Báo cáo bài tập lớn môn quản trị mạng Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

Mục LụcPhần I: Mở Đầu 21. Lời Mở Đầu 22. Lý do chọn đề tài 2Phần II: Nội Dung 3Chương I: Tổng Quan 31.1 Tổng quan ảo hóa 31.2 Các loại ảo hóa 111.3 Các lợi ích của công nghệ ảo hóa 17Chương II: Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống 192.1 Công nghệ máy ảo 192.2 Công nghệ Raid 212.3 Công nghệ lưu trữ mạng Sans 242.4 Công nghệ Hight Availability 26Chương III: Demo Công Cụ Ảo Hóa Virtual Server 2005 283.1 Chuẩn bị 283.2 Tiến hành cài đặt 28Phần III: Kết Luận 414.1 Kết quả đạt được 424.2 Hạn chế 424.3 Hướng phát triển 424.4 Tài liệu tham khảo 4243Tìm hiểu công nghệ ảo hóaPhần I: Mở Đầu1. Lời Mở ĐầuHiện nay, xu hướng xã hội hóa công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển.Nhất là với các doanh nghiệp, việc mở rộng hệ thống mạng mà vẫn tối ưu về vấn đềkhông gian, thời gian và kinh tế là yêu cầu tối quan trọng. Ứng dụng tốt không chỉ làáp dụng công nghệ cao mà còn yêu cầu tính hợp lý, tiết kiệm.Chúng ta đã nghe đến cụm từ công nghệ ảo hóa. Và công nghệ này đã giải quyết đượccác vấn đề đã đặt ra ở trên. Ngày nay, cụm từ công nghệ ảo hóa ( Virtual Technology) đã phổ biến rộng rãi trong giới công nghệ. Từ các công ty giải pháp công nghệ hàngđầu thế giới, các chuyên gia, các kỹ sư đến các doanh nghiệp…Họ đã và đang tiếp cậnvới công nghệ hữu ích này và ngày càng hoàn thiện nó.Nick van der Zweep, Giám đốc phần mềm cơ sở hạ tầng ESS và ảo hóa của HP đã nói :“Một số trung tâm dữ liệu chỉ sử dụng 10% đến 30% năng lực xử lý hiện có của họ.Ảo hóa đã giúp nhiều tổ chức có thể chia sẻ các tài nguyên công nghệ thông tin theocách tốn ít giá thành nhất, làm cho cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin trở nên linhđộng và bảo đảm cung cấp một cách tự động với những nhu cầu cần thiết ”. Với bàibáo này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về công nghệ ảo hóa ( Virtual Technology ).2. Lý do chọn đề tàiTrong lĩnh vực công nghệ thông tin thì công nghệ ảo hóa là giải pháp lý tưởngcho các doanh nghiệp có thể giải quyết các bài toán về trung tâm dữ liệu của họ. Côngnghệ này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư mua nhiều máy chủ, tiết kiệm điện năng, hệthống làm mát,……Nhiệm vụ của công nghệ ảo hóa chính là tận dụng tối đa hiệu suất làm việccủa các máy chủ bằng cách cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên một máy chủ vật lýduy nhất. Và việc quản lý cũng trở lên dễ dàng hơn khi quản lý tập trung nhiều máytrên một máy chủ duy nhất. Vấn đề khó khăn của công nghệ này chính là sự an toàndữ liệu khi lo lắng rằng nếu máy chủ này bị sự cố về ổ đĩa thì sẽ bị mất dữ liệu. Tuynhiên vấn đề đó đã được khắc phục bằng một loạt các công nghệ đảm bảo an toàn dữliệu và hoạt động ổn định của máy chủ.Vì vậy nhóm em quyết định chọn đề tài “ Tìm hiểu về công nghệ ảo hóa” để tìmhiểu.43

Chương III: Demo Công Cụ Ảo Hóa Virtual Server 2005 28

Phần I: Mở Đầu

1 Lời Mở Đầu

Hiện nay, xu hướng xã hội hóa công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển Nhất là với các doanh nghiệp, việc mở rộng hệ thống mạng mà vẫn tối ưu về vấn đề không gian, thời gian và kinh tế là yêu cầu tối quan trọng Ứng dụng tốt không chỉ là

áp dụng công nghệ cao mà còn yêu cầu tính hợp lý, tiết kiệm

Chúng ta đã nghe đến cụm từ công nghệ ảo hóa Và công nghệ này đã giải quyết được các vấn đề đã đặt ra ở trên Ngày nay, cụm từ công nghệ ảo hóa ( Virtual Technology ) đã phổ biến rộng rãi trong giới công nghệ Từ các công ty giải pháp công nghệ hàng đầu thế giới, các chuyên gia, các kỹ sư đến các doanh nghiệp…Họ đã và đang tiếp cận với công nghệ hữu ích này và ngày càng hoàn thiện nó

Nick van der Zweep, Giám đốc phần mềm cơ sở hạ tầng ESS và ảo hóa của HP đã nói :

“Một số trung tâm dữ liệu chỉ sử dụng 10% đến 30% năng lực xử lý hiện có của họ

Ảo hóa đã giúp nhiều tổ chức có thể chia sẻ các tài nguyên công nghệ thông tin theo cách tốn ít giá thành nhất, làm cho cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin trở nên linh

động và bảo đảm cung cấp một cách tự động với những nhu cầu cần thiết ” Với bài

báo này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về công nghệ ảo hóa ( Virtual Technology )

2 Lý do chọn đề tài

Trong lĩnh vực công nghệ thông tin thì công nghệ ảo hóa là giải pháp lý tưởng cho các doanh nghiệp có thể giải quyết các bài toán về trung tâm dữ liệu của họ Công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư mua nhiều máy chủ, tiết kiệm điện năng, hệ thống làm mát,……

