Đồ án tìm hiểu công nghệ ảo hóa VMware vSphere

 Dễ dàng nâng cấp: khi các máy chủ ảo yêu cầu sử dụng nguồn tài nguyên lớn hơnCPU, RAM… người quản trị có thể đáp ứng nhu cầu đó một cách nhanh chóng mà không làm ảnh hưởng tới hoạt đ

ĐỒ ÁN TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VMWARE VSPHERE

Phạm Đình Duy

JUNE 21, 2015

Mục lục

1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ẢO HÓA 3

1.1 Kiến trúc hệ thống ảo hóa 4

1.2 Hoạt động của ảo hóa 5

1.3 Phân loại ảo hóa 5

1.3.1 Server virtualization (Ảo hóa máy chủ) 5

1.3.2 Storage virtualization (Ảo hóa lưu trữ) 7

1.3.3 Network virtualization (Ảo hóa mạng) 8

1.3.4 Desktop Virtualization 9

1.3.5 Application Virtualization (Ảo hóa ứng dụng) 10

2 VMWARE VSPHERE 5.x 10

2.1 Giới thiệu VMware vSphere 5.x 10

2.2 Kiến trúc vSphere 5.x 11

2.2.1 Lớp quản lý 11

2.2.2 Lớp giao giao diện 12

2.2.3 Lớp ảo hóa 13

2.3 Các thành phần trong VMware vSphere 5.x 17

2.3.1 VMware vSphere ESXi 17

2.3.2 VMware vCenter Server 19

2.3.3 vSphere Update Manager 20

2.3.4 VMware vSphere Client và vSphere Web Client 21

2.3.5 VMware vShield Zones 22

2.3.6 VMware vCenter Orchestrator 23

2.3.7 vSphere Virtual Symmetric Multi-Processing 24

2.3.8 vSphere vMotion and Storage vMotion 24

2.3.9 vSphere Distributed Resource Scheduler 27

2.3.10 vSphere Storage DRS 28

2.3.11 Storage I/O Control and Network I/O Control 29

2.3.12 Profile-Driven Storage 29

2.3.13 vSphere High Avaibility (HA) 30

2.3.14 vSphere Fault Tolerance 30

2.3.15 vSphere Storage APIs for Data Protection and VMware Data Recovery .31

3 TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ẢO HÓA VSPHERE 5 31

3.1 Cài đặt ESXi Host 31

3.2 Cài đặt vSphere client và quản lý Host bằng vSphere client 36

3.2.1 Cài đặt vSphere client 36

3.2.2 Kiểm tra ESXi Host 38

3.2.3 Upload file lên Datastore 40

3.2.4 Tạo máy ảo 42

3.2.5 Cài đặt OS cho máy ảo 49

3.3 Cài đặt vSphere vCenter 50

3.3.1 Cài đặt vSphere Single Sign-On (SSO) 50

3.3.2 Cài đặt vSphere Web Client 55

3.3.3 Cài đặt vSphere Inventory Service 57

3.3.4 Cài đặt vCenter Server 60

3.4 Cài đặt SAN 65

3.4.1 Cài đặt Openfiler 66

3.4.2 Cấu hình Openfiler 76

3.5 Cấu hình cho các ESXi host sử dụng ổ đĩa SAN 82

3.6 Cấu hình và thực hiện vMotion 91

1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ẢO HÓA

Trước khi công nghệ ảo hóa được phát triển, mỗi máy tính tại một thời điểm chỉ có thể cho phép một hệ điều hành duy nhất hoạt động trên nó Tuy nhiên khi triển khai

hệ thống, một máy chủ không nên chạy quá nhiều chức năng Vì khi máy chủ khi chạy quá nhiều chức năng trên nó có thể xảy ra xung đột, nên để đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định phải đầu tư rất nhiều máy chủ cho hệ thống Điều này dẫn đến chi phí đầu tư ban đầu cao và không linh hoạt trong khâu quản lý Công nghệ ảo hóa ra đời đã giải quyết tất cả các vấn đề trên

Ảo hóa là công nghệ cung cấp một lớp giao tiếp trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó Ý tưởng của công nghệ ảo hóa là phân chia “hệ thống vật lý” thành nhiều “hệ thống ảo” nhằm tiết kiệm các nguồn tài nguyên vật lý

và quản lý hệ thống một cách hiệu quả hơn Hệ thống ảo có thể là một máy tính (Host Virtualization), một hệ thống lưu trữ (Storage Virtualization) hoặc là một hệ thống mạng (Network Virtualization)

Ảo hóa không chỉ dừng lại ở việc ảo hóa một máy tính vật lý Ta có thể xây dựng cả một hạ tầng ảo thông qua các kết nối giữa các máy tính vật lý và thiết bị lưu trữ Khi

sử dụng ảo hóa, các nguồn tài nguyên có thể được phân phát một cách linh động hơn, có thể thay đổi theo nhu cầu của từng ứng dụng

Tiên phong cho công nghệ ảo hóa là hãng IBM với hệ thống máy ảo VM/370 được công bố vào năm 1972 Năm 1999, VMware đã giới thiệu phầm mềm ảo hóa đầu tiên của hãng là VMware Workstation trên nền tảng x86 Đến nay, VMware đã trở thành một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực ảo hóa

Hình 1: ví dụ về ảo hóa

Những lợi ích của ảo hóa:

 Giảm chi phí đầu tư: khi sử dụng ảo hóa, ta có thể chỉ cần đầu tư một máy

chủ vật lý hoạt động với đầy đủ các chức năng theo yêu cầu thay vì đầu tư nhiều máy chủ cho từng chức năng đó

 Dễ dàng quản lý và sử dụng: các máy chủ ảo sẽ được đặt tập trung trong một

hệ thống vật lý tạo sự thuận tiện cho người quản trị khi giám sát hệ thống Các máy chủ ảo cũng có thể dễ dàng di chuyển hoặc copy giữa các hệ thống vật

lý

 Dễ dàng nâng cấp: khi các máy chủ ảo yêu cầu sử dụng nguồn tài nguyên

lớn hơn(CPU, RAM… ) người quản trị có thể đáp ứng nhu cầu đó một cách nhanh chóng mà không làm ảnh hưởng tới hoạt động của máy ảo đó

