ảo hóa máy chủ và ứng dụng tại trường cao đẳng sư phạm thái nguyên

S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN VIỆT DŨNG ẢO HÓA MÁY CHỦ VÀ ỨNG DỤNG TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG SƢ PHẠM THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phạm Thế Quế THÁI NGUYÊN - 2013 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Luận văn này do tôi độc lập nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo TS. Phạm Thế Quế Các ý tưởng và kết quả nghiên cứu của các tác giả khác được sử dụng trong luận văn này đều được trích dẫn và liệt kê đầy đủ trong phần tài Tiệu tham khảo Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Thái Nguyên, ngày 15 tháng 9 năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Việt Dũng S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Phạm Thế Quế đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin cám ơn tập thể các thầy giáo, cô giáo của Đại học Công nghệ thông tin & truyền thông - Đại học Thái Nguyễn và Viện Công nghệ thông tin- Truyền thông đã trang bị cho tôi những kiến thức nền tảng cần thiết. Tôi xin cám ơn gia đình và bạn bè đã hỗ trợ và động viên để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện, luận văn chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của mọi người về nội dung luận văn để có thể tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu này trong tương lai. Thái Nguyên, ngày 15 tháng 9 năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Việt Dũng S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii THUẬT NGỮ vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ẢO HOÁ MÁY CHỦ 3 1.1. Khái niệm ảo hóa máy chủ 3 1.2. Các thành phần của một hệ thống ảo hóa 5 1.2.1. Tài nguyên vật lý (host machine / host hadware) 5 1.2.2. Các phần mềm ảo hóa (virtual software) 5 1.2.3. Máy ảo (virtual machine) 6 1.2.4. Hệ điều hành khách(guest operating system) 6 1.3. Giới thiệu các kiến trúc & các mức độ ảo hóa 6 1.4. Các kiến trúc ảo hóa 7 1.4.1. Kiến trúc ảo hóa Hosted-based 7 1.4.2. Kiến trúc ảo hóa Hypervisor-based 8 1.4.3. Kiến trúc ảo hóa Hybrid 11 1.5. Các mức độ ảo hóa 12 1.5.1. Ảo hóa toàn phần - Full Virtualization 12 1.5.2. Paravirtualization - Ảo hóa song song 13 1.5.3. Ảo hóa hệ điều hành 15 1.5.4. Ảo hóa ứng dụng 16 1.6. Ưu điểm, nhược điểm của ảo hoá máy chủ 17 1.6.1. Ưu điểm 17 1.6.2. Nhược điểm 18 1.7. An toàn, bảo mật khi triển khai ảo hóa máy chủ 19 1.7.1. Giải quyết sự cố 19 1.7.2. Vấn đề bảo mật 19 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn iv CHƢƠNG 2. CÔNG NGHỆ ẢO HOÁ MÁY CHỦ VỚI VMWARE ESX SERVER . 20 2.1. Một số công nghệ ảo hoá máy chủ 20 2.1.1. Công nghệ ảo hoá Virtuozzo Containers của Parallels 20 2.1.2. Công nghệ ảo hoá XenServer của Citrix 22 2.1.3. Công nghệ ảo hoá Hyper - V của Microsoft 24 2.2. Cấu trúc Vmware Esx Server 27 2.2.1. Hệ điều hành điều khiển (Console Operating System) 29 2.2.2. Vmkernel (lõi điều khiển chính) 29 2.2.3. The ESX Boot Process (Qúa trình khởi động máy chủ ESX) 30 2.2.4. Phần cứng ảo (HardwareVirtualization) 31 2.2.5. Tính năng Của ESX Server 31 Chƣơng 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA MÁY CHỦ TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG SƢ PHẠM THÁI NGUYÊN 38 3.1. Giới thiệu về trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 