Nhiệm vụ của công nghệ ảo hóa chính là tận dụng tối đa hiệu suất làm việc của các máy chủ bằng cách cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên một máy chủ vật lý duy nhất Và việc quản lý cũng trở lên dễ dàng hơn khi quản lý tập trung nhiều máy trên một máy chủ duy nhất Vấn đề khó khăn của công nghệ này chính là sự an toàn

dữ liệu khi lo lắng rằng nếu máy chủ này bị sự cố về ổ đĩa thì sẽ bị mất dữ liệu Tuy nhiên vấn đề đó đã được khắc phục bằng một loạt các công nghệ đảm bảo an toàn dữ liệu và hoạt động ổn định của máy chủ

Vì vậy nhóm em quyết định chọn đề tài “ Tìm hiểu về công nghệ ảo hóa” để tìm hiểu

Phần II: Nội Dung Chương I: Tổng Quan 1.1 Tổng quan ảo hóa

1.1.1 Khái niệm ảo hóa

Ảo hóa là một công nghệ được thiết kế để tạo ra một tầng trung gian giữa hệ thong phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó Bằng cách đưa ra một khái niệm logic về tài nguyên máy tính hơn là một khái niệm vật lí, các giải pháp ảo hóa có thể thực hiện rất nhiều việc có ích Về cơ bản, chúng cho phép đánh lừa hệ điều hành rằng một nhóm máy chủ chỉ là nguồn tài nguyên đơn lẻ Và giải pháp ảo hóa cũng cho phép chạy nhiều hệ điwwù hành trên cùng một máy tính

1.1.2 Lịch sử ảo hóa

Khái niệm này được đề cập đến trong những năm 60, Christopher Strachey - giáo sư đầu tiên của khoa Computation đại học Oxford và là lãnh đạo nhóm lập trình đã đưa ra khái niệm chia sẻ thời gian Ông đã đề cập đến khái niệm multiprogramming Kỹ thuật này cho phép một chương trình phát triển trên giao diện điều khiển trong khi các chương trình khác đang được gỡ rối, xử lý Multiprogramming cũng như một số ý tưởng đột phá khác, đã mở ra bước ngoặt,tạo nên sự bùng nổ của thời kỳ máy tính như ngày nay Hai dự án được xem là nền tảng,

là nguồn gốc tiến hóa của công nghệ ảo hóa ngày nay là : Atlas - Một dự án của khoa

kỹ thuật điện tại Đại học Manchester và tài trợ bởi Ferranti Limited, dự án thứ 2 là

dự án M44/44X của IBM Đó là hai dự án sơ khai đầu tiên, đặt nền móng cho sự phát triển công nghệ ảo hóa Đến năm 1972, IBM cho ra đời hệ thống máy ảo VM/370 nổi tiếng Với VM/370, có khả năng chạy nhiều máy, với bộ nhớ ảo lớn hơn chạy trên các bản sao phần cứng, tất cả được quản lý bới một bộ phận gọi là màn hình máy ảo chạy trên phần cứng thực sự Mỗi máy ảo đã có thể chạy một trình cài đặt duy nhất của hệ điều hành của IBM ổn định và với hiệu suất tuyệt vời Đến giai đoạn những năm

1990 trở về sau, Virtualization thực sự bắt đầu bùng nổ với sự tham gia của các tập đoàn lớn như Sun, Microsoft, VMware Đến năm 1999 Vmware giới thiệu sản phẩm vmware workstation Sản phẩm này ban đầu được 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 là những máy tính được cài nhiều hệ điều hành và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được với 1 hệ điều hành VMware, được EMC (hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng 12 năm 2003, đã mở rộng tầm hoạt động từ máy tính để bàn (desktop) đến máy chủ (server) và hiện hãng vẫn

giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hoá Và ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, đã có rất nhiều kỹ thuật ảo hóa của VMware, của Microsoft như VirtualBox, Hyper-V, hay những mã nguồn mở như Xen…cho đến những kỹ thuật ảo hóa trên phần cứng của Intel, Amtech…

1.1.3 Các thành phần của một hệ thống ảo hóa

1.1.3.1 Tài nguyên vật lý

Khi trong hệ thống IT có nhiều thiết bị vật lý riêng rẽ, độc lập với nhau về mặt vật lý (ví dụ các card mạng khác nhau, các máy chủ khác nhau, các tủ lưu trữ khác nhau), áp dụng ảo hóa sẽ cho NSD/ứng dụng nhìn thấy một nguồn tài nguyên chung, duy nhất được hợp thành từ những thiết bị độc lập Không những chỉ nhìn thấy, NSD/ứng dụng còn được trao cho khả năng chia sẻ theo ý muốn nguồn tài nguyên hợp nhất đó mà không cần quan tâm đến vị trí vật lý thật sự của nguồn tài nguyên.1.1.3.2 Phần mềm ảo hóa

Hình 1.1: Ngoài giải pháp của Microsoft, người dùng có thêm khá nhiều lựa chọn để chạy XP mode trên Windows 7

Để sử dụng Windows Virtual PC hay VMware Player, những phần mềm ảo hóa phổ thông nhất, vi xử lý trên PC của bạn phải hỗ trợ ảo hóa phần cứng Hầu hết các chip hiện nay đều vượt qua “thử thách” này Nếu chưa chắc chắn liệu PC của bạn cho phép sử dụng các công cụ ảo hóa hay không, bạn có thể sử dụng tiện ích miễn phí SecurAble để kiểm tra

Trong trường hợp CPU hỗ trợ PC cài Windows sử dụng công nghệ ảo hóa nhưng vẫn không thể sử dụng được các chương trình chuyên dụng, bạn có thể sẽ phải đổi thuộc tính của BIOS để cho phép chạy các chương trình ảo hóa.

