Ảo Hóa Với Vmware ESX Server và Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ

Ảo Hóa Với Vmware ESX Server và Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ

Lời cảm ơn

Sau gần 3 tháng nỗ lực tìm hiều và thực hiện,luận văn “ Công Nghệ ẢoHóa” đã được hoàn thành,ngoài sự cố gắn hết mình của bản thân ,chúng tôi cònnhận 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 ngườiluôn 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 ThuậtCông Nghệ truyền đạt nhiều kinh nghiệm và kiến thức quý báo cho chúng em trongsuốt quá trình học tập.Đặc biệt chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy LêMạnh Hải và các thầy cô trong khoa công nghệ thông tin đã tận tình giúp đỡ chúngem 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 trongquá 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 sẽkhông tránh khỏi những sai sót.Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm vàđóng góp,chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và bạn bè

TP Hồ Chí Minh ,Ngày… Tháng… Năm 2010Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay,nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh Cùng với nó là sự tiếnbộ vượt bậc của nền khoa học công nghệ,đặc biệt là công nghệ thông tin Máy tínhđã giúp con người rất nhiều từ tối ưu hóa công việc,giảm thời gian làm việc,tănghiệu suất và mang lại hiệu quả cao.

Với tình hình phát triển như hiện nay thì bất cứ một cơ quan,tổ chức nàocũng cần một hệ thống máy chủ (Server) chứ không phải chỉ một vài máy tính conđơn lẻ nữa

Máy chủ thực ra cũng là một máy tính nhưng có cấu hình,tính năng và cácchức năng lớn hơn hẳn các máy tính thông thường Nó dùng làm trung tâm liên kếtcác máy tính và thiết bị mạng trong một cơ quan, tổ chức lại với nhau,là một trungtâm dữ liệu nơi chia sẻ và lưu trữ dữ liệu.Và các dữ liệu này luôn sẵn sàng đối vớingười dùng hợp lệ được phép truy cập vào nó Nói chung máy chủ là một máy tínhmà nó cung cấp các dịch vụ đang chạy trên nó cho nhiều máy tính khác Các dịchvụ 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 nguyênphần cứng của nó,chỉ từ 10% đến 30% cho một loại dịch vụ và phần tài nguyên cònlại thì không dùng đến,do vậy sinh ra lãn phí Vì vậy nhu cầu thực thực tế là làmsao có thể tận dụng các phần tài nguyên còn lại đó một cách hiệu quả Trong luậnvăn 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 71.2 : Nhiệm vụ đô án Trang 81.3 : Cấu trúc đồ án Trang 8Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa

2.1 : Tổng quan ảo hóa Trang 102.1.1 : Khái niệm ảo hóa Trang 102.1.2 : Lịch sử ra đời Trang 112.1.3 : Các thành phần của một hệ thống ảo hóa Trang 112.1.3.1 : Tài nguyên vật lý Trang 122.1.3.2 : Phần mềm ảo hóa Trang 122.1.3.3 : Máy ảo Trang 132.1.3.4 : Hệ điều hành khách Trang 132.2 : Các loại ảo hóa Trang 132.2.1: Type 1 – VMM-Hypervisor Trang 142.2.2: Type 2 – VMM Trang 152.2.3 : Hybrid Trang 162.2.4 : Monolithic Hypervisor Trang 172.2.5 : Microkernelized Hypervisor Trang 182.3 : Các lợi ích của công nghệ ảo hóa Trang 19Chương 3 : Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống

3.1 : Công nghệ máy ảo Trang 223.2: Công nghệ Raid Trang 243.2.1 : Khái niệm Raid Trang 243.2.2 : Lịch sử ra đời và phát triển của Raid Trang 25

