trong máy tính để bàn ra khỏi phần cứng vật lý

mà người dùng đang tương tác Thay vì dùng để lưu trữ hệ điều hành, môi trường máy tính

để bàn, các loại file người dùng, ứng dụng… trên ổ cứng của thiết bị, các máy tính để bàn được ảo hóa để phục vụ riêng cho người dùng Có nghĩa là mô hình này cho phép đặt máy tính ảo trên một máy chủ từ xa tại trung tâm dữ liệu, thay vì trên thiết bị lưu trữ tại chỗ của một máy khách Toàn bộ hệ thống sẽ thực sự được quản lý bởi một máy chủ Điều này cho phép quản trị viên hệ thống có toàn quyền kiểm soát môi trường máy tính để bàn của người dùng từ một điểm truy cập từ xa Khi quản trị viên tung ra các bản

cập nhật trên máy chủ, các bản cập nhật này sẽ được áp dụng ngay lập tức cho người dùng mà không cần sử dụng kỹ thuật tunneling, các truy cập vật lý hoặc hồ sơ người dùng dành riêng cho thiết bị Bằng cách tách môi trường máy tính để bàn khỏi phần cứng mà nó chạy, người dùng có thể được tự do truy cập máy tính “của họ” từ bất kỳ máy tính để bàn nào khác.

Ảo hóa phần cứng thiết bị

Đây là loại ảo hóa quen thuộc nhất đối với hầu hết người dùng Ví dụ như bạn chạy một máy ảo trong VirtualBox đồng nghĩa với việc bạn đang chạy ảo hóa phần cứng Bộ giả lập hệ thống trò chơi điện tử cũng hoạt động theo nguyên tắc tương tự, sử dụng trình siêugiám sát để tạo ra các tham số của bảng điều khiển trò chơi điện tử Trong ảo hóa phần cứng, hypervisor tạo ra một máy khách, bắt chước các thiết bị phần cứng như màn hình,

ổ cứng và bộ vi xử lý Trong một số trường hợp, hypervisor chỉ đơn giản là mô phỏng cấu hình của máy chủ Trong các trường hợp khác, một hệ thống hoàn toàn riêng biệt và độc lập được gọi là ảo hóa, điều này tùy thuộc vào nhu cầu của môi trường sử dụng Nói tóm lại, ảo hóa phần cứng được chia làm 2 loại:

Ảo hóa phần cứng toàn phần là toàn bộ các bộ phận thuộc phần cứng của máy thực

sẽ được ảo hóa hết, tạo ra một bộ phần cứng ảo dùng cho hệ điều hành khác trênmáy thực Ảo hóa phần cứng toàn phần được sử dụng khi có nhu cầu chia sẻ

một máy tính cho nhiều người dùng, tạo tính bảo mật khi nhiều người cùng

làm việc chung trên một máy tính

Ảo hóa phần cứng một phần chỉ ảo hóa một, vài bộ phận phần cứng trên máy thực

Ảo hóa phần cứng một phần không cung cấp đủ tài nguyên cho một hệ điều hành mới chạy trên máy thực Ảo hóa phần cứng giúp máy chủ chạy một phần mềm quan trọng nào đó mà không cần phải dùng đến máy ảo để tránh lãng phí tài nguyên

Các công nghệ hỗ trợ ảo hoá hệ thống

Công nghệ máy ảo (Virtual Machine)

Máy ảo là một máy tính được cài trên mộ hệ điều hành khác hay một máy tính khác Một máy ảo cũng bao gồm phần cứng, các ứng dụng phần mềm về hệ điều hành Điều khác biệt ở đây là lớp phần cứng của máy ảo không phải là các thiết bị thường mà chỉ là một môi trường hay phân vùng mà ở đó nó được cấp phát một số tài nguyên như cpu, bộnhớ, ổ đĩa…

Công nghệ lưu trữ SAN (Storage Area Network)

SAN hay còn gọi là mạng lưu trữ là một mạng chuyên dụng, hoàn toàn tách biệt với các mạng LAN và WAN Nói chung mạng SAN sẽ nối kết tất cả các tài nguyên liên quan đến lưu trữ trong mạng lại với nhau Đặc điểm nổi bật trong cấu trúc SAN là nó thường cho tốc độ kết nối dữ liệu cao (Gbps) giữa các thiết bị lưu trữ ngoại vi, đồng thời cho khảnăng mở rộng cao Mặc dù thường được đề cập đến phần cứng nhiều hơn, SAN còn bao gồm những phần mềm chuyên biệt dùng cho quản lý, giám sát và cấu hình mạng