Nếu PC không hỗ trợ ảo hóa phần cứng, bạn vẫn có thể sử dụng Microsoft Virtual PC 2007 hay Virtual Box, 2 phần mềm không yêu cầu tính năng này

• Windows Virtual PC

Windows Virtual PC là trình ứng dụng được thiết kế để chạy các phiên bản Windows tiền nhiệm trên hệ điều hành Windows 7 Các chương trình cài đặt trên hệ điều hành ảo sẽ hiển thị trên menu Start của hệ điều hành “chủ”, và bạn cũng có thể dùng chúng làm các công cụ mặc định để xử lý những loại tập tin nhất định Windows Virtual PC có thể chạy trên tất cả phiên bản của Windows 7, nhưng người dùng sử dụng Windows 7 Home sẽ phải tạo PC ảo từ đĩa cài đặt Windows gốc hoặc từ bản cài đặt Windows cũ Ngoài hỗ trợ Windows XP, bạn cũng có thể sử dụng Virtual PC để chạy Vista, XP, Windows 2000 hoặc thậm chí là một số phiên bản Linux như Ubuntu, OpenSuse và Red Hat Linux

Virtual PC hỗ trợ một số tính năng độc đáo như có thể lưu trữ các thay đổi trên một ổ đĩa ảo riêng, ngoài ổ đĩa cài hệ điều hành Virtual PC cũng cho phép quay lùi trở lại các thay đổi đã thực hiện trên máy ảo Windows Virtual PC yêu cầu PC của bạn phải hỗ trợ công nghệ ảo hóa phần cứng và sẽ không hoạt động trên các thiết bị chưa sẵn sàng với công nghệ này

Phiên bản tiền nhiệm của Virtual PC chính là Microsoft Virtual PC 2007 hoàn toàn miễn phí và bạn có thể tải về để sử dụng Nhưng Virtual PC 2007 có thể chạy trên các

PC sử dụng hệ điều hành Windows XP, Vista và không yêu cầu vi xử lý phải hỗ trợ công nghệ ảo hóa phần cứng

• Vmware Player:

Ra mắt năm 2005 với tư cách một giải pháp miễn phí có thể chạy các máy ảo tích hợp, VMware Player 3.0 hiện là một giải pháp ảo hóa hoàn thiện với những tính năng

cơ bản, cho phép bạn tạo, quản lý và chạy các máy ảo

VMware Player hỗ trợ các hệ điều hành “khách” 64 bit và bạn có thể gửi các lệnh

in tới máy in trên hệ điều hành chủ VMware Player mang đến một môi trường kết hợp Unity, cho phép bạn chạy chương trình của một máy ảo cùng với các chương trình trên hệ điều hành gốc Bạn cũng có thể gọi các chương trình trên máy ảo thông qua menu chương trình xuất hiện trên menu của Windows gốc

VMware hỗ trợ Windows XP, Vista và cả Windows 7, trong đó có cả các phiên bản

64 bit Bạn có thể chạy Windows 95, Linux, DOS, BSD… như các hệ điều hành ảo Nếu

sử dụng VMware Player trên Windows 7 Professional hoặc Ultimate, bạn có thể nhập bản sao máy ảo XP từ Windows XP mode và chạy trực tiếp trong VMware Player Điểm đáng lưu ý là VMware Player hỗ trợ hàng loạt ứng dụng ảo tích hợp sẵn, giúp người dùng có thể nhanh chóng sử dụng hệ điều hành, các chương trình cơ bản dễ dàng và nhanh chóng

Điểm cuối cùng đáng lưu ý là VirtualBox còn mang đến tính năng Seamless Mode, giúp quản lý hệ điều hành khách một cách dễ dàng từ thanh tác vụ của hệ điều hành chủ

2.1.3.3 Máy ảo

Một máy ảo là một chương trình đóng vai trò như một máy vi tính ảo Nó chạy trên hệ điều hành hiện tại - hệ điều hành chủ và cung cấp phần cứng ảo tới hệ điều hành khách Các hệ điều hành khách chạy trên các cửa sổ của hệ điều hành chủ, giống như bất kỳ chương trình nào khác của máy Đối với những hệ điều hành khách, máy

ảo lại hiện diện như một cỗ máy vật lý thực sự

Các máy ảo cung cấp phần cứng ảo, bao gồm CPU ảo, RAM ảo, ổ đĩa cứng, giao diện mạng và những thiết bị khác Các thiết bị phần cứng ảo được cung cấp bởi máy

ảo và được ánh xạ tới phần cứng thực trên máy thật Ví dụ như, ổ đĩa cứng ảo lại được lưu trong một file đặt trên ổ đĩa cứng thực

Bạn có thể cài đặt nhiều máy ảo lên máy thực và chỉ bị hạn chế bởi dung lượng bộ lưu trữ hiện có cho chúng Khi đã cài đặt một vài hệ điều hành, bạn có thể

mở chương trình máy ảo và chọn máy ảo muốn khởi động, khởi động hệ điều hành khách và chạy trong một cửa sổ của hệ điều hành chủ hoặc cũng có thể chạy ở chế độ toàn màn hình (full-screen mode)

Hình 1.2:Vmware PlayerTác dụng của máy ảo:

Các máy ảo có một số tác dụng phổ biến:

Kiểm thử các phiên bản hệ điều hành: Bạn có thể chạy phiên bản thử nghiệm Windows 8 bằng máy ảo trên máy chạy Windows 7 Điều này cho phép bạn thử nghiệm Windows 8 mà không phải cài đặt một phiên bản Windows bất ổn định trên máy mình

Thử nghiệm các hệ điều hành khác: Bạn có thể cài nhiều bản phân phối Linux khác nhau và các hệ điều hành ít biết đến hơn bằng một máy ảo để thử nghiệm chúng

và tìm hiểu cách chúng hoạt động Nếu bạn hứng thú với Ubuntu, bạn có thể cài đặt

nó vào máy ảo và sử dụng tại một cửa sổ trên màn hình desktop bình thường

Hình 1.3: Ubuntu-Vmware Player

Sử dụng phần mềm đòi hỏi một hệ điều hành cũ: Nếu bạn có một ứng dụng quan trọng mà chỉ chạy trên Windows XP, bạn có thể cài đặt XP trên máy ảo và chạy ứng dụng trên máy ảo Máy ảo đang thực sự chạy Windows XP, vì vậy tính tương thích không phải vấn đề Điều này cho phép người dùng sử dụng một ứng dụng mà chỉ tương thích với Windows XP mà không phải cài Windows XP trên máy thật, đặc biệt quan trọng khi xét đến nhiều laptop mới và phần cứng khác không hỗ trợ đầy đủ cho Windows XP