3.2.3 : Các Chuẩn Raid Trang 243.2.3.1 : Chuẩn Striping Trang 253.2.3.2 : Chuẩn Duplexing Trang 263.2.3.3 : Chuẩn Parity Raid Trang 263.2.4 : Các Loại Raid Trang 263.2.4.1 : Raid level 0 Trang 273.2.4.2 : Raid level 1 Trang 273.2.4.5 : Raid level 5 Trang 273.2.4.6 : Raid level 1-0 Trang 283.3 : Công nghệ lưu trữ mạng Sans Trang 303.3.1 : Công nghệ Sans Trang 303.3.1.1 : Định nghĩa Sans Trang 303.3.1.2 : Lợi ích của Sans Trang 303.3.1.3 : Các loại Sans Trang 303.4 : Công nghệ Hight Availability Trang 313.4.1 : Yêu cầu phần cứng Trang 313.4.2 : Ưu điểm Trang 323.4.3 : Hạn chế Trang 32Chương 4 : Ảo Hóa Với Vmware ESX Server

4.1 : Giới thiệu Trang 344.2: Cấu trúc Vmware ESX Server Trang 344.2.1 : Console Operating System Trang 364.2.2 : Vmkernel Trang 374.2.3 : ESX Boot Process Trang 374.2.3.1 : LILO Trang 374.2.3.2 : Init Trang 384.2.4 : Phần cứng ảo Trang 38

4.2.5 : Tính năng của ESX Server Trang 394.2.5.1 : Virtual Machine File System (VMFS) Trang 404.2.5.2 : Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP) Trang 404.2.5.3 : VMware High Availability (VMHA) Trang 404.2.5.4 : VMotion & Storage Vmotion Trang 424.2.5.5 : VMware Consolidated Backup (VCB) Trang 434.2.5.6 : Vcenter update Manager Trang 444.2.5.7 : Distributed resource scheduler( DRS) Trang 444.2.5.8 : Distributed Power Manager (DPM) Trang 454.2.5.9 : VMware vShere Data Recovery Trang 454.2.5.10 : Virtual Center (VC) & Infrastructure Client (VI Client) Trang 45

Chương 5 : Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh NghiệpNhỏ

5.1 : Mục tiêu giải pháp Trang 475.2 : Mô hình ứng dụng Trang 475.3 : Yêu cầu Trang 485.4 : Triển khai hệ thống Trang 485.4.1 : cài đặt Vmware ESX Server Trang 485.4.2 : giao diện đăng nhập chính Trang 555.4.3 : quản lý ESX Server với VM vSphere client Trang 565.4.4 : Tạo máy ảo Trang 575.4.5 : Quản lý và theo dõi máy ảo Trang 625.4.6 : Triển khai máy chủ Trang 645.4.6.1 : Domain + File Server Trang 655.4.6.2 : Mail Server Trang 66

5.4.6.3 : Web + Ftp Server Trang 70Chương 6 : Kết Luận

6.1 : Những điều đã đạt được Trang 726.2 : Những hạn chế Trang 726.3 : Hướng phát triền Trang 73Tài Liệu Tham Khảo Trang 74

Chương 1 :Tổng Quan

1.1 : Bối Cảnh.

Nền công nghệ thông tin trên thế giới đang phát triển với tốc độ nhanhchóng.Ngày càng nhiều sản phẩm và nhiều tiện ích được phát triển và đưa đến tayngười dùng Các công nghệ cũ dần dần đã thể hiện nhiều mặt hạn chế và khôngphù hợp với nhu cầu thực tiễn nữa,đặc biệt trong thời buổi kinh tế phát triển khôngổn định như lúc này, các doanh nghiệp phải đối mặt với nhiều rủ ro Do đó yêucầu nhất thiết được đặt ra là tìm mọi cách để giảm thiểu các chi phí có thể Tronglĩnh vực công nghệ thông tin thì công nghệ ảo hóa là giải pháp lý tưởng cho cácdoanh nghiệp có thể giải quyết bài toán về các trung tâm dữ liệu của họ Côngnghệ này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư mua nhiều máy chủ,tiết kiệm điệnnăng ,hệ thống làm mát …

Nhiệm vụ của công nghệ ảo hóa chính là tận dụng tối đa hiệu suất làm việccủa các máy chủ bằng cách cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên mộtmáy chủ vật lý duy nhất Và việc quản lý cũng trở nên dễ dàng hơn khi quản lý tậptrung nhiều máy trên một máy chủ duy nhất Vấn đề khó khăn của công nghệ nàychính là sự an toàn dữ liệu khi lo lắng rằng nếu máy chủ này bị sự cố về ổ đĩa thìsẽ bị mất dữ liệu Tuy nhiên vấn đề đó đã được khắc phục bằng một loạt các côngnghệ đảm bảo an toàn dữ liệu và hoạt động ổn định của máy chủ như công nghệHigh Availability,Vmmonitor,raid ,công nghệ lưu trữ mạng SAN.