38 3.2. Nhu cầu sử dụng & hiện trạng hệ thống thông tin của trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 38 3.2.1. Nhu cầu sử dụng 38 3.2.2. Hiện trạng hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 40 3.3. Giải pháp triển khai ứng dụng ảo hóa máy chủ vào hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 42 3.3.1. Mục tiêu giải pháp 42 3.3.2. Mô hình giải pháp triển khai 42 3.4. Yêu cầu 44 3.5. Triển khai hệ thống 45 3.5.1. Cài đặt Vmware ESX Server 45 3.5.2. Cấu hình mạng cho máy chủ ESX Server 46 3.5.3. Quản lý từ xa bằng VM vSphere client 49 3.5.4. Khởi tạo máy ảo 50 3.5.5 . Quản lý và theo dõi các máy ảo 56 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn v 3.5.6. Triển khai các máy chủ cho hệ thống 59 3.5.7. Đánh giá hiệu quả công tác triển khai hệ thống 68 KẾT LUẬN 70 1. Kết quả đạt được 70 2. Những hạn chế 70 3. Hướng phát triển 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn vi THUẬT NGỮ Console Operating System CPU (Control Proccessing Unit) Distributed Power Manager Full virtualization Hardware-Assisted virtualization HCL (Hardware Compatibility List) Hypervisor Hyper-V Host I/O Intel - VT ISA (Instruction Set Architecture) Lilo Live Migration Migration OS (Operating System) Paravitualization Para-virtualization Single point of failure The ESX Boot Process Update Manager Virtualization Vmkernel VM (Virtual Machine) Hệ điều hành điều khiển Bộ vi xử lý Quản lý phân phối điện năng Ảo hóa toàn phần Ảo hóa có hỗ trợ của phần cứng Danh sách phần cứng tương thích Trình điều phối ảo hóa Công nghệ ảo hóa Microsoft Máy chủ, máy lưu trữ Vào/Ra Công nghệ ảo hóa Intel Kiến trúc tập lệnh Bộ nạp khởi động ứng dụng Di trú nóng Sự di trú Hệ điều hành Cận ảo hóa Cận ảo hóa Điểm nút sự cố Qúa trình khởi động máy chủ ESX Quản lý nâng cấp Ảo hóa Lõi điều khiển chính Máy ảo S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một Server vật lý trong hệ thống ảo hóa 3 Hình 1.2: Các thành phần của một hệ thống ảo hóa 5 Hình 1.3: Mô hình Hosedt-based 7 Hình 1.4: Kiến trúc Hypervisor-based 9 Hình 1.5: Kiến trúc Monolithic Hypervisor 10 Hình 1.6: Kiến trúc Microkernelized Hypervisor 11 Hình 1.7: Kiến trúc ảo hóa Hybrid 12 Hình 1.8: Ảo Hóa Toàn Phần - Full Virtualization 13 Hình 1.9: Ảo hóa song song (Paravirtualization) 14 Hình 1.10: Mô hình Application Streaming của Citrix 16 Hình 2.1: Kiến trúc ảo hoá Virtuozzo Containers 20 Hình 2.2: Thống kê tình hình sử dụng tài nguyên của các máy ảo trên cùng hệ thống (Cửa sổ Parallels Management Console) 22 Hình 2.3: Cửa sổ làm việc XenServer 23 Hình 2.4: Kiến trúc Hyper - V 26 Hình 2.5: Cấu trúc của ESX Server. 28 Hình 2.6: Sơ đồ tương tác trong ESX Server 28 Hình 2.7: Sơ đồ phân phối card mạng 31 Hình 2.8: Sơ đồ hoạt động của VMFS 32 Hình 2.9: Sơ đồ hoạt động của Vmware High Availability 33 Hình 2.10: Mô hình hoạt động của VMmonitor 34 Hình 2.11: Mô hình hoạt động của Vmware Consolidated Backup 35 Hình 2.12: Mô hình hoạt động của DRS 36 Hình 2.13: Mô hình hoạt động của Vmware vsphere data recovery 37 Hình 2.14: Mô hình VirtualCenter Manager 37 Hình 3.1: Sơ đồ khái quát hiện trạng hệ thống thông tin của Trường CĐSP Thái Nguyên 40 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn viii Hình 3.2: Mô hình triển khai ứng dụng ảo hóa máy chủ vào hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 