Chạy phần mềm được thiết kế cho những hệ điều hành khác: Những người dùng Mac và Linux có thể chạy Windows trên một máy ảo để sử dụng những phần mềm cho Windows trên máy tính mà không phải đau đầu về tính tương thích Không may là, với trò chơi thì đây có thể là một vấn đề Các chương trình máy ảo có độ trễ

và không một ứng dụng máy ảo nào cho phép chạy các bản game 3D mới nhất Một

số hiệu ứng 3D được hỗ trợ nhưng đồ họa 3D là điều ít được hỗ trợ nhất trên máy ảo

Kiểm thử phần mềm trên nhiều nền tảng: Nếu bạn cần kiểm thử một ứng dụng

có tương thích với nhiều hệ điều hành hoặc chỉ các bản Windows khác nhau hay không, bạn có thể cài mỗi hệ điều hành lên một máy ảo thay vì cần nhiều máy thực

Tăng cường cho server: Đối với các doanh nghiệp sử dụng nhiều server, thì các server có thể được đặt vào những máy ảo và chạy trên một máy tính đơn lẻ Mỗi máy ảo là một thư mục cách ly, vì vậy điều này không gây những nguy cơ về bảo mật liên quan tới việc chạy nhiều server khác nhau trên cùng hệ điều hành Các máy ảo cũng có thể được di dời giữa những server thật.

Phần mềm máy ảo:

VirtualBox là một ứng dụng máy ảo mã nguồn mở tuyệt vời chạy được trên Windows, Mac OS X và Linux Một trong những điều tuyệt nhất về VirtualBox là không có bản thương mại Bạn nhận được đầy đủ tính năng một cách miễn phí, gồm

cả những tính năng nâng cao như “snapshots”, cho phép lưu trạng thái máy ảo

Hình 1.4: VirtualBoxVMware Player là một chương trình máy ảo chất lượng cao khác cho Windows

và Linux Vmware Player là bản sao miễn phí của Vmware Workstation, một ứng

dụng thương mại, vì vậy bạn sẽ không nhận được đầy đủ tính năng nâng cao như với VirtualBox Tuy nhiên, cả VirtualBox và Vmware Player đều là những chương trình đáng tin cậy, cung cấp các tính năng cơ bản cho phép tạo mà chạy máy ảo miễn phí.

Hình 1.5: Giao diện Vmware Player

Để cài đặt một hệ điều hành lên máy ảo, bạn cần đĩa cài đặt hệ điều hành hoặc

có thể sử dụng file ảnh đuôi ISO mà các bản phân phối Linux thường cung cấp cho phép tải về Các chương trình máy ảo cung cấp giao diện thân thiện dễ dàng để tạo máy ảo và cài đặt hệ điều hành

Bạn cũng có thể tải về những máy ảo đã được tạo và cài sẵn hệ điều hành từ một người khác và chỉ việc tải máy ảo vào chương trình máy ảo để khởi động nó Để tải về các file ảnh cho máy ảo đã tạo sẵn, hãy truy cập website VirtualBoxes

1.1.3.4 Hệ điều hành khách

Hệ điều hành khách được xem như một phần mềm được cài đặt trên một máy ảo(lớp 3) giúp ta có thể sử dụng dễ dàng và xử lý các sự cố trong môi trường ảo hóa

Nó giúp người dùng có những thao tác giống như là đang thao tác trên một lớp phần cứng vật lý thực sự

Khi có đủ các thành phần trên thì bạn có thể xây dựng cho mình một hệ thống ứng dụng ảo hóa Ngoài việc lựa chọn phần cứng cho thích hợp bạn còn phải cân nhắc xem phải sử dụng phần mềm ảo hóa gì hoặc loại ảo hóa nào Điều này rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất làm việc cho hệ thống của bạn

1.2 Các loại ảo hóa

Ảo hóa phần cứng: Hình thức ảo hóa này do nhà sản xuất thiết bị quyết định Chẳng hạn, Intel thường tích hợp thêm các công nghệ ảo hóa vào CPU, mainboard để gia tăng sức mạnh cho hệ thống như tắt, mở và xử lý các lỗi hệ thống từ xa

Ảo hóa bằng phần mềm: Cách ảo hóa này đang được dùng khá phổ biến Đối với người dùng máy tính gia đình, các thủ thuật chơi game Playstation trên máy tính hoặc cài các ứng dụng vốn dĩ chỉ chạy trên điện thoại di động vào máy tính để thử nghiệm không còn xa lạ nữa Tuy nhiên, ít ai biết rằng, các thủ thuật trên được dựa vào phương pháp ảo hóa hệ thống, tức là bạn sẽ cài phần mềm chuyên dụng để tạo môi trường giả lập nhằm chạy các chương trình tương thích với môi trường đó mà không ảnh hưởng đến hệ điều hành thực thụ đang dùng trên máy tính thực hiện ảo hóa Các phần mềm có tính năng như vậy được xếp vào nhóm phần mềm phục vụ cho

ảo hóa

Còn để tạo ra một máy tính ảo phục vụ cho các nhu cầu cài thêm hệ điều hành mới (như Mac, Linux, Unix ), người ta có thể dùng một trong các phần mềm VMWare, Parallel, VirtualBox Với máy tính ảo tạo được, người dùng dễ dàng thiết lập và cài hệ điều hành cần dùng rồi biến thành một máy chủ cung cấp dịch

vụ hosting cho một hay nhiều website, hoặc cài các chương trình thử nghiệm vào Không chỉ dừng lại ở một máy ảo, tùy thuộc vào tài nguyên hệ thống còn lại, người dùng hoàn toàn có thể tạo thêm nhiều máy ảo khác Hiện nay, cách làm này thường được các dịch vụ cung cấp hosting thực hiện để bán hosting cho từng khách hàng lưu trữ website Đối với các dịch vụ cung cấp hosting, ảo hóa không chỉ giúp họ giảm chi phí đầu tư phần cứng cho máy tính, nó còn giảm chi phí thuê không gian đặt máy chủ