Hiện nay các nhà cung cấp các sản phẩm phần mềmmáy chủ đều ra sức tậptrung để nghiên cứu và phát triển công nghệ này.nổi bật là VMware vàMicrosoft.Đây là hai nhà cung cấp đang nắm giữ phần lớn thị trường ảo hóa hiệnnay.

Tại việt nam,ứng dụng công nghệ ảo hóa còn rất dè dặt do chưa có nhiềudoanh nghiệp thấy được nhu cầu cần thiết và nắm được công nghệ này Bên cạnhđó thì việc còn thiếu một đội ngũ lành nghề và lo ngại về tính an toàn của côngnghệ 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 vàcác mục tiêu mới cho các nhà cung cấp sản phẩm ảo hóa cho phù hợp với nhu cầuthị trường và yêu cầu thực tiễn.

Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên cứu về công nghệ ảo hóa nhằm ứngdụng xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh nghiệp nhỏ.Từ đó có thể chothấy được các lợi ích mà công nghệ này đem lại và cũng để đánh giá để tìm ra giảipháp 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 hiệnnay ,những hạn và lãn phí khi vẫn áp dụng mô hình truyền thống vào các hêthống 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 dựnghệ thống,nêu cấu trúc ,các thành phần trong mô hình ảo hóa và các lợi íchmà 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 quanrọng trong môi trường ảo hóa giúp xây dựng hệ thống an toàn và ổn định.Chương 4 : Ảo Hóa Với máy chủ ESX

 Chương này sẽ trình bày về hệ thống ảo hóa của VMware đó là máy chủVMware ESX Qua đó sẽ thấy được các ưu điểm và tính năng vượt trội củasản 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 thấyđược 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 đềtài.

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 làmviệc của các phần cứng trong một hệ thống máy chủ Nó hoạt động như một tầngtrung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó Ý tưởngcủa công nghệ ảo hóa máy chủ là từ một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiềumáy ảo độc lập Ảo hóa phép tạo nhiều máy ảo trên một máy chủ vật lý, mỗi mộtmáy 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

Các bộ xử lý của hệ thống máy tính lớn được thiết kế hỗ trợ công nghệ ảohoá và cho phép chuyển các lệnh hoặc tiến trình nhạy cảm của các máy ảo có thểảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên hệ thống cho hệ điều hành chủ xử lý, sau đólớp ảo hóa sẽ mô phỏng kết quả để trả về cho máy ảo Tuy nhiên không phải tất cảbộ xử lý đều hỗ trợ ảo hóa Các bộ xử lý cũ trên máy để bàn điều không có hỗ trợchức năng này Ngày nay hai nhà sản xuất bộ xử lý lớn trên thế giới là Intel vàAMD đều tích cố gằn tích hợp công nghệ ảo hóa vào trong các sản phẩm của họ.Các bộ xử lý có ứng dụng ảo hóa thường là Intel VT(Virtual Technology) hoặcAMD Pacifica.

Sử dụng công nghệ ảo đã hóa đem đến cho người dùng sự tiện ích Việc cóthể chạy nhiều hệ điều hành đồng thời trên cùng một máy tính thuận tiện cho việchọc tập ngiên cứu và đánh giá một sản phẩm hệ điều hành hay một phần mềm tiệních nào đó Nhưng không ngừng lại ở đó, những khả năng và lợi ích của ảo hoá cònhơn thế và nơi gặt hái được nhiều thành công và tạo nên thương hiệu của công nghệảo hóa đó chính là trong môi trường hệ thống máy chủ ứng dụng và hệ thốngmạng.