Công nghệ cân bằng tải Clustering

Đây là công nghệ được dùng rộng rãi do tính kinh tế, đa dạng và khả năng dịch vụ cao.Công nghệ này có thể sử dụng phần cứng chuyên dụng để cung cấp một môi trường với

độ tin cậy cao đảm bảo cho các dịch vụ có thể hoạt động trơn tru, luôn luôn sẵn sàng

mà không bị dừng bởi một vài lỗi nhỏ, hoặc cũng có thể được thiết kế để chạy trên cácphần cứng thông dụng mà vẫn đạt được các yêu cầu:

Tăng cường khả năng mở rộng

Tính sẵn sàng cao và khắc phục sự

cố Nâng cao hiệu suất

Hệ thống sử dụng công nghệ clustering gồm có các nút chủ động (active primary node)

và các nút thụ động (passive backup node) Khi hệ thống hoạt động các nút chính sẽ thực hiện các dịch vụ còn các nút phụ sẽ không trực tiếp chạy dịch vụ, thay vào đó nó quản lí các dịch vụ của nút chủ động đang hoạt động, và đảm bảo chắc chắn là nút đang hoạt động vẫn phải đang còn hoạt động Nếu nút không hoạt động phát hiện ra 1 vấn đề trên nút chính thì sẽ có một thông báo lỗi được khởi tạo Khi có lỗi, hệ thống clusting sẽ thực thiện:

Nút đang hoạt động sẽ trực tiếp ngắt hết các dịch vụ đang chạy và các kết nối Nútkhông hoạt động sẽ khởi tạo các dịch vụ tương đương với dịch vụ của máy

chủ động

Nút không hoạt động bây giờ chuyển thành nút chủ động

Và nút còn lại sau khi được khắc phục lỗi nó sẽ trở thành nút bị động.Và còn một số công nghệ khác hỗ trợ cho hệ thống ảo hóa như: công nghệ RAID, Network Load

Balangcing (NLB),…

Tại sao nên sử dụng công nghệ ảo hoá?

Tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa hạ tầng CNTT là điều mà các doanh nghiệp quan tâm, đặc biệt là các doanh nghiệp có nhiều chi nhánh trong cả nước hay trên toàn cầu Ảo hóa giúp doanh nghiệp nâng cao năng lực bảo mật dữ liệu, tăng cường khả năng khôi phục hoạt động sau thảm họa, nâng cao tính linh hoạt và cắt giảm chi phí đầu tư cho CNTT như phải cập nhật liên tục các phần mềm, các tính năng mới… trên nhiều máy tính vật lý

Ngoài việc tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu, công nghệ ảo hóa đang hướng người sử dụng đến môi trường làm việc di động khi mà các thiết bị cầm tay ngày càng đa dạng hơn, như điện thoại đi động thông minh hay máy tính bảng Công nghệ ảo hóa máy tính giúp người ta có thể làm việc từ "thiết bị đầu cuối" – máy tính để bàn từ xa của họ Tất cảcác chương trình, ứng dụng, hoạt động xử lý và sử dụng đều được chạy tập trung trong trung tâm dữ liệu Ví dụ, nếu thiết bị đầu cuối gửi một tài liệu đến máy in, yêu cầu đó thực sự diễn ra bên trong trung tâm dữ liệu nơi đặt máy tính ảo và máy chủ in ấn Dữ liệu

in ấn đi đến máy in mạng và đi ra ngoài giao thức hiển thị của máy tính

Ngoài ra việc giảm thời gian thiết lập máy chủ, kiểm tra phần mềm trước khi đưa vào hoạt động cũng là một trong những mục đích chính khi ảo hóa máy chủ Công nghệ mới

này sẽ tạo ra những điều mới mẻ trong tư duy của các nhà quản lý công nghệ thông tin

về tài nguyên máy tính Khi việc quản lý các máy riêng lẻ trở nên dễ dàng hơn, trọng tâmcủa CNTT có thể chuyển từ công nghệ sang dịch vụ

Công nghệ ảo hoá của VMware

VMware là tập đoàn dẫn đầu trong ngành công nghệ ảo hoá, chiếm đến 77% thị phần thếgiới Những găm gần đây, khi ảo hoá trở thành xu thế, các tập đoàn lớn như Google, Oracle, Microsoft, Sun đều nhảy vào mảng này để giành lấy từng miếng nhỏ thị phần từthị trường béo bở này, tuy nhiên đến nay VMware vẫn đang thống trị Từ những tập đoàn