Ở các hệ thống máy tính cần tính ổn định cao như ngân hàng, bệnh viện , bằng việc dùng máy ảo, người quản trị hệ thống có thể nhanh chóng thay thế một máy chủ khác loại vào máy chủ đang bị hư mà không cần phải thiết lập lại các yếu tố về phần cứng

Mạng ảo: Với những phần mềm ảo hóa chuyên dụng phục vụ cho môi trường mạng máy tính, những người quản trị mạng hoặc các học viên đang theo học ngành mạng máy tính có thể tạo ra các hệ thống mạng theo đúng mô hình thử nghiệm (nhiều switch ảo, card mạng ảo, mạng đa tầng ) mà không cần phải đầu tư hay nhờ

vả vào các hệ thống mạng thật ở các công ty

1.2.1 Hệ điều hành ảo

Đây là cái chúng ta hay thấy nhất Ta có thể tạo ra nhiều máy ảo trên một chiếc máy tính duy nhất và đặc biệt là có thể chạy song song cùng lúc 2 hệ điều hành Có thể là Mac chạy song song Windows, Win XP và Win 7, Win 7 và Win 8, Windows và Linux… Việc chuyển đổi qua lại giữa 2 hệ điều hành cũng đơn giản giống như chuyển qua lại giữa 2 cửa sổ trên máy tính, bạn cũng có thể chia sẻ dữ liệu giữa máy thực và máy ảo với nhau hoàn toàn dễ dàng

Để tạo máy ảo, ta cần có một phần mềm chuyên dụng Có rất nhiều phần mềm giúp ta tạo máy ảo, ví dụ như trên Win thì có VMware, VirtualBox, Virtual PC… Trên Mac thì cũng có VMware Fusion và Parallels Cách cài đặt cũng rất đơn giản, ví dụ như VMware, bạn chỉ việc cài VMware vào máy tính, tải file ảnh của hệ điều hành thứ hai về, sau đó làm theo hướng dẫn trong đó là OK

Do nó cũng là một hệ điều hành (gần như hoàn chỉnh) nên máy ảo cũng cần

có CPU, RAM, ổ cứng cũng như các linh kiện phần cứng có liên quan Ở đây máy ảo

sẽ dùng chung các phần cứng đó với máy tính của bạn Nghĩa là giờ đây thay vì chỉ chạy một hệ điều hành thì máy tính của bạn phải gồng mình lên để chạy đến 2 cái hệ điều hành cùng lúc, lúc đó máy sẽ chạy ì ạch hơn Vì vậy nếu cấu hình máy của bạn quá yếu thì không nên dùng máy ảo quá nhiều Thường khi tạo thêm máy ảo thì nó sẽ cắt ra khoảng vài GB RAM dùng cho máy ảo đó, CPU dùng chung và ổ cứng cũng phải chia ra thêm một khoảng kha khá để chứa hệ điều hành thứ 2 này

Hình 1.7: Cài máy Windows 8 ảo lên máy Mac

1.2.2 Ổ đĩa ảo

Nếu bạn nào thường tải game hay đĩa phim DVD về xem trên máy tính thì sẽ quen với khái niệm này Khi máy tính của chúng ta có gắn ổ quang (hay DVD) thì trong My Computer sẽ xuất hiện thêm một ổ đĩa, đó là ổ đĩa thực Tuy nhiên, một số file game, phần mềm và phim DVD tải về thường có dạng file ảnh (*.ISO, *.IMG…), muốn đọc được các file này mà không cần ghi ra đĩa, bạn phải cài thêm phần mềm đọc file *.ISO hoặc là cài ổ đĩa ảo Nhiệm vụ của ổ đĩa ảo là nó sẽ giúp cho máy tính có thể đọc được các file ảnh nói trên mà chúng ta không cần phải ghi ra đĩa, và thậm chí máy của bạn cũng không cần gắn ổ quang luôn

Sau khi tạo ổ đĩa ảo (rất dễ) thì trong My Computer sẽ suất hiện thêm một ổ đĩa ảo và nó giống hệt ổ đĩa thực của bạn Trên Windows bạn có thể dùng các phần mềm để tạo ổ đĩa ảo như Alcohol hay DAEMON Tools

Hình 1.8: Ổ đĩa ảo

Có hai kiểu ổ đĩa ảo trong các cung cấp hiện nay đó là:

- Private Virtual Disk:

Private virtual disk chỉ được sử dụng bởi một máy khách, cũng giống như một

ổ đĩa cứng nội bộ Phụ thuộc vào các quyền đã được gán, người dùng có thể lưu các thông tin trên đĩa ảo Chính vì vậy khi máy khách được khởi động lại, các thiết lập sẽ được duy trì cũng giống như làm việc với ổ đĩa cứng vật lý

- Shared/Common Virtual Disk:

Một đĩa ảo chia sẻ được sử dụng bởi nhiều máy khách cùng một lúc Trong quá trình sử dụng, những thay đổi được lưu lại trong các cache riêng, tuy nhiên khi máy khách shut down hoặc khởi động lại hì cache sẽ bị xóa sạch Nói theo cách khác, khi máy khách khởi động nó sẽ sử dụng cấu hình mặc định hiện hữu trên đĩa ảo Các ổ đĩa này sẽ sắp xếp hoặc bảo đảm mỗi một máy khách đều có một bộ nhận dạng duy nhất trong cơ sở hạ tầng (như một miền của Windows)

Virtual Disk được tạo bằng cách sử dụng công nghệ ảnh hóa (imaging) Bạn

sẽ cài đặt một hệ thống như bạn thấy trên một hệ điều hành khác bằng cách sử dụng đĩa ảo (điều này có thể gộp nhóm cả các ứng dụng, chính vì vậy nó không bị hạn chế chỉ về hệ điều hành) Bằng cách cài đặt phần mềm máy khách trên hệ thống chủ (hệ thống từ đó bạn sẽ lấy image), khi đó bạn có thể thiết lập một kết nối với thành phần back-end và tạo một image của hệ thống đến file image của ổ đĩa ảo Đĩa ảo này có thể được sử dụng trên cả hệ điều hành máy chủ cũng như các hệ điều hành máy khách Hầu hết các sản phẩm đĩa ảo này hiện nay đều hỗ trợ cả Windows và Linux cũng như

nền tảng phần cứng vật lý và nền tảng ảo.