43 Hình 3.3: Màn hình khởi động cài đặt Vmware ESX 5.0 45 Hình 3.4: Màn hình nhập mật khẩu quản trị máy chủ ESX 45 Hình 3.5: Màn hình kết thúc quá trình cài đặt ESX 46 Hình 3.6: Màn hình chạy khởi động máy chủ ESX 46 Hình 3.7: Màn hình đăng nhập máy chủ ESX 47 Hình 3.8: Cấu hình thông số mạng cho máy chủ ESX 47 Hình 3.9: Cấu hình địa chỉ IP tĩnh, subnet mask và deafault gateway 48 Hình 3.10: Màn hình thoát và lưu các thiết lập thay đổi cho máy chủ ESX 48 Hình 3.11: Chương trình Vsphere Client 49 Hình 3.12: Giao diện kết nối Esx Server 50 Hình 3.13: Khởi tạo máy ảo 50 Hình 3.14: Hộp thoại chọn kiểu cấu hình 51 Hình 3.15: Hộp thoại đặt tên Server 51 Hình 3.16: Hộp thoại chọn nơi lưu trữ 52 Hình 3.17: Hộp thoại chọn hệ điều hành 52 Hình 3.18: Hộp thoại chọn dung lượng ổ cứng 53 Hình 3.19: Hộp thoại cấu hình đã chọn 53 Hình 3.20: Kết thúc cấu hình máy ảo 54 Hình 3.21: Khởi động máy ảo 55 Hình 3.22: Kết nối với image hệ điều hành 56 Hình 3.23: Tổng quan hệ thống 56 Hình 3.24: Hoạt động của máy ảo 57 Hình 3.25: Quá trình phân phối tài nguyên tới các máy ảo 57 Hình 3.26: Sơ đồ quá trình hoạt động của CPU 58 Hình 3.27: Tình trạng phần cứng 58 Hình 3.28: Cửa sổ Databases trong Microsoft SQL Server 59 S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn ix Hình 3.29: Thực hiện Restore Cơ sở dữ liệu vào Microsoft SQL Server 60 Hình 3.30: Cơ sở dữ liệu chạy phần mềm Eduman 60 Hình 3.31: Cửa sổ khởi động Eduman trên máy Client 62 Hình 3.32: Cửa sổ đăng nhập hệ thống 63 Hình 3.33: Cửa sổ làm việc của Eduman với User Admin 63 Hình 3.34: Đăng nhập phần mềm với user P.Daotao 64 Hình 3.35: Cài đặt các component cần thiết 64 Hình 3.36: Giao diện Mdeamon Mail Server 65 Hình 3.37 : Tạo người dùng trong máy chủ mail 65 Hình 3.38: Gởi mail từ user1 66 Hình 3.39: Kiểm tra thư tại user2 66 Hình 3.40: Cài đặt các component cần thiết 67 Hình 3.41: Chọn các component 67 Hình 3.42: Kiểm tra Web Server 68 [...]... cách hợp nhất các hệ thống máy chủ vào một máy logic Với những lợi ích cùng khả năng ứng dụng to lớn của công nghệ “Áo hóa máy chủ , tôi quyết định chọn đề tài Ảo hóa máy chủ và ứng dụng tại trường Cao Đẳng Sư Phạm Thái Nguyên để làm luận văn cao học của mình, góp phần giúp tôi học tập nâng cao trình độ chuyên môn, phục vụ cho bản thân và cơ quan nơi tôi đang công tác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu... trúc ảo hóa Hybrid Hybrid là một kiểu ảo hóa mới hơn và có nhiều ưu điểm Trong đó lớp ảo hóa hypervisor chạy song song với hệ điều hành máy chủ Tuy nhiên trong cấu trúc ảo hóa này, các máy chủ ảo vẫn phải đi qua hệ điều hành máy chủ để truy cập phần cứng nhưng khác biệt ở chỗ cả hệ điều hành máy chủ và các máy chủ ảo đều chạy trong chế độ hạt nhân Khi một trong hệ điều hành máy chủ hoặc một máy chủ ảo. .. VỀ ẢO HOÁ MÁY CHỦ 1.1 Khái niệm ảo hóa máy chủ Ảo hóa máy chủ là một công nghệ được ra đời nhằm khai thác triệt để khả năng làm việc của các phần cứng trong một hệ thống máy chủ Nó hoạt động như một tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó Ý tưởng của công nghệ ảo hóa máy chủ là từ một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập Ảo hóa cho phép tạo nhiều máy. .. lý Mỗi máy ảo chạy hệ điều hành riêng và được cấp phát các tài nguyên phần cứng như số xung nhịp CPU, ổ cứng và bộ nhớ Các tài nguyên của máy chủ có thể được cấp phát động một cách linh động tùy theo nhu cầu của từng máy ảo Giải pháp này cho phép hợp nhất các hệ thống máy chủ cồng kềnh thành một máy chủ duy nhất và các máy chủ trước đây bây giờ đóng vai trò là máy ảo ứng dụng chạy trên nó Ảo hóa mềm... cứu và phát triển công nghệ này như là 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 trên, sau này mới phát triển thành nhiều loại ảo hóa có chức năng và cấu trúc khác nhau như VMM-Hypervisor, VMM, Hybrid… Ảo hóa cứng còn được gọi là phân thân máy chủ Dạng ảo hóa này cho phép tạo nhiều máy ảo trên môt máy chủ. .. công cụ MMC và công cụ Remote Server Administration Tools được tích hợp sẵn trong Windows Vista và Windows Server 2008  Máy chủ ảo hóa mạnh: Ảo hóa cho phép khả năng sử dụng, quản lý các tài nguyên, các ứng dụng hiệu quả trên một máy chủ Các máy chủ ảo hóa có khả năng làm công việc của mình với sự linh hoạt cao, tận dụng khả năng phần cứng tối đa, mà không có xung đột với các máy chủ ảo hóa khác Hyper-V... mềm ảo hóa này cung cấp sự truy cập cho mỗi máy ảo đến tài nguyên hệ thống Nó cũng chịu trách nhiệm lập kế hoạch và phân chia tài nguyên vật lý cho các máy ảo Phần mềm ảo hóa là nền tảng của một môi trường ảo hóa Nó Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn 6 cho phép tạo ra các máy ảo cho người sử dụng, quản lý các tài nguyên và cung cấp các tài nguyên này đến các máy ảo Ngoài ra phần mềm ảo. .. phần mềm ảo hóa còn cung cấp giao diện quản lý và cấu hình cho các máy ảo 1.2.3 Máy ảo (virtual machine) Thuật ngữ máy ảo được dùng chung khi miêu tả cả máy ảo (lớp 3) và hệ điều hành ảo (lớp 4) Máy ảo thực chất là một phần cứng ảo, một môi trường hay một phân vùng trên ổ đĩa Trong môi trường này có đầy đủ thiết bị phần cứng như một máy thật Đây là một kiểu phần mềm ảo hóa dựa trên phần cứng vật lý... một hệ thống ảo hóa 1.2.1 Tài nguyên vật lý (host machine / host hadware) Các tài nguyên vật lý trong môi trường ảo hóa cung cấp tài nguyên mà các máy ảo sẽ sử dụng tới Một môi trường tài nguyên lớn có thể cung cấp được cho nhiều máy ảo chạy trên nó và nâng cao hiệu quả làm việc của các máy ảo Các tài nguyên vật lý có thể kể đến là là ổ đĩa cứng, ram, card mạng… 1.2.2 Các phần mềm ảo hóa (virtual software)... máy ảo trên một máy chủ vật lý, mỗi một máy ảo cũng được cấp phát tài nguyên phần cứng như máy thật gồm có Ram, CPU, Card mạng, ổ cứng, các tài nguyên khác và hệ điều hành riêng Khi chạy ứng dụng, người sử dụng không nhận biết được ứng dụng đó chạy trên lớp phần cứng ảo Hình 1.1: Một Server vật lý trong hệ thống ảo hóa Các bộ xử lý của hệ thống máy tính lớn được thiết kế hỗ trợ công nghệ ảo hoá và cho . thống máy chủ vào một máy logic. Với những lợi ích cùng khả năng ứng dụng to lớn của công nghệ “Áo hóa máy chủ , tôi quyết định chọn đề tài Ảo hóa máy chủ và ứng dụng tại trường Cao Đẳng Sư Phạm. trạng hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 40 3.3. Giải pháp triển khai ứng dụng ảo hóa máy chủ vào hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên 42 3.3.1. Mục tiêu. động máy chủ ESX) 30 2.2.4. Phần cứng ảo (HardwareVirtualization) 31 2.2.5. Tính năng Của ESX Server 31 Chƣơng 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA MÁY CHỦ TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG SƢ PHẠM THÁI NGUYÊN