1.1 Kiến trúc hệ thống ảo hóa

Hình 2: kiến trúc hệ thống ảo hóa

Cấu trúc của một hệ thống ảo hóa thường được chia thành 3 lớp chính như sau:

 Tài nguyên vật lý: có thể là một máy tính hoặc hệ thống lớn hơn bao gồm

nhiều máy tính liên kết với các nguồn tài nguyên lưu trữ tạo thành hạ tầng

ảo hóa toàn bộ Tài nguyên vật lý trong môi trường ảo hóa cung cấp tài nguyên cho hoạt động của các máy ảo hoạt động trên nó

 Hypervisor: là lớp giao tiếp trung gian giữa phần cứng máy tính với các

máy ảo Hypevisor có nhiệm điều khiển quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyên của máy ảo Hypervisor là nền tảng của một môi trường ảo hóa

Nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt nên các máy ảo có thể tận dụng tối đa hiệu suất phần cứng và quản lý dễ dàng hơn

 Virtual Machine: là một máy tính ảo nhưng có đủ các chức năng và hoạt

động giống với máy tính thật Mỗi một máy ảo cũng sẽ sở hữu phần cứng

ảo riêng của nó bao gồm CPU, memory, hard disk và card mạng Máy ảo

là một đơn vị hoạt động độc lập, không bị phụ thuộc vào các máy ảo khác

1.2 Hoạt động của ảo hóa

Nền tảng ảo hóa của VMware sử dụng các phần mềm như VMware Infrastructure

và VMware ESX Server để ảo hóa các nguồn tài nguyên phần cứng bao gồm CPU, memory, hard disk và card mạng tạo nền tảng để cài đặt các máy ảo có khả năng cài đặt hệ điều hành và các ứng dụng hoạt động như một máy thật

Ảo hóa của VMware hoạt động bằng cách chèn một lớp giao tiếp mỏng (Hypervisor) trực tiếp lên phần cứng của máy tính vật lý (Bare-Mental Hypervisor) hoặc hệ điều hành chủ (Hosted Architechture) Thông qua Hypervisor, người quản trị có thể quản lý và tùy ý cấp phát các nguồn tài nguyên cho máy ảo theo nhu cầu của hệ thống

1.3 Phân loại ảo hóa

1.3.1 Server virtualization (Ảo hóa máy chủ)

Kiến trúc máy chủ x86 hiện nay chỉ cho phép duy nhất một hệ điều hành hoạt động tại một thời điểm Ảo hóa máy chủ đã mở ra một phương thức mới giúp chạy nhiều hệ điều hành đồng thời trên cùng một máy chủ x86 bằng cách phân tách hệ điều hành và các ứng dụng ra khỏi phần cứng vật lý Sử dụng ảo hóa máy chủ, ta có thể chạy nhiều hệ điều hành độc lập cùng một lúc trên một máy chủ như các máy tính ảo, điều này tương đương với việc ta sẽ có nhiều máy chủ hoạt động cùng một lúc Mỗi một máy chủ ảo sẽ sử dụng nguồn tài nguyên riêng trên phần cứng vật lý Phần mềm ảo hóa sẽ phân phối tài nguyên cho các máy ảo

Ảo hóa nâng cao hiệu suất của các máy chủ x86 hiện nay Hầu hết các máy chủ bình thường đều hoạt động dưới 15% công suất gây lãng phí rất nhiều tài nguyên Với ảo hóa, máy chủ có thể hoạt động được gần hết công suất của nó giúp nâng cao tính hiệu quả, tiết kiệm tài nguyên và năng lượng

Hình 3: Ảo hóa máy chủ

Có hai hình thức ảo hóa máy chủ:

 Hosted Architechture: được cài đặt lên hệ điều hành của máy tính vật

lý và hoạt động như một ứng dụng bình thường

Hình 4: Hosted Architechture

 Bare-Mental (Hypervisor) Architechture: ở hình thức này, ảo hóa sẽ

được cài đặt và chạy trực tiếp trên phần cứng của máy tính vật lý Điều này giúp nó tiết kiệm tài nguyên và hoạt động linh hoạt hơn so với hình thức ảo hóa Hosted, giúp dễ dàng nâng cấp, hoạt động mạnh mẽ hơn và đạt hiệu suất cao hơn

Hình 5: Bare-Mental (Hypervisor) Architechture

1.3.2 Storage virtualization (Ảo hóa lưu trữ)

Thông thường hệ thống lưu trữ của doanh nghiệp bao gồm rất nhiều các thiết

bị vật lý khác nhau Công nghệ ảo hóa lưu trữ giúp tạo ra một nguồn lưu trữ duy nhất (dưới góc nhìn của các máy chủ và ứng dụng) từ các thiết bị vật lý riêng biệt đó Các thiết bị vật lý sẽ được kết nối với nhau thông qua các kết nối có tốc độ cao và được ảo hóa thành một thiết bị lưu trữ duy nhất Thiết bị lưu trữ ảo sẽ được phân chia lại và quản lý một các tập trung bằng một lớp ảo hóa gọi là Storage Hypervisor được chèn bởi phần mềm ảo hóa Storage Hypervisor có thể chạy trên nền tảng phần cứng vậy lý, trên máy ảo hoặc là trên cả hai Storage Hypervisor là một phần mềm giám sát và quản lý một cách tập trung, nó cung cấp một bộ điều khiển lưu trữ toàn diện và chức năng giám sát hệ thống vật lý nhằm cải thiện tính khả dụng, tốc độ và hiệu suất của chúng Công nghệ thường được dùng trong ảo hóa lưu trữ là SAN (Storage Area Network)

Hình 6: Storage Virtualization

Ảo hóa lưu trữ cung cấp một cách tốt hơn cho việc quản lý các nguồn tài nguyên lưu trữ, và mang đến cho doanh nghiệp nhiều lợi ích như:

 Cải thiện đáng kể nguồn việc sử dụng nguồn tài nguyên lưu trữ

 Quản lý lưu trữ linh hoạt

 Tận dụng được ổ cứng của các thiết bị hiện có

 Dễ dàng nâng cấp mở rộng quy mô của hệ lưu trữ

 Cung cấp hệ thống lưu trữ an toàn, ổn định, hiệu năng cao

1.3.3 Network virtualization (Ảo hóa mạng)

Mạng ảo được coi như một bản sao hoàn chỉnh của một mạng vật lý dưới dạng một phần mềm Mạng ảo sở hữu đầy đủ mọi tính năng như mạng vật lý và hoạt động không phụ thuộc vào phần cứng Các thành phần mạng trong cơ sở

hạ tầng mạng như switch, card mạng, port, router, firewall, load balancer… được ảo hóa một cách linh động Các máy ảo có thể kết nối với nhau thông qua switch ảo tương tự như khi hoạt động trên thiết bị thật Các switch ảo cũng hỗ trợ VLAN để có thể hoạt động tương thích với nhiều thiết bị mạng khác

Các máy ảo có thể được cung cấp một hoặc nhiều card mạng ảo mà không bị giới hạn số lượng card trên máy Cách thức cài đặt card mạng ảo cũng được thực hiện dễ dàng Switch ảo có thể hỗ trợ tốc độ truyền tin theo chuẩn Gigabit Ethernet (1000Mbps) giúp cho việc giao tiếp giữa các máy ảo diễn ra nhanh chóng

Hình7: ảo hóa mạng

1.3.4 Desktop Virtualization

Desktop Virtualization là công nghệ thường được các doanh nghiệp sử dụng Server trong hệ thống sẽ lưu trữ toàn bộ dữ liệu, ứng dụng, chương trình và tài liệu cần thiết cho công việc của nhân viên Các máy tính ảo sẽ được xây dựng trên server, mỗi nhân viên sẽ được cấp một máy ảo và làm việc trên nó Nhân viên có thể làm việc trên máy ảo từ xa bằng cách dùng một máy tính khác hay cũng có thể là các thiết bị di động như điện thoại, tablet để truy cập

và làm việc trên máy ảo Để làm việc, nhân viên không cần phải có một máy tính cấu hình cao, mọi hoạt động xử lý dữ liệu đều được thực hiện trên server Lợi ích của công nghệ Desktop Virtualization:

 Tăng khả năng hoạt động liên tục và linh hoạt của hệ thống

 Cho phép người dùng truy cập từ xa tại bất cứ nơi nào có thể kết nối tới hệ thống

 Giúp lưu trữ dữ liệu tập trung, dễ quản lý

 Giảm chi phí đầu tư thiết bị cho các doanh nghiệp

Hình 8: Desktop Virtualization

1.3.5 Application Virtualization (Ảo hóa ứng dụng)

Ảo hóa ứng dụng là một trong các công nghệ nền tảng của điện toán đám mây,

nó cho phép chúng ta có thể tách rời mối liên kết giữa ứng dụng và hệ điều hành và phân phối lại các ứng dụng cho phù hợp với nhu cầu của user Khác với phương thức truyền thống, khi áp dụng ảo hóa ứng dụng, người dùng không cần phải cài đặt trực tiếp lên thiết bị nhưng vẫn có thể sử dụng được ứng dụng bình thường Xét về phương diện người dùng, các ứng dụng hoạt động giống hệt như đang được xử lý trực tiếp ngay trên thiết bị của họ Các ứng dụng thực ra đã được cài đặt và ảo hóa trên máy chủ và người dùng sẽ truy cập ứng dụng thông qua môi trường internet Ảo hóa ứng dụng là công nghệ nền tảng để phát triển điện toán đám mây

Lợi ích của công nghệ ảo hóa ứng dụng:

 Các ứng dụng được cài đặt và chạy trực tiếp trên máy chủ nên tốc độ

ổn định và không phụ thuộc vào cấu hình của thiết bị người dùng

 Có thể chạy các ứng dụng từ xa thông qua kết nối internet

 Dữ liệu của ứng dụng được đảm bảo an toàn hơn do được lưu trữ tại server

2 VMWARE VSPHERE 5.x

2.1 Giới thiệu VMware vSphere 5.x

VMware vSphere là một nền tảng hàng đầu dành cho lĩnh vực ảo hóa giành cho các doanh nghiệp vSphere cho phép xây dựng hạ tầng điện toán đám mây Nó là

một tập hợp gồm rất nhiều các bộ ứng dụng ảo hóa cho các doanh nghiệp mà nền tảng ESXi là cốt lõi

VMware vSphere giúp nâng cao các tính năng của ảo đổng thời có thể biến datacenter thành một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây đơn giản và cho phép các doanh nghiệp có thể cung cấp các dịch vụ linh hoạt và tin cậy hơn vSphere ảo hóa và tập trung các tài nguyên phần cứng vật lý thành một khối sau đó phân chia ra tùy theo nhu cầu của hệ thống

 User Access Control: cho phép người quản trị có thể tạo và cấp quyền

cho các user trong hệ thống

 Core Services: chứa tất cả các dịch vụ để quản lý một datacenter như

o VM provisioning: cho phép tạo máy ảo

o Host and VM Configuration: cho phép cấu hình Host và máy ảo

o Resource and VM Inventory Management: quản lý toàn bộ hạ tầng tài nguyên và máy ảo

o Statistics and logging: ghi log và thống kê performance của tài nguyên hệ thống bằng cách thu thập thông tin của các đối tượng (Host, VM, Storage, Cluster)

o Alarm and Event Managerment: theo dõi và cảnh báo tới người quản trị khi có một sự kiện diễn ra trong hệ thống Cho phép cấu hình ngưỡng và các điều kiện để phát đi cảnh báo

o Task Scheduler: lập lịch cho các hoạt động của hệ thống

o vApp: cho phép tạo ứng dụng ảo

 Plug-in: là các phần mềm mở rộng để tích hợp vào vCenter nhằm cung

cấp thêm tính năng cho vCenter Server Các loại plug-in như:

o vCenter Storage Monitoring: hiển thị đồ thị kết nối giữa các hệ thống lưu trữ trong vCenter Server đồng thời đưa ra thông tin của

o Data recovery: là giải pháp backup và restore các máy ảo

 vCenter Server Interface: cung cấp các giao diện quản lý các thành

phần như

o ESXi Server Management: quản lý ESXi host

o VMware vShere API :quản lý client và các ứng dụng thử 3

o Active Directory Interface : kết nối tới hệ thống AD

o Database Interface: kết nối tới các hệ thống database

2.2.2 Lớp giao giao diện

Người quản trị có thể truy cập vào hệ thống vSphere thông qua vSphere

Client, vSphere Web Client, Command-line, Terminal Service(Putty)