Cho đến đây, về cơ bản các bạn đã hiểu được ảo hóa hệ điều hành là gì Chúng

ta hãy đi vào các chi tiết thêm nữa về cách làm việc của nó cũng như các thành phần

có liên quan

1.2.3 Desktop ảo

Cái này thường thấy trong hệ thống máy chủ của các doanh nghiệp, công ty

Ví dụ, trong công ty người ta có một máy chủ trung tâm, chứa toàn bộ dữ liệu, phần mềm và các chương trình cần thiết để các nhân viên có thể sử dụng Tuy nhiên do có quá nhiều nhân viên, họ có thể ngồi ở phòng riêng hay nhà riêng, người ta không thể đầu tư cho mỗi người một cái máy tính đầy đủ như thế (vì sẽ rất tốn kém), thay vào

đó người ta tạo ra cái gọi là Desktop ảo

Bạn có thể hiểu như thế này: một máy chủ trung tâm có thể tạo ra nhiều Desktop ảo (giống như Desktop máy tính của bạn vậy) Mỗi một nhân viên sẽ được cấp một Desktop ảo của máy chủ đó và cái hay của nó là người ta có thể ngồi làm việc

từ xa, dùng một máy tính khác hay thậm chí là các thiết bị di động như điện thoại hay tablet để truy cập vào Desktop ảo và bắt đầu làm việc Họ có thể sử dụng mọi phần mềm và dữ liệu có trên Desktop ảo, tất cả các dữ liệu sẽ được xử lý và lưu trữ từ xa ngay trên máy chủ trung tâm Người nhân viên không cần phải có một máy tính quá cao cấp để có thể làm việc với máy chủ trên Như vậy, nhờ có Dekstop ảo mà chỉ cần một máy chủ, ta có thể phân phát cho nhiều người làm việc cùng lúc trên máy tính đó

mà vẫn đảm bảo được tính hiệu quả và độ an toàn của dữ liệu

1.2.4 Ram ảo

Các hệ thống máy chủ cũng rất hay dùng RAM ảo RAM ảo được tạo ra từ việc gộp chung toàn bộ số RAM thực đang có trong các máy tính của một Data Center và tạo thành một "cục" RAM (memory pool) chung cho toàn hệ thống Các máy tính con trong hệ thống máy chủ hay các ứng dụng con có thể truy cập và sử dụng số RAM

ảo mày mà không bị giới hạn về mặt phần cứng và có thể dùng số RAM đó để làm

bộ nhớ cache tốc độ cao hay làm bộ nhớ cho CPU và GPU Ưu điểm của RAM ảo là

nó cho phép các ứng dụng có thể tận dụng được số RAM cực kỳ lớn, giảm thiểu tình trạng "thắt nghẽn cổ chai" do thiếu RAM và tăng hiệu suất máy tính, tận dụng số RAM nhàn rỗi trong hệ thống máy chủ

Đó là RAM ảo trên máy chủ, còn máy tính cá nhân thì sao? Có luôn, nhất là các máy Windows, người dùng máy tính Windows thường có cái cách là dùng một phần

ổ cứng chia ra để làm RAM ảo, mục đích là để giảm tải gánh nặng xử lý trên RAM thật khi RAM thật không đủ để xử lý các ứng dụng

Hình 1.9: Cài RAM ảo cho máy tính Windows

1.2.5 Máy chủ ảo

Là nhiều máy chủ ảo chạy trên một máy chủ thực Một máy chủ có thể tạo ra nhiều máy chủ ảo để vận hành các website Nói nôm na thì nó giống như việc bạn tạo máy ảo trên máy tính của mình vậy Bạn có thể tạo ra nhiều máy ảo chạy nhiều hệ điều hành trên chiếc máy tính của mình thì người quản trị mạng cũng có thể tạo ra nhiều máy chủ ảo chạy nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy chủ thực

Ưu điểm của VPS là nó giúp người ta có thể tiết kiệm đáng kể chi phí dùng để đầu tư cho việc mua, thuê server

Lấy ví dụ bạn cần thuê một máy chủ để vận hàng website của mình Vì là website nhỏ nên không cần có một máy chủ quá mạnh, nếu bạn đi thuê hẳn một server thực (Dedicated Server) thì sẽ rất tốn kém và cũng ít khi dùng hết tài nguyên sức mạnh của máy chủ đó Vì vậy người ta mới dùng tới VPS Giống như tạo máy ảo, VPS sẽ chia nhỏ sức mạnh của một máy chủ thực và tạo thành nhiều máy chủ nhỏ hơn, nhờ đó mà bạn sẽ tiết kiệm được tiền thuê server, đồng thời người quản trị mạng có thể tận dụng nguồn tài nguyên cúa máy chủ mình một cách tốt hơn, cùng là

một máy chủ nhưng có thể tạo ra nhiều VPS để cho nhiều người thuê mướn cùng lúc

1.3 Các lợi ích của công nghệ ảo hóa

“Một số trung tâm dữ liệu chỉ sử dụng 10% đến 30% năng lực xử lý hiện có của họ

Ảo hóa đã giúp nhiều tổ chức có thể chia sẻ các tài nguyên CNTT theo cách tốn ít giá thành nhất, làm cho cơ sở hạ tầng CNTT trở nên linh động và bảo đảm cung cấp một cách tự động với những nhu cầu cần thiết” Nick van der Zweep, Giám đốc phần mềm

