Công Nghệ Ảo Hóa

Ngày nay,nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh.

GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Lời cảm ơn Sau gần 3 tháng nỗ lực tìm hiều và thực hiện,luận văn “ Công Nghệ Ảo Hóa” đã được hoàn thành,ngoài sự cố gắn hết mình của bản thân ,chúng tôi còn nhận được nhiều sự động viên,khích lệ từ gia đình, thầy cô và bạn bè. Trước hết chúng tôi xin chân thành cảm ơn cha mẹ,anh chị ,là những người luôn động viên và và tạo mọi điều kiện tốt đề chúng con hoàn thành luận văn này. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô của trường Đại Học Kĩ Thuật Công Nghệ truyền đạt nhiều kinh nghiệm và kiến thức quý báo cho chúng em trong suốt quá trình học tập.Đặc biệt chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Lê Mạnh Hải và các thầy cô trong khoa công nghệ thông tin đã tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã và đang giúp đỡ động viên chúng tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Mặc dù đã cố gắn hết sức để hoàn thành luận văn này,nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót.Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp,chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và bạn bè. TP Hồ Chí Minh ,Ngày… Tháng… Năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 1 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay,nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh. Cùng với nó là sự tiến bộ vượt bậc của nền khoa học công nghệ,đặc biệt là công nghệ thông tin. Máy tính đã giúp con người rất nhiều từ tối ưu hóa công việc,giảm thời gian làm việc,tăng hiệu suất và mang lại hiệu quả cao. Với tình hình phát triển như hiện nay thì bất cứ một cơ quan,tổ chức nào cũng cần một hệ thống máy chủ (Server) chứ không phải chỉ một vài máy tính con đơn lẻ nữa. Máy chủ thực ra cũng là một máy tính nhưng có cấu hình,tính năng và các chức năng lớn hơn hẳn các máy tính thông thường. Nó dùng làm trung tâm liên kết các máy tính và thiết bị mạng trong một cơ quan, tổ chức lại với nhau,là một trung tâm dữ liệu nơi chia sẻ và lưu trữ dữ liệu.Và các dữ liệu này luôn sẵn sàng đối với người dùng hợp lệ được phép truy cập vào nó. Nói chung máy chủ là một máy tính mà nó cung cấp các dịch vụ đang chạy trên nó cho nhiều máy tính khác. Các dịch vụ đó có thể như là :  Application service  File service  Database service  Mail service  Ftp service  Web service  Authentication Service… Thế nhưng thực tế cho ta thấy rằng các máy chủ sử dụng rất ít tài nguyên phần cứng của nó,chỉ từ 10% đến 30% cho một loại dịch vụ và phần tài nguyên còn lại thì không dùng đến,do vậy sinh ra lãn phí. Vì vậy nhu cầu thực thực tế là làm sao SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 2 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa có thể tận dụng các phần tài nguyên còn lại đó một cách hiệu quả. Trong luận văn này chúng em sẻ trình bày về công nghệ ảo hóa để giải quyết vấn đề này. MỤC LỤC Chương 1 : Tổng Quan 1.1 : Bối cảnh Trang 7 1.2 : Nhiệm vụ đô án .Trang 8 1.3 : Cấu trúc đồ án Trang 8 Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa 2.1 : Tổng quan ảo hóa .Trang 10 2.1.1 : Khái niệm ảo hóa .Trang 10 2.1.2 : Lịch sử ra đời .Trang 11 2.1.3 : Các thành phần của một hệ thống ảo hóa .Trang 11 2.1.3.1 : Tài nguyên vật lý .Trang 12 2.1.3.2 : Phần mềm ảo hóa Trang 12 2.1.3.3 : Máy ảo .Trang 13 2.1.3.4 : Hệ điều hành khách Trang 13 2.2 : Các loại ảo hóa .Trang 13 2.2.1: Type 1 – VMM-Hypervisor Trang 14 2.2.2: Type 2 – VMM .Trang 15 2.2.3 : Hybrid .Trang 16 2.2.4 : Monolithic Hypervisor Trang 17 2.2.5 : Microkernelized Hypervisor .Trang 18 2.3 : Các lợi ích của công nghệ ảo hóa .Trang 19 Chương 3 : Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống 3.1 : Công nghệ máy ảo Trang 22 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 3 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 3.2: Công nghệ Raid .Trang 24 3.2.1 : Khái niệm Raid .Trang 24 3.2.2 : Lịch sử ra đời và phát triển của Raid .Trang 25 3.2.3 : Các Chuẩn Raid .Trang 24 3.2.3.1 : Chuẩn Striping .Trang 25 3.2.3.2 : Chuẩn Duplexing .Trang 26 3.2.3.3 : Chuẩn Parity Raid .Trang 26 3.2.4 : Các Loại Raid .Trang 26 3.2.4.1 : Raid level 0 .Trang 27 3.2.4.2 : Raid level 1 Trang 27 3.2.4.5 : Raid level 5 Trang 27 3.2.4.6 : Raid level 1-0 .Trang 28 3.3 : Công nghệ lưu trữ mạng Sans Trang 30 3.3.1 : Công nghệ Sans Trang 30 3.3.1.1 : Định nghĩa Sans Trang 30 3.3.1.2 : Lợi ích của Sans Trang 30 3.3.1.3 : Các loại Sans .Trang 30 3.4 : Công nghệ Hight Availability Trang 31 3.4.1 : Yêu cầu phần cứng .Trang 31 