Trong đó người dùng có thể truy cập vào hệ thống bằng giao diện đồ họa qua

vSphere Client và vSphere Web Client, cả 2 đều có thể truy cập tới vCenter hoặc Host

2.2.3 Lớp ảo hóa

Lớp ảo hóa là tập hợp của các thành phần tài nguyên về Compute, Storage, Network Mỗi thành phần sẽ có những đơn vị được định nghĩa riêng

 Compute: Host, Cluster, Resource Pools

 Network: vStandard Switch, vDistribute Switch, vShield and Network security

 Storage: Datastore, Datastore Cluster, VMFS, NFS

Khái niệm Resource Pool

Hình 11: Resource Pool

Sau khi đã tạo ra một Cluster, lượng tài nguyên của hệ thống bao gồm CPU

và RAM được gộp lại thành một khối logic Dựa vào các nhu cầu sử dụng riêng mà có thể phân phối thành nhiều Resource pool nhỏ

Resource pool có thể được cấp phát linh hoạt dựa vào nhu cầu thay đổi theo thời gian chứ không cố định

NETWORK

Kiến trúc của virtual network trong vSphere giống hoàn toàn với kiến trúc của network trong môi trường vật lý Các máy ảo cũng có thể sở hữu một hoặc nhiều card mạng ảo (virtual NIC) Trong vSphere có 2 loại switch là vStandard Switch và vDistributed Switch Mỗi loại switch đều sở hữu chức năng riêng Trong mô hình thực tế, thường kết hợp cả hai loại để tận dụng các tính năng của chúng

vSphere Standard Switch (VSS)

 vNIC: là card mạng ảo của máy ảo Mỗi máy ảo có thể có một hoặc

nhiều card ảo, các card ảo cũng có địa chỉ IP và MAC như card vật lý

 vSphere Standard Switch: các card mạng của máy ảo trong mỗi host

sẽ được kết nối tới vSphere Standard Switch của host đó Liên lạc giữa các máy ảo trong một host sẽ được chuyển mạch bằng vSphere Standard Switch Mỗi host chỉ có duy nhất một vSphere Standard Switch

 Phisical Network Adapter: là card vật lý chứa trong các host Các

card mạng của máy ảo kết nối với Phisical Network Adapter thông qua vStandard Switch để có thể liên lạc được với các máy bên ngoài host vStandard có thể kết nối tới một hoặc nhiều card vật lý để có thể chia tải hoặc dự phòng trong trường hợp có card bị hỏng

 Port group: là một khái niệm trong vStandard Switch Các port có

thể được nhóm lại thành một group (Port group) Một vStandard Switch có thể có một hoặc nhiều port group Chỉ các máy ảo trong cùng một port group mới có thể liên lạc được với nhau Người quản trị có thể dựa vào port group để cấu hình các chính sách, cơ chế bảo mật, quản lý traffic, performance…

Hình 12: vSphere Standard Switch

vSphere Distributed Switch (VDS): nếu vStandard Switch chỉ có tác dụng

chuyển mạch trong nội bộ của một host Thì Distributed Switch cho phép kết nối các host ESXi lại với nhau

Hình 13: vSphere Distributed Switch

 VDS được tạo ra chỉ để quản lý và phân chia traffic chủ yếu như: vMotion, iSCSI, Management Traffic, NFS, VM traffic, HA… từ đó

có thể cấu hình độ ưu tiên băng thông của mỗi loại traffic khác nhau

 Distributed Port Group: cũng tương tự như port group trong VSS Các port trong VDS có thể được nhóm lại với nhau Chỉ các máy ảo trong Distributed Port Group mới có thể liên lạc được với nhau

 VDS có các tính năng như Private VLANs, Traffic Shapping…

STORAGE

Hình 14: cấu trúc Storage

Storage về cơ bản bao gồm những thành phần chính sau:

 Datastore: là một khái niệm logic, nó bao gồm một hoặc nhiều thiết

bị lưu trữ vật lý, các thiết bị lưu trữ này sẽ được gộp lại thành một datastore đại diện duy nhất Datastore như một lớp trung gian giữa các máy ảo và thiết bị lưu trữ, giúp giảm độ phức tạp về vấn đề giao tiếp

 Datastore Cluster: nhiều datastore gộp lại thành một datastore

cluster Mục đích của datastore cluster là giúp cân bằng tải giữa các datastore khi chạy các tính năng như Storage I/O…

 VMFS volumes: là hệ thống File System của datastore được VMware

định nghĩa riêng Trong một VMFS volume có thể chứa nhiều loại LUNs đĩa như DAS SCSI, FC SAN, iSCSI hoặc ổ đĩa local của host VMFS volume có thể được mở rộng dung lượng mà không làm gián đoạn hệ thống Khi có một LUN nào bị sự cố thì chỉ có những máy ảo trong LUN đó bị ảnh hưởng mà không làm ảnh hưởng tới các máy ảo trên các LUN khác

 NFS: là File system trên NAS và NAS được gọi là NFS Server Các

ESXi host kết nối tới NFS Server bằng giao thức NFS NFS Server cũng có đầy đủ tính chất như VMFS và cũng cho phép vMotion giữa

2 ESXi host dùng chung NFS Storage Server

2.3 Các thành phần trong VMware vSphere 5.x

2.3.1 VMware vSphere ESXi

Thành phần chính của vSphere là hypervisor, nó là một lớp ảo hóa hoạt động như một nền tảng phục vụ có các thành phần còn lại của vSphere VMware

có hai hình thức hypervisor là VMware ESX và VMware ESXi Kể từ phiên bản VMware vSphere 5 trở đi, vSphere chỉ hỗ trợ VMware ESXi Hai hình thức hypervisor này tương đối giống nhau, chúng sử dụng chung một công cụ

ảo hóa cốt lõi, hỗ trợ tập hợp các tính năng ảo hóa như nhau, thừa hưởng các licenses như nhau nhưng điểm khác biệt của hai hình thức này là kiến trúc của lớp ảo hóa

Trong VMware ESX, VMware sử dụng Linux-derived Service Console(còn gọi là Consol Operation System - COS) để cung cấp một môi trường mà thông qua đó người dùng có thể tương tác với hypervisor COS có trác nhiệm đưa

ra các phương thức khác nhau để giao tiếp với các hệ thống máy chủ ESX như telnet/ssh, web interface, direct consol access FTP COS cũng cung cấp khả năng chứng thực cho người dùng Các ứng dụng của nhà cung cấp thứ 3 sẽ được cài đặt và hoạt động trên COS

Hình 15: Kiến trúc VMware ESX

VMware ESXi là một hypervisor thế hệ mới của VMware Không giống như VMware ESX, VMware ESXi được cài đặt và hoạt động không cần COS Điều đó làm cho ESXi trở nên nhẹ hơn rất nhiều so với ESX Mặc dù không

có COS nhưng VMware ESXi đều hỗ trợ tất cả các tính năng ảo hóa như của VMware ESX Tất cả các ứng dụng của bên nhà cung cấp thứ ba như hardware dirver và hardware monitoring sẽ được cài đặt và hoạt động trên Vmkernel Chỉ những ứng dụng của bên thứ ba được VMware xác nhận bằng chữ ký số thì mới được hệ thống chấp nhận, nhằm giúp tăng khả năng an toàn của hệ thống

Hình 16: Kiến trúc VMware ESXi

Bảng sau thể hiện hỗ trợ tối đa của các phiên bản VMware ESXi 5.1 và VMware ESXi 5.5

Component VMware ESXi 5.1

Maximum

VMware ESXi 5.5 Maximum

Physical CPUs per host 160 320

Physical RAM per host 2TB 4TB

Virtual CPU per host 2048 4096

Max Size of Virtual RDM 2TB 62TB

2.3.2 VMware vCenter Server

vCenter cung cấp những công cụ cho các tính năng nâng cao của vSphere vMotion, vSphere Distributed Resource Scheduler, vSphere High Availability, và vSphere Fault Tolerance

Ngoài những tính năng trên, sử dụng vCenter Server để quản lý các host ESXi thực hiện các tính năng sau:

 Enhanced vMotion Compatibility (EVC): tính năng này dùng để đảm

bảo khả năng tương thích giữa máy ảo và phần cứng vật lý khi di chuyển máy ảo giữa các phần cứng vật lý khác nhau về loại CPU Ví dụ muốn chuyển một máy ảo trên phần cứng chạy CPU của Intel sang một máy chủ đang chạy CPU của AMD, EVC sẽ giúp máy ảo hoạt động bình thường khi chuyển đổi giữa 2 thiết bị phần cứng này

 Host profile: cho phép người dùng tạo ra các chuẩn cấu hình cho các

host VMware ESXi, để tự động hóa cấu hình và đơn giản hóa quản lý hoạt động của hệ thống lớn và giảm nguy cơ cấu hình sai

 Storage I/O Control: cung cấp độ ưu tiên cho các máy ảo đang hoạt

động trong một nhóm VMware vSphere host có thể truy cập tới hệ thống lưu trữ ngoài bằng cách sử dụng Quality of Service (QoS) Nó giúp cho các ứng dụng quan trọng có thể đảm bảo được lưu lượng truy cập tới hệ thống lưu trữ kể cả lúc tắc nghẽn

 vSphere Distributed Switches(VDS): cung cấp một giao diện quản lý

tập trung từ đó người dùng có thể cấu hình, giám sát và quản lý các mạng ảo trên máy ảo

 Network I/O control(NIOC): được sử dụng để cấu hình những quy

định và chính sách ở cấp máy ảo để đảm bảo cho các ứng dụng quan trọng trong máy ảo luôn luôn có thể truy cập được tài nguyên của hệ thống NIOC giám sát hệ thống, ngay khi có tắc nghẽn sảy ra nó sẽ tự

động chuyển đổi độ ưu tiên truy cập cho các ứng dụng quan trọng lên mức cao nhất theo quy định của người dùng

 vSphere Storage DRS: cung cấp chức năng sắp xếp máy ảo và cân

bằng tải sự trên I/O và yêu cầu dung lượng

Hình 17: VMware vCenter

2.3.3 vSphere Update Manager

vSphere Update Manager là một plug-in cho vCenter Server giúp tự động update các bản vá cho host ESXi, đảm bảo cho các host ESXi luôn hoạt động với phiên bản update mới nhất vSphere Update Manager cung cấp những chức năng sau:

 Rà soát kiểm tra để xác định những hệ thống chưa được cập nhập

 Tổ chức và lên lịch update cho các site ở xa

 Tự động cài đặt các bản vá lỗi cho host ESXi

 Tích hợp đầy đủ với các tính năng khác của vSphere như Distributed Resource Scheduler

Hình 18: vSphere Update Manager

2.3.4 VMware vSphere Client và vSphere Web Client

vCenter cung cấp công cụ quản trị tập trung cho các host ESXi, người dùng

có thể quản lý các host ESXi thông qua hai công cụ vSphere Client và vSphere Web Client vSphere Client có đầy đủ tất cả các chức năng quản lý, nhưng đối với vSphere Web Client chỉ hỗ trợ một số chức năng cơ bản

 Ứng dụng cài đặt cục bộ

 Chạy trên hệ điều hành

Windows

 Có thể kết nối tới vCenter

Server hoặc kết nối trực tiếp

vSphere Client sử dụng VMware API để truy cập tới vCenter Server Sau khi người dùng xác thực, một tiến trình sẽ được khởi động trên vCenter Server, người dùng dựa trên đó để quản lý tài nguyên và các máy ảo dựa theo quyền của người dùng trên hệ thống Để cấu hình máy ảo, đầu tiên vSphere Client

sử dụng VMware API kết nối tới vCenter Server Sau đó vSphere Client sẽ kết nối tới máy ảo muốn điều khiển thông qua vCenter

Người dùng sử dụng vSphere Web Client để truy cập tới vCenter bằng cách

sử dụng một Web Browser vSphere Web Client sử dụng VMware API để làm giao tiếp trung gian giữa browser và vCenter Server