cơ sở hạ tầng ESS và ảo hóa của HP đã nói như vậy

Tăng hiệu quả sử dụng các máy chủ là lý do chính để trả lời câu hỏi tại sao công nghệ ảo hóa tăng được sức hấp dẫn trong môi trường doanh nghiệp Giảm chi phí – nhưng bạn vẫn có được một trung tâm dữ liệu hiệu quả tuyệt vời, linh hoạt, tiết kiệm năng lượng và những nhu cầu về không gian – cũng là một trong những yếu tố

mà công nghệ ảo hóa mang lại

Mặc dù nó không trực tiếp ảnh hưởng đến vấn đề an ninh của các hệ thống CNTT nhưng công nghệ ảo hóa có thể cho phép các tổ chức quản lý các hệ thống một cách hiệu quả hơn Nó tạo nhiều thuận lợi trong việc cấu hình và quản lý các footprint bằng cách tăng sự tận dụng máy chủ, quản lý hệ thống và xử lý tải trọng công việc một cách hiệu quả

“Lý do đầu tiên công nghệ ảo hóa thu hút được các doanh nghiệp là khả năng của

nó trong việc giảm nhu cầu về tài nguyên cho các ứng dụng và tăng sự tận dụng tài nguyên”, James Staten, một nhà phân tích đã nói như vậy “Trong các lĩnh vực phân phối ứng dụng và máy khách, bạn sẽ tiết kiệm được vấn đề quản trị khi việc bảo trì -

hỗ trợ cho các ứng dụng và môi trường máy khách được tập trung và dễ dàng quản lý”

- Tăng sự tận dụng :

Không có được toàn bộ lợi ích từ những đầu tư máy chủ là một trong những vấn đề mà các nhóm CNTT trong các doanh nghiệp hoặc tổ chức đang phải đối mặt Gunther Schmalzhaf, một giám đốc sản phẩm của Adaptive Computing and Virtualization – Công nghệ ảo hóa và tin học thích ứng đã nói như vậy “Hầu hết thời gian, sự tận dụng máy chủ đều rơi vào tình trạng thấp – trung bình là 20% - trong khi đó công nghệ ảo hóa hoàn toàn có thể làm tăng được con số phần trăm này.”

Các tổ chức cũng đang gặp nhiều vấn đề do thiếu khả năng linh hoạt về mặt

có thể mở rộng hoặc thu hẹp hệ thống, tung ra các ứng dụng mới, tích hợp các thành phần mới và việc quản lý tải trọng công việc “Sử dụng công nghệ ảo hóa các khách hàng có thể khắc phục được một số các thách thức khó khăn đó Chúng tôi rất muốn lợi dụng công nghệ ảo hóa ở các mức.”

Nick van der Zweep, giám đốc hãng phần mềm cơ sở hạ tầng ESS và công nghệ

ảo hóa của HP đồng ý rằng: “Một số trung tâm dữ liệu chỉ sử dụng 10% đến 30% năng lực xử lý có thể có của họ” Công nghệ ảo hóa có thể giúp các tổ chức có thể chia

sẻ tài nguyên CNTT để giảm chi phí, làm cho cơ sở hạ tầng CNTT linh hoạt hơn và bảo đảm cung cấp được các nhu cầu cần thiết Nó có thể giảm footprint trong vấn đề công nghệ của mỗi một trung tâm dữ liệu bằng việc hợp nhất, giải phóng tài nguyên và nhiều vấn đề về khả năng có sẵn của hệ thống

“Ảo hóa không lâu nữa sẽ là một công nghệ đúng nghĩa”, van der Zweep nói thêm như vậy, theo trung tâm dữ liệu quốc tế IDC, lượng đầu tư trong công nghệ ảo hóa sẽ đạt đến 15 tỉ USD cho đến năm 2009 40% các hệ điều hành mới sẽ được triển khai trên các máy tính ảo tính đến năm 2010, ông ta nhấn mạnh thêm

Ảo hóa cung cấp phương thức cho các tổ chức nhằm tạo sự dịch chuyển về lợi ích theo cách các tài nguyên của họ sẽ được sử dụng như thế nào và sử dụng ở đâu, van der Zweep nói

- Quản lý được các vấn đề phức tạp:

Công nghệ ảo hóa cho thấy tăng thêm một lớp trong vấn đề phức tạp, tuy vậy Schmalzhaf lại cho rằng “Bạn phải nghĩ đến vấn đề quản lý, về cách vượt qua những vấn đề phức tạp này” Việc thêm một lớp mở rộng đối với cơ sở hạ tầng giữa phần cứng và phần mềm sẽ tạo “một cơ hội tránh việc giảm hiệu suất của các ứng dụng khi chạy trong môi trường ảo hóa”, van der Zweep bổ sung thêm như vậy

Điều đó đã làm xuất hiện SAP Adaptive Computing Controller, một công cụ quản

lý trung tâm dữ liệu “đã ẩn sự phức tạp bằng việc lấy tài khoản của tất cả các máy chủ vật lý và ảo, thiết bị lưu trữ và quản lý vấn đề cấu hình và hoạt động phức tạp hơn, dễ dàng hơn và nhanh hơn”

“Công cụ này được phát triển bởi SAP Basis và các quản trị viên hệ thống khác nhằm quản lý một cách tốt hơn luồng công việc”, Schmalzhaf giải thích thêm “Nó đơn giản hóa các hoạt động của trung tâm dữ liệu và cho phép các quản trị viên hệ thống có thể cộng tác một cách dễ dàng hơn thông qua các nền tảng khác nhau mà họ đang sử dụng và các lĩnh vực bên trong phòng CNTT.”