đa quốc gia đến những doanh nghiệp vừa và nhỏ, toàn thế giới có hơn 480.000 doanh nghiệp sử dụng dịch vụ công nghệ ảo hoá của VMware

Ưu điểm:

- Công nghệ toàn diện và hoàn hảo nhất

- Được xây dựng dựa trên tính sẵn sàng cao (HA - High Availability) cho tất cả các ứng dụng

- Sự ổn định và bảo mật chưa có đối thủ nào sánh kịp

- Cài đặt dễ dàng nhất và nhanh nhất

- Trung tâm dữ liệu đẳng cấp thế giới có kích cỡ phù hợp với các doanh nghiệp nhỏ hơn

Lợi thế công nghệ ảo hoá VMware mang lại:

Một nền tảng toàn diện, đã được chứng minh là hoàn hảo nhất, VMware vSphere là thế

hệ thứ 5 của công nghệ ảo hóa luôn dẫn đầu và chưa có sản phầm nào sánh kịp Nó mang đến sự ổn định cao hơn, năng suất vượt trội và hiệu suất vượt xa những giải pháp

ảo hóa khác trên thị trường Công nghệ ảo hóa ưu việt của VMware được công nhận là được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới bởi các nhà chuyên gia phân tích công nghệ

- Khả năng sẵn sàng cao của các ứng dụng Với mô hình truyền thống, phần cứng vàphần mềm phải mua từng phần riêng biệt, hạ tầng CNTT có tính sẵn sàng cao vẫn còn phức tạp và tốn kém chi phí Nhưng với công nghệ ảo hóa của VMware tích hợp High Availability (tính sẵn sàng cao) và fault tolerance ( khả năng chịu lỗi) vào ngay nền tảng của Doanh nghiệp để bảo vệ các ứng dụng ảo hóa của Doanh nghiệp Nhờ các tính năng trên nên node hoặc server không bao giờ bị lỗi, tất cả máy ảo tự động khởi động trên một máy chủ khác mà không có thời gian downtime (thời gian ngừng hoạt động) và không bị mất dữ liệu.

- Cài đặt dễ dàng theo hướng dẫn bằng wizard (hướng dẫn bằng thuật sĩ) giúp cho việc cài đặt và cấu hình không còn phức tạp nữa Doanh nghiệp có thể nâng cấp và chạy thêm ứng dụng của bên thứ ba vào

- Việc quản lý được tối giản và hợp lý hóa, giúp nâng cao năng suất và giảm cơ cấu nhân sự phục vụ cho IT Nhà quản trị có thể quản lý và điều khiển được cả hai môi trường vật lý và ảo hóa thông qua giao diện website Các đặc tính tiết kiệm thời gian như triển khai tự động, tự động cập nhật các phiên bản và tự động di chuyển các máy ảo chỉ trong vài phút để giảm các công việc, thủ tục rườm rà mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của doanh nghiệp

- Sự ổn định và hiệu suất cao hơn Nền tảng kết hợp CPU và bộ nhớ được cải tiến nhỏ gọn hơn, hypervisor (công nghệ ảo hóa phần cứng) được xây dựng có mục đích để giảm các bản vá lỗi và những hạn chế của I/O Do đó, đối với những công việc phức tạp

và tốn sức, những lợi thế của VMware thường gấp 2 tới 3 lần so với đối thủ cạnh tranh gần nhất

- Tính bảo mật ưu việt hơn Hypervisor của VMware mỏng hơn các đối thủ cạnh tranh, nó chỉ dùng ổ đĩa có 144 MB so với ổ đĩa từ 3 tới 10 GB của đối thủ cạnh tranh Với hypervisor nhỏ để lại ít footprint hơn (dấu vết những công việc đã thực hiện), được bảo vệ tốt hơn để chống lại sự đe dọa và các cuộc tấn công từ bên ngoài, bảo mật toàn diện và giảm các đe dọa xâm nhập vào hệ thống

- Tránh lãng phí tài nguyên: VMware vượt trội hơn so với các giải pháp ảo hóa khác

vì đem lại 50 tới 70% mật độ máy ảo trên cùng một host, nâng cao khả năng sử dụng server từ 15% lên 80% Doanh nghiệp có thể chạy nhiều ứng dụng mà vẫn sử dụng ít phần cứng hơn so với các nền tảng ảo hóa khác, tiết kiệm đáng kể chi phí vốn và chi phí vận hành