Hình 19: vSphere Client và vSphere Web Client

2.3.5 VMware vShield Zones

VMware vShield Zones là một firewall ảo được thiết kế để bảo vệ các máy ảo

và phân tích lưu lượng mạng trong mạng ảo của của VMware Người dùng có thể áp dụng những chính sách bảo mật lên một nhóm các máy ảo, các chính sách này vẫn được duy trì ngay khi các máy ảo di chuyển giữa các host sử dụng vSphere vMotion và vSphere DRS Các tính năng chính của vShield Zones như:

 Firewall protection: vSphere Zone cung cấp tính năng Firewall protection trên switch ảo bằng cách sử dụng những quy tắc như allow hoặc block các port, giao thức hoặc hướng traffic

 Traffic analysis: tất cả lưu lượng mạng đi qua vShield đều được kiểm tra Tất cả các thông tin trên source, destination, hướng và dịch vụ của các gói tin đều được tập hợp lại trên vShield Manager Người quản trị

sẽ sử dụng các thông tin trên trong trường hợp troubleshooting sự cố, kiểm tra những truy cập khả nghi, và để tạo các access rule

 Virtual Machine Discovery: vShield thu thập và xây dựng một bản tóm tắt của các máy ảo bao gồm OS, ứng dụng, open port trên mỗi máy ảo Quá trình thu thập có thể được chạy theo yêu cầu hoặc theo lịch của người quản trị Các thông tin đã thu thập và phân tích có thể được sử dụng để cấu hình firewall

Hình 20: VMware vShield Zones

2.3.6 VMware vCenter Orchestrator

VMware vCenter Orchestrator là một công cụ tự động hóa quy trình làm việc được tự động cài đặt trên vCenter Sử dụng vCenter Orchestrator, người quản trị có thể xây dựng một quy trình làm việc tự động cho một loạt các công việc

có sẵn trên vCenter Server vCenter Orchestrator trở nên mạnh mẽ hơn nhờ

hỗ trợ nhiều plug-in để mở rộng thêm các chức năng như Microsoft Active Directory, Cisco’s Unified Computing System(UCS),và VMware vCloud Director

Hình 21: cấu trúc VMware Orchestrator

2.3.7 vSphere Virtual Symmetric Multi-Processing

vSphere Virtual Symmetric Multi-Processing (vSMP hoặc Virtual SMP) là một phương thức tương tự như SMP(Symmetric Multi-processing), nó cho phép người dùng có thể sử dụng nhiều vi xử lý bên trong một máy tính ảo vSMP có thể kết hợp với xử lý đa luồng để quản lý đa tác vụ theo nhu cầu của người dùng

2.3.8 vSphere vMotion and Storage vMotion

vSphere vMotion

vSphere vMotion là một chức năng của ESXi và vCenter Server, nó cho phép người dùng có thể di chuyển trực tiếp một máy ảo đang hoạt động từ server vật lý này tới một server vật lý khác nhưng không cần phải ngưng hoạt động của máy ảo đó Quá trình di chuyển giữa các server vật lý không tốn thời gian downtime và các kết nối mạng tới máy ảo cũng không bị gián đoạn vMotion

là công nghệ then chốt được ứng dụng rất nhiều trong các hện thống data center

Hình 22: vMotion

Trong trường hợp một server vật lý trong hệ thống bị lỗi phần cứng và cần được sửa chữa, người quản trị có thể dễ dàng di chuyển các máy ảo qua một server khác bằng vMotion để thực hiện việc bào trì Sau khi bảo trì xong, các máy ảo sẽ được di chuyển trở lại vị trí của server ban đầu vMotion còn được

sử dụng để di chuyển các máy ảo trong trường hợp các máy ảo yêu cầu nguồn tài nguyên lớn hơn, và server vật lý không đủ tài nguyên để cung cấp cho các máy ảo

Tiến trình di chuyển máy ảo sử dụng vSphere vMotion trải qua các bước sau:

 Bước 1: bộ nhớ của máy ảo được copy từ source host tới target host Người sử dụng vẫn có thể tiếp tục truy cập tới máy ảo và bộ nhớ của máy ảo trên source host Một danh sách những thay đổi của bộ nhớ của máy ảo sẽ được lưu lại trong một memory bitmap trên source host

 Bước 2: sau khi bộ nhớ copy trong lần 1 được copy hết thì máy ảo sẽ tạm dừng lại trong một khoảng thời gian ngắn và nhanh chóng copy hết phần bộ nhớ thay đổi dựa trên memory bitmap được lưu trong quá trình vMotion qua target host

 Bước 3: sau khi bộ nhớ được copy hết, máy ảo sẽ được khởi tạo và bắt đầu hoạt động trên target host Reverse Address Resolution Protocol(RARP) sẽ thông báo cho các máy ảo khác trong mạng địa chỉ của máy ảo vừa được copy

 Bước 4: các truy suất tới máy ảo này sẽ được gửi tới target host thay vì source host

vSphere Storage vMotion

Tương tự như vSphere vMotion, vSphere Storage vMotion là một thành phần của VMware vSphere cung cấp một giao diện trực quan cho việc chuyển đổi trực tiếp các ổ đĩa và tập tin cấu hình của máy ảo từ storage này sang storage khác mà vẫn đảm bảo hoạt động liên tục của máy ảo trên cùng một host Storage vMotion di chuyển ổ đĩa trên máy ảo từ một share storage này sang một share storage khác nhưng không tốn thời gian downtime Storage vMotion giúp đơn giản hóa và di chuyển các ổ đĩa trở nên chủ động hơn, tăng hiệu năng lưu trữ của máy ảo và giải phóng những dung lượng của share storage

Storage vMotion thường được sử dụng trong các trường hợp bảo dưỡng, phòng ngừa cho các khối lưu trữ Nó cũng hay được sử dụng khi thêm một khối lưu trữ mới vào hệ thống Cách thức di chuyển được thực hiện rất đơn giản và trực quan, nó làm giảm khối lượng công việc và thời gian cho người quản trị