Chương II: Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống 2.1 Công nghệ máy ảo

Máy ảo áp dụng cho cả phần cứng máy chủ và máy trạm Công nghệ máy ảo cho phép nhiều hệ điều hành chạy đồng thời trên một máy tính duy nhất

Đặc biệt, Hyper V - một đặc tính then chốt của Windows Server 2008, còn cho phép hơn một hệ điều hành đồng thời chạy trên cùng một hệ thống vật lý Ngày nay, nhiều hệ điều hành hoạt động trên nền kiến trúc x86 được hỗ trợ Virtual PC 2007, Virtual Server 2005, và Hyper-V

Công nghệ máy ảo phục vụ cho nhiều mục đích phong phú Công nghệ này cho phép hợp nhất phần cứng bởi vì nhiều hệ điều hành có thể cùng chạy trên một máy tính Những ứng dụng then chốt của công nghệ máy ảo bao gồm khả năng tích hợp chéo giữa các nền tảng và các khả năng dưới đây:

+ Hợp nhất máy chủ: Nếu nhiều máy chủ vận hành ứng dụng mà chỉ tiêu thụ một phần nhỏ tài nguyên sẵn có, thì công nghệ máy ảo có thể được sử dụng để cho phép nhiều ứng dụng chạy song song trên một máy chủ duy nhất, ngay cả khi các ứng dụng này cần tới những phiên bản hệ điều hành hay middleware khác nhau

+ Hợp nhất cho các môi trường triển khai và thử nghiệm: Mỗi máy ảo đóng vai trò như một môi trường riêng, điều này sẽ giảm bớt rủi ro và tạo điều kiện để các chuyên gia phát triển nhanh chóng tái xây dựng các cấu hình hệ điều hành khác nhau hoặc so sánh các phiên bản ứng dụng được thiết kế cho các hệ điều hành khác nhau Ngoài ra, chuyên gia phát triển cũng có thể kiểm tra các phiên bản phát triển sớm của một ứng dụng trong một máy ảo mà không sợ làm mất đi tính ổn định của hệ thống đối với những người dùng khác

+ Re-hosting ứng dụng riêng: Các hệ điều hành và ứng dụng riêng có thể chạy trên phần cứng mới cùng với những hệ điều hành và ứng dụng được đưa ra gần đây hơn.+ Đơn giản hóa kế hoạch đối phó và khôi phục thảm họa: Công nghệ máy ảo có thể được sử dụng như một phần của kế hoạch phòng chống và khôi phục sau thảm họa

Kế hoạch như vậy thường yêu cầu ứng dụng phải có khả năng di động, linh hoạt trên khắp các nền tảng phần cứng

+ Chuyển tới một trung tâm dữ liệu động: Giờ đây, Hyper- V, cùng với những giải pháp quản lý hệ thống, giúp bạn tạo ra một môi trường CNTT năng động Môi trường này không chỉ cho phép bạn phản ứng lại các sự cố một cách hiệu quả hơn mà còn xây dựng một giải pháp quản lý CNTT có khả năng tự quản lý và có tính chất phòng trừ

2.2 Công nghệ Raid

2.2.1 Khái niệm Raid

RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent Disks Ban đầu, RAID được sử dụng như một giải pháp phòng hộ vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng lúc Về sau, RAID đã có nhiều biến thể cho phép không chỉ đảm bảo an toàn dữ liệu mà còn giúp gia tăng đáng kể tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa cứng

2.2.2 Lịch sử ra đời và phát triển của Raid

Lần đầu tiên RAID được phát triển năm 1987 tại trường Đại học California ở Berkeley với những đặcđiểm chỉ ghép các phần đĩa cứng nhỏ hơn thông qua phần mềm để tạo ra một hệ thống đĩa dung lưng lớn hơn thay thế cho các ổ cứng dung lượng lớn giá đắt thời bấy giờ

Mặc dù hiện nay không tồn tại nữa, nhưng Hội đồng tư vấn phát triển RAID

(RAID Advisory Board: Viết tắt là RAB) đã ra thành lập tháng 7 năm 1992 để định

hướng, lập ra các tiêu chuẩn, định dạng cho RAID RAB đã phân ra các loại cấp độ

RAID (tôi dịch từ từ: level), các tiêu chuẩn phần cứng sử dụng RAID RAB đã phân ra

7 loại cấp độ RAID từ cấp độ 0 đến cấp độ 6 Cấp độ ở đây không được hiểu rằng cứ cấp độ cao là cao cấp hoặc là "đời sau", mà chúng chỉ phân biệt rằng giữa loại RAID này và loại RAID khác, (nhưng lại được sử dụng để giải thích giữa các loại với nhau)

2.3.3 Các chuẩn Raid

2.2.3.1 Chuẩn Striping

Trong một dãy gồm nhiều ổ đĩa, có thể tăng tốc độ truy cập lên mức tối đa bằng cách ghi song song dữ liệu trên các ổ đĩa này Theo đó, dung lượng ổ đĩa sẽ được chia thành nhiều phần nhỏ (strip) Dữ liệu sẽ được ghi trên các strip của từng ổ đĩa

Ví dụ: trong trường hợp ghi một tập tin lên đĩa cứng, thay vì phương pháp cổ điển, kỹ thuật Striping sẽ chia nhỏ tệp này ra rồi ghi mỗi phần của tệp lên một ổ cứng trong dãy một cách đồng thời Theo cách này, khi đọc dữ liệu, bộ điều khiển cũng sẽ đọc cùng lúc trên tất cả các ổ đĩa, hệ quả là hiệu năng của hệ thống lưu trữ sẽ được nâng cao lên rất nhiềtùy thuộc vào số ổ đĩa trong dãy

Striping có thể thực hiện ở cấp độ các byte, hoặc ở cấp độ các block dữ liệu

Ở cấp độ byte được sử dụng trong RAID 3, tập tin sẽ được chia thành từng gói nhỏ

có kích thước một byte, và bộ điều khiển sẽ ghi từng byte này lên các ổ đĩa Trái lại, trong cấp độ block, tùy theo kích thước block mà các phần của tập tin được chia nhỏ