- Tính kinh tế: VMware đem lại hiệu suất cao nhất nhưng không tốn kém Bắt đầu với 165 USD trên 1 server, gói dịch vụ của doanh nghiệp sẽ hợp nhất nhiều ứng dụng trên một vài server, với hiệu suất cao hơn và tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp nhất trong ngành

VMware có cả hai hệ thống ảo hóa cho cả type 1 và type 2 Hypervisor là VMware vSphere cho type 1 và VMware Workstation cho type 2.

VMware Workstation là một phần mềm cần được chạy trên nền một hệ điều hành

( Linux/ Window/ Mac ) với sức mạnh ảo hóa desktop mạnh mẽ dành cho các nhà phát triển/kiểm tra phần mềm và các chuyên gia IT cần chạy nhiều HĐH một lúc trên một máy

PC Người dùng có thể chạy các hệ điều hành Windows, Linux, hay bất cứ 1 OS nào trên các máy ảo di động mà không cần phải khởi động lại hay phân vùng ổ cứng VMware Workstation cung cấp khả năng hoạt động tuyệt vời và nhiều tính năng nổi bật như tối ưu hóa bộ nhớ và phần cứng, khả năng quản lý các thiết lập nhiều lớp Các tính năng thiết yếu như mạng ảo, tạo snapshot, kéo thả, chia sẻ thư mục và hỗ trợ PXE khiến VMware Workstation trở thành công cụ mạnh mẽ nhất và không thể thiếu cho các nhà doanh nghiệp phát triển tin học và các nhà quản trị hệ thống

Ưu điểm hoạt động của VMware Workstation:

- Thiết lập và thử nghiệm các ứng dụng đa lớp, cập nhật ứng dụng và các bản vá choHĐH chỉ trên một PC duy nhất

- Dễ dàng phục hồi và chia sẻ các môi trường thử nghiệm được lưu trữ; giảm thiểu các thiết lập trùng lặp và thời gian thiết lập

- Chạy các bản demo phần mềm với các thiết lập phức tạp hoặc đa lớp trên PC

- Tăng tốc độ giải quyết các rắc rối của người dùng cuối dựa trên một thư viện các máy ảo được thiết lập sẵn

- Hỗ trợ nhiều màn hình

- Hỗ trợ các thiết bị ngoại vi và các thiết bị lưu trữ di động khác

- VM Record/Replay – Sử dụng tính năng này để thu lại các hoạt động của VM và được đảm bảo là sẽ tái lập lại tình trạng của VM chính xác 100%

- Integrated Virtual Debugger – Workstation được tích hợp Visual Studio và Eclipsenên có thể trực tiếp sử dụng, chạy và vá các lỗ hổng của các chương trình trong một VM

từ một IDE yêu thích

- Automation APIs (VIX API 2.0) – Bạn có thể viết script hay chương trình để VM

tự động thực hiện việc kiểm tra

- Chụp lại snapshot để làm backup cho máy ảo tại bất cứ thời điểm nào đang sử dụng

Type 2 Hypervisor là VMware vSphere dành cho doanh nghiệp, người quản trị có rấtnhiều các công cụ để sử dụng cho mọi môi trường kiến trúc khác nhau từ vài máy chủđến hàng ngàn máy chủ bởi sự năng động trong việc điều khiển các nguồn tàinguyên, cũng như tính sẵn sàng cao, tính năng chịu lỗi ưu việt của sản phẩm

VMware vSphere gồm các sản phẩm với nhiều chức năng cho phép cung cấp đầy đủ các tính năng ảo hóa :

- VMware ESXi (trước đó là ESX)

VMware Virtual Symmetric

Multi-Processing VMware Consolidated Backup

- VMware vSphere Client

- VMware vCenter Server

VMware vCenter Update Manager

VMware vMotion and Storage vMotion

VMware Distributed Resource Scheduler

VMware High Availability

VMware Fault Tolerance

VMware vShield Zones

VMware vCenter Orchestrator

VMware ESX bao gồm hai thành phần tương tác với nhau để cung cấp một môi trường ảo hóa năng động và mạnh mẽ: Service Console và VMkernel Service Console là hệ điều hành được sử dụng để tương tác với VMware ESX và các máy ảo chạy trên máy chủ