3.4.2 : Ưu điểm .Trang 32 3.4.3 : Hạn chế Trang 32 Chương 4 : Ảo Hóa Với Vmware ESX Server 4.1 : Giới thiệu Trang 34 4.2: Cấu trúc Vmware ESX Server Trang 34 4.2.1 : Console Operating System Trang 36 4.2.2 : Vmkernel Trang 37 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 4 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 4.2.3 : ESX Boot Process .Trang 37 4.2.3.1 : LILO Trang 37 4.2.3.2 : Init .Trang 38 4.2.4 : Phần cứng ảo .Trang 38 4.2.5 : Tính năng của ESX Server Trang 39 4.2.5.1 : Virtual Machine File System (VMFS) .Trang 40 4.2.5.2 : Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP) .Trang 40 4.2.5.3 : VMware High Availability (VMHA) Trang 40 4.2.5.4 : VMotion & Storage Vmotion Trang 42 4.2.5.5 : VMware Consolidated Backup (VCB) .Trang 43 4.2.5.6 : Vcenter update Manager Trang 44 4.2.5.7 : Distributed resource scheduler( DRS) Trang 44 4.2.5.8 : Distributed Power Manager (DPM) .Trang 45 4.2.5.9 : VMware vShere Data Recovery Trang 45 4.2.5.10 : Virtual Center (VC) & Infrastructure Client (VI Client) Trang 45 Chương 5 : Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ 5.1 : Mục tiêu giải pháp Trang 47 5.2 : Mô hình ứng dụng Trang 47 5.3 : Yêu cầu .Trang 48 5.4 : Triển khai hệ thống Trang 48 5.4.1 : cài đặt Vmware ESX Server .Trang 48 5.4.2 : giao diện đăng nhập chính .Trang 55 5.4.3 : quản lý ESX Server với VM vSphere client Trang 56 5.4.4 : Tạo máy ảo Trang 57 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 5 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 5.4.5 : Quản lý và theo dõi máy ảo Trang 62 5.4.6 : Triển khai máy chủ Trang 64 5.4.6.1 : Domain + File Server .Trang 65 5.4.6.2 : Mail Server .Trang 66 5.4.6.3 : Web + Ftp Server .Trang 70 Chương 6 : Kết Luận 6.1 : Những điều đã đạt được Trang 72 6.2 : Những hạn chế Trang 72 6.3 : Hướng phát triền .Trang 73 Tài Liệu Tham Khảo .Trang 74 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 6 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Chương 1 :Tổng Quan 1.1 : Bối Cảnh. Nền công nghệ thông tin trên thế giới đang phát triển với tốc độ nhanh chóng.Ngày càng nhiều sản phẩm và nhiều tiện ích được phát triển và đưa đến tay người dùng. Các công nghệ cũ dần dần đã thể hiện nhiều mặt hạn chế và không phù hợp với nhu cầu thực tiễn nữa,đặc biệt trong thời buổi kinh tế phát triển không ổn định như lúc này, các doanh nghiệp phải đối mặt với nhiều rủ ro . Do đó yêu cầu nhất thiết được đặt ra là tìm mọi cách để giảm thiểu các chi phí có thể. 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 bài toán về các 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 cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên một máy chủ vật lý duy nhất. Và việc quản lý cũng trở nên 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 như công nghệ High Availability,Vmmonitor,raid ,công nghệ lưu trữ mạng SAN. Hiện nay các nhà cung cấp các sản phẩm phần mềmmáy chủ đều ra sức tập trung để nghiên cứu và phát triển công nghệ này.nổi bật là VMware và Microsoft.Đây là hai nhà cung cấp đang nắm giữ phần lớn thị trường ảo hóa hiện nay. SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 7 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Tại việt nam,ứng dụng công nghệ ảo hóa còn rất dè dặt do chưa có nhiều doanh nghiệp thấy được nhu cầu cần thiết và nắm được công nghệ này. Bên cạnh đó thì việc còn thiếu một đội ngũ lành nghề và lo ngại về tính an toàn của công nghệ này cũng làm cho các doanh nghiệp lo ngại và ít chú tâm vào công nghệ này. 1.2 : Nhiệm Vụ Đồ Án . Việc ra đời của công nghệ ảo hóa đã dẫn đến những động lực phát triển và các mục tiêu mới cho các nhà cung cấp sản phẩm ảo hóa cho phù hợp với nhu cầu thị trường và yêu cầu thực tiễn. Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên cứu về công nghệ ảo hóa nhằm ứng dụng xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh nghiệp nhỏ.Từ đó có thể cho thấy được các lợi ích mà công nghệ này đem lại và cũng để đánh giá để tìm ra giải pháp xây dựng các giải pháp nhằm tối ưu hóa hệ thống công nghệ thông tin. 1.3 : Cầu trúc đồ án Chương 1 : Tổng Quan.  Chương này sẽ nêu lên bối cảnh của nền khoa học công nghệ hiện nay ,những hạn và lãn phí khi vẫn áp dụng mô hình truyền thống vào các hê thống máy chủ và nhiệm vụ của đồ án để giải quyết vấn đề này. Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa.  Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ mà chúng ta sẽ ứng dụng xây dựng hệ thống,nêu cấu trúc ,các thành phần trong mô hình ảo hóa và các lợi ích mà nó mang lại. Chương 3 : Các Công Ngệ Giúp Ảo Hóa Hệ thống.  