Hình 23: Storage vMotion

Ở phiên bản vSphere 4.1, Storage vMotion sử dụng công nghệ Changed Block Tracking (CBT) để di chuyển các ổ đĩa ảo CBT hoạt động tương tự như Memory Bitmap của vMotion, lần đầu tiên nó sẽ copy toàn bộ ổ đĩa đến target storage, sau đó tiếp tục copy những thay đổi trong quá trình Storage vMotion Nhưng công nghệ này thường xảy ra một số vấn đề khi có một lượng lớn lưu lượng I/O trên máy ảo nguồn Để khắc phục tình trạng đó, Storage vMotion trong vSphere 5 sử dụng công nghệ Mirror Driver và VMkernel Datamover Hoạt động của Storage vMotion trong vSphere 5 thực hiện qua các bước sau:

 Bước 1: các dữ liệu trên ổ đĩa của máy ảo được copy hết từ source datastore sang target datastore bởi Datamover

 Bước 2: một “Shadow” của máy ảo được tạo ra trên target datastore, nhưng

nó vẫn trong trạng thái không hoạt động, chờ cho tới khi ỗ đĩa được copy xong Trong lúc đó, Mirror Driver sẽ được khởi động để ghi lại những block đã được copy

2.3.9 vSphere Distributed Resource Scheduler

vSphere Distributed Resource Schesuler (vSphere DRS) cơ bản là một hệ thống lập lịch trình phân phối tài nguyên và cân bằng tải giữa các ESXi host Đây là một tính năng vô cùng hữu ích, nó làm cho vMotion có ý nghĩa hơn khi cho phép ứng dụng vMotion trong việc câng bằng tải của hệ thống một cách tự động hóa mà không cần quá nhiều thao tác từ phía con người

Hình 24: vSphere Distributed Resource Scheduler

vSphere DRS có 4 tính năng chính sau:

 Phân tích và khởi tạo máy ảo tại host thích hợp nhằm đảm bảo cân bằng

 Quản lý nguồn năng lượng của hệ thống

Trong DRS có một chức năng quản lý nguồn năng lượng của hệ thống gọi là Distributed Power Management (DPM) Chức năng chủ yếu của DPM là kiểm tra nguồn năng lượng của hệ thống và di chuyển các máy

ảo khỏi host không sử dụng và tắt các host này nhằm tiết kiệm nguồn tài nguyên

Khi được kích hoạt, DPM sẽ đối chiếu công suất của các host trong cluster và yêu cầu của các máy ảo trong cluster đó Dựa trên kết quả so sánh đó, DPM sẽ đưa ra đề suất hoặc tự động quyết định triển khai các giải pháp giúp giảm thiểu tiêu thụ điện năng của cluster

 Thiết lập quy tắc cho các mối quan hệ máy ảo

Trong thực tế vì một vài lý do như hiệu suất, băng thông… mà người quản trị sẽ tạo ra các nhóm các máy ảo và đưa ra một số quy tắc nhất định cho các nhóm máy ảo này DRS cũng sẽ quản lý phân phối tài nguyên cho các nhóm máy ảo này

2.3.10 vSphere Storage DRS

Tương tự như vSphere DRS, vSphere Storage DRS cũng là một tính năng mới trong vShere 5, lấy ý tưởng của DRS để áp dụng vào quản lý lưu trữ Hoạt động của DRS giúp cân bằng tải CPU và Memory sử dụng trong một cluster của các ESXi host, Storage DRS giúp cân bằng dung lượng và hiệu suất của

hệ thống lưu trữ trên một cụm datastore bằng cách ứng dụng Storage vMotion vSphere Storage DRS có 3 chức năng chính sau:

 Thiết lập vị trí lưu trữ ban đầu

Khi tạo một máy ảo, người dùng sẽ chỉ định đặt máy ảo vào một cụm datastore nhất định, và Storage DRS tự động phân tích không gian lưu trữ và độ trễ I/O của các datastore trong cụm datastore đó sau đó đặt các

ổ đĩa ảo của máy ảo vừa tạo vào một datastore thích hợp trong cụm datastore đó Việc này giúp giảm áp lực của người quản trị trong việc chỉ định khu vực lưu trữ các ổ đĩa ảo trên cụm datastore

 Đề nghị di chuyển khi có hiện tượng quá tải

Storage DRS cung cấp chức năng giám sát không gian lưu trữ và độ trễ I/O của các thiết bị lưu trữ, khi không gian lưu trữ đã sử dụng và độ trễ vượt quá quy định thì nó có thể đưa ra đề suất hoặc tự động triển khai những chính sách được quy định sẵn Ngưỡng giới hạn mặc định của không gian lưu trữ đã sử dụng là 80% và độ trễ là 15ms Người quản trị cũng có thể thay đổi các thông số theo nhu cầu riêng

 Thiết lập quy định các mối quan hệ

Tương tự như chức năng của DRS, Storage DRS cũng cung cấp chức năng nhóm các ổ đĩa lại với nhau dựa trên một số tiêu chí nhất định, sau

đó có thể áp đặt các quy tắc lên nhóm ổ đĩa này

2.3.11 Storage I/O Control and Network I/O Control

Khi giám sát một hệ thống, nếu chỉ kiểm tra và kiểm soát việc phân bổ CPU và nguyên bộ nhớ thôi thì sẽ không đủ để đảm bảo sự hoạt động ổn định của hệ thống Lưu lượng I/O cũng rất quan trọng, có 2 loại I/O chính trong hệ thống

là Storage I/O và Network I/O Kể từ vSphere 4.1 trở đi, VMware đã bổ sung tính năng Storage I/O Controll (SIOC) và Network I/O Control (NIOC) Được giới thiệu ở vSphere 4.1, SIOC trong vSphere 5 được cải tiến khi hỗ trợ lưu trữ dữ liệu NFS SIOC được sử dụng trong Storage DRS để kiểm soát độ trễ và tắt nghẽn của các đường truyền dữ liệu Khi phát hiện có dấu hiệu tắt nghẽn xảy ra và độ trễ dữ liệu vượt quá mức giới hạn quy định, nó sẽ áp đặt một số thiết lập cho đường truyền đó Khi không còn tắt nghẽn SIOC sẽ loại bỏ những cấu hình đã áp đặt lên đường tuyền đó SIOC cũng cho phép người quản trị cấu hình các giá trị ưu tiên lên từng đường truyền dữ liệu dựa trên nhu cầu riêng