Chương này sẽ giới thiệu về các công nghệ hữu ích không kém phần quan rọng trong môi trường ảo hóa giúp xây dựng hệ thống an toàn và ổn định. SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 8 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Chương 4 : Ảo Hóa Với máy chủ ESX  Chương này sẽ trình bày về hệ thống ảo hóa của VMware đó là máy chủ VMware ESX Qua đó sẽ thấy được các ưu điểm và tính năng vượt trội của sản phẩm ảo hóa này Chương 5 : Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ  Chương này sẽ trình bày triển khai xây dựng mô hình thực tế,từ đó sẽ thấy được ưu nhược điểm của ứng dụng. Chương 6: Kết Luận  Trình bày những kết quả đạt được,những hạn chế và hướng phát triển của đề tài. SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 9 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa. 2.1 : Tổng Quan Ảo Hóa 2.1.1 : Khái niệm ảo hóa Ảo hóa 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 phép tạo nhiều 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 2.1 : Một server vật lý trong hệ thống ảo hóa SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 10 [...]... trường ảo hoá SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 12 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 2.1.3 Các thành phần của một hệ thống ảo hóa Một hệ thống ảo hóa bao gồm những thành phần sau  Tài nguyên vật lý (host machine,host hardware)  Các phần mềm ảo hóa (virtual software) cung cấp và quản lý môi trường làm việc của các máy ảo  Máy ảo (virtual machine) là các máy được cài trên phần mềm ảo hóa ... Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 13 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 2.1.3.2: Các phần mềm ảo hóa (virtual software) Lớp phần 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 tản của một môi trường ảo hóa Nó cho phép tạo ra các máy ảo cho người sử dụng, quản lý các tài nguyên... 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 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 14 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 2.2 : Các Loại Ảo hóa Ảo hóa được xây dựng dựa trên giải pháp chia... tiết kiệm hơn Đây cũng là lúc công nghệ ảo hóa tìm được chỗ đứng vững chắc cho mình trong lĩnh vực công nghệ thông tin trên thế giới Hiện nay có nhiều nhà cung cấp các sản phẩm máy chủ và phần mềm điều chú tâm đầu tư nghiên 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 nay sau...GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Các bộ xử lý của hệ thống máy tính lớn được thiết kế hỗ trợ công nghệ ảo hoá và cho phép chuyển các lệnh hoặc tiến trình nhạy cảm của các máy ảo có thể ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên hệ thống cho hệ điều hành chủ xử lý, sau đó lớp ảo hóa sẽ mô phỏng kết quả để trả về cho máy ảo Tuy nhiên không phải tất cả bộ xử lý đều hỗ trợ ảo hóa Các bộ xử lý cũ trên... chủ Hình 2.4 : Cấu trúc của kiểu ảo hóa Vmm 2.2.3 : 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 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 17 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa nhưng khác biệt ở chỗ cả hệ... máy ảo. Kế hoạch quản lý sử dụng tài nguyên khi có sự tranh chấp một tài nguyên đặc biệt của các máy ảo, điều này dẫn tới sự hiệu quả làm việc của các máy ảo Ngoài ra phần mềm ảo hóa còn cung cấp giao diện quản lý và cấu hình cho các máy ảo 2.1.3.3 : 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. .. năng và lợi ích của ảo hoá còn hơn thế và nơi gặt hái được nhiều thành công và tạo nên thương hiệu của công nghệ ảo hóa đó chính là trong môi trường hệ thống máy chủ ứng dụng và hệ thống mạng Ảo hóa máy chủ thực sự không được quan tâm cho đền những năm gần đây Do còn nhiều vấn đề về công nghệ và người dùng chưa thực sự quan tâm tới lợi ích và còn thiếu một đội ngũ am hiểu về công nghệ này nên việc áp... tiên mô phỏng phần cứng Lớp ảo hóa hypervisor sẽ tạo ra một phân vùng trên ổ đĩa cho các máy ảo Phân vùng này bao gồm các phần cứng ảo như ổ đĩa, bộ nhớ… SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 16 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa  Hypervisor Xây dựng mối liên lạc giữa lớp ảo hóa với hệ điều hành Khi một máy ảo truy xuất tài nguyên thì lớp hypervisor sẽ thay thế máy ảo đó gởi các yêu cầu tới hệ... dạng nay 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 vật lý Mỗi máy ảo chạy hệ điều hành riêng và SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 11 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa được cấp phát các tài nguyên phần cứng như số