Cũng gần giống với SIOC, NIOC được đưa ra để giám sát và điều khiển quá trình truyền thông tin trên các NIC vật lý Chức năng chính của NIOC cũng là phân vùng băng thông mạng vật lý giữa các loại lưu lượng mạng khác nhau Ví

dụ, người quản trị phải đảm bảo được độ trễ tối thiểu khi thực hiện vMotion và cũng có thể ngăn chặn các hoạt động vMotion làm ảnh hưởng đến mạng

2.3.12 Profile-Driven Storage

Với Profile-Driven Storage, một tính năng mới trong vSphere 5, người quản trị có thể sử dụng khả năng lưu trữ và profile lưu trữ của các máy ảo để đảm bảo những máy ảo này đang được cung cấp những nhu cầu cần thiết từ hệ thống lưu trữ như công suất, hiệu suất, tính sẵn sàng và dự phòng Profile-Driven Storage được xây dựng trên hai thành phần chính sau:

 Khả năng lưu trữ (Storage capabilities)

 Hồ sơ lưu trữ của máy ảo (VM storage profile)

Khả năng lưu trữ có thể được cung cấp bởi mảng lưu trữ hoặc được định nghĩa bởi người quản trị Khả năng lưu trữ đại diện cho những thuộc tính khác nhau của giải pháp lưu trữ

Hồ sơ lưu trữ máy ảo xác định các yêu cầu lưu trữ cho một máy ảo và ổ đĩa ảo của chúng Người dùng tạo ra hồ sơ lưu trữ máy ảo bằng cách chọn các khả năng lưu trữ để các máy ảo hoạt động

2.3.13 vSphere High Avaibility (HA)

Trong môi trường không có ảo hóa, nếu một máy chủ đang hoạt động nhưng đột nhiên bị down đồng nghĩa với các dịch vụ máy chủ đó cung cấp cũng bị gián đoạn Việc khắc phục sự cố để cho máy chủ hoạt động lại cũng tốn không

ít thời gian Như vậy hệ thống chưa có tính sẵn sàng cao

Hình 25: vSphere High Availability

vSphere cung cấp một tính năng giúp hệ thống có thể chịu lỗi cao hơn đó là vSphere High Availability vSphere High Availability là tính năng nâng cao

sự sẵng sàng cho các máy ảo trong hệ thống Khi có một máy ảo trong hệ thống bị sự cố, thì HA sẽ sử dụng vMotion để di chuyển các máy ảo sang một ESXi host thích hợp khác Điều đó giúp cho các dịch vụ mà hệ thống cung cấp không bị ảnh hưởng, nâng cao tính sẵn sàng cho hệ thống

2.3.14 vSphere Fault Tolerance

Cũng có mục đích gần giống với HA, vSphere Fault Tolerance giúp nâng cao tính chịu lỗi của hệ thống Nhưng Fault Tolerance đảm bảo cho các máy ảo khi host có vấn đề mà vẫn đảm bảo được dữ liệu transaction hoặc các kết nối không

bị mất đi

Cơ chế hoạt động của Fault Tolerance khác với HA, nó sẽ tạo thêm một bản sao của máy ảo trên một host khác, cả 2 bản chính và bản sao của máy ảo đều hoạt động song song với nhau Các dữ liệu đều được copy sang cả 2 máy

Trong trường hợp host chứa một trong hai máy đó bị lỗi thì máy các dịch vụ

mà máy ảo đó cung cấp sẽ vẫn hoạt động bình thường như không có vấn đề gì xảy ra

Hình 26: vSphere Fault Tolerance

2.3.15 vSphere Storage APIs for Data Protection and VMware Data Recovery

3 TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ẢO HÓA VSPHERE 5

3.1 Cài đặt ESXi Host

Giao diện khởi động cài đặt ban đầu của VMware ESXi

Sau khi hộp thoại Welcome xuất hiện, nhấn Enter để tiếp tục

Hộp thoại End User License Agreement xuất hiện, nhân F11 để tiếp tục

Sau đó máy yêu cầu chọn ổ đĩa để cài đặt ESXi, chọn vào ổ đĩa muốn cài đặt và nhấn Enter

Chọn kiểu bàn phím và nhấn Enter

Nhập password của Root, sau đó nhấn Enter

Hộp thoại Confirm Install xuất hiện, nhấn F11 để bắt đầu cài đặt

Quá trình cài đặt đang diễn ra

Sau khi hoàn thành quá trình cài đặt, nhấn Enter để khởi động lại

Sau khi khởi động lại, giao diện hoàn chỉnh của một ESXi Host sẽ như hình dưới

Để cấu hình các thông số cơ bản, nhấn F2

Hộp thoại Authentication Required hiện ra, điền Login Name và Password

Cấu hình địa chỉ IP và DNS cho ESXi Host

Chọn Configure Management Network

Để cấu hình địa chỉ cho ESXi Host, chọn IP Configuration

Đặt địa chỉ IP tĩnh cho ESXi Host Sau đó nhận Enter

Để cấu hình DNS cho ESXi Host, chọn DNS Configuration

Sau đó điền địa chỉ IP DNS server muốn trỏ đến

3.2 Cài đặt vSphere client và quản lý Host bằng vSphere client

3.2.1 Cài đặt vSphere client

Khởi động bộ cài đặt VMware vSphere, chọn VMware vSphere Client, sau

đó nhấn Install

Cửa sổ Welcome xuất hiện, nhấn Next

Khi xuất hiện cửa sổ End User License Agreement, chọn vào mục I accept

the term in… , sau đó nhấn Next

Tiếp theo, chọn thư mục lưu trữ sau đó nhấn Next

Nhấn Install để bắt đầu quá trình cài đặt

3.2.2 Kiểm tra ESXi Host

Bước 1: Kết nối vSphere Client tới Host

Khởi động vSphere Client, sau đó điền địa chỉ IP và username/password để kết nối tới host

Giao diện vSphere client sau khi đăng nhập vào ESXi Host

Bước 2: Kiểm tra các thông tin tổng quan của host

Từ cửa sổ vSphere Client chọn tab Summary để xem thông tin của tổng quan

của host

Bước 3: Kiểm tra cấu hình phần cứng của Host

Chọn tab Configuration, trạng thái của phần cứng sẽ hiện lên màn hình