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 íchvà còn thiếu một đội ngũ am hiểu về công nghệ này nên việc áp dụng nó vào hệ hệthống là rất dè dặt Nhưng khi đối mặt với thực trạng khủng hoảng của nền kinh tếtoàn cầu thì bất kì một doanh nghiệp nào cũng chú tâm để tìm một giải pháp tiếtkiệm hơn Đây cũng là lúc công nghệ ảo hóa tìm được chỗ đứng vững chắc chomình 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 điềuchú tâm đầu tư nghiên cứu và phát triển công nghệ này như là HP,IBM,Microsoftvà VMware.Nhiều dạng ảo hóa được đưa ra và có thể chia thành hai dạng chính làảo hóa cứng và ảo hóa mềm Từ hai dạng nay sau này mới phát triển thành nhiềuloại 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 phéptạo nhiều máy ảo trên môt máy chủ vật lý Mỗi máy ảo chạy hệ điều hành riêng vàđược cấp phát các tài nguyên phần cứng như số xung nhịp CPU, ổ cứng và bộnhớ Các tài nguyên của máy chủ có thể được cấp phát động một cách linh độngtùy theo nhu cầu của từng máy ảo Giải pháp này cho phép hợp nhất các hệ thốngmáy chủ cồng kềnh thành một máy chủ duy nhất và các máy chủ trước đây bây giờđóng vai trò là máy ảo ứng dụng chạy trên nó

Ảo hóa mềm còn gọi là phân thân hệ điều hành Nó thực ra chỉ là sao chépbản sao của một hệ điều hành chính làm nhiều hệ điều hành con và cho phép các

máy ảo ứng dụng có thể chạy trên nó Như vậy, nếu hệ điều hành chủ là Linux thìcách ảo hoá này sẽ cho phép tạo thêm nhiều bản Linux làm việc trên cùng máy.Cách này có ưu điểm là chỉ cần một bản quyền cho một hệ điều hành và có thể sửdụng cho các máy ảo còn lại Nhược điểm của nó là không thể sử dụng nhiều hệđiều hành khác nhau trên cùng một máy chủ.

2.1.2 : Lịch sử ra đời :

Ảo hóa có nguồn gốc từ việc phân chia ổ đĩa, chúng phân chia một máy chủthực thành nhiều máy chủ con Một khi máy chủ thực được chia, mỗi máy chủ concó thể chạy một hệ điều hành và các ứng dụng độc lập

Tiên phong cho công nghệ ảo hóa này là từ hãng IBM với hệ thống máy ảoVM/370 nổi tiếng được công bố vào năm 1972.Đến năm 1999 Vmware giới thiệusản phẩm vmware workstation Sản phẩm này ban đầu được thiết kế để hỗ trợ việcphát triển và kiểm tra phần mềm và đã trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo nhữngmáy tính ảo chạy đồng thời nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tínhthực Khác với chế độ khởi động kép là những máy tính được cài nhiều hệ điềuhành và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được với 1 hệ điềuhành

VMware, được EMC (hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng12 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.

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 trườnglàm việc của các máy ảo

 Máy ảo (virtual machine) là các máy được cài trên phần mềm ảo hóa.

 Hệ điều hành: là hệ điều hành được cài trên máy ảo.

Hình 2.2 : Các thành phần của một hệ thống ảo hóa

2.1.3.1: Tài nguyên vật lý (host machine / host hadware)

Các tài nguyên vật lý trong môi trường ảo hóa cung cấp tài nguyên mà cácmáy ảo sẻ sử dụng tới.một môi trường tài nguyên lớn có thể cung cấp được chonhiều máy ảo chạy trên nó và hiệu quả làm việc của các máy ảo cao hơn.Các tàinguyên vật lý thông thường như là ổ đĩa cứng, ram, card mạng….

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 tàinguyên hệ thống Nó cũng chịu trách nhiệm lập kế hoạch và phân chia tài nguyênvật lý cho các máy ảo Phần mềm ảo hóa là nền tản của một môi trường ảo hóa Nócho phép tạo ra các máy ảo cho người sử dụng, quản lý các tài nguyên và cung cấpcác tài nguyên này đến các máy ảo.Kế hoạch quản lý sử dụng tài nguyên khi có sựtranh 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 quảnlý 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 hệđiều hành ảo (lớp 4) Máy ảo thực chất là một phần cứng ảo một môi trường haymột phân vùng trên ổ đĩa Trong môi trường này có đầy đũ thiết bị phần cứng nhưmột máy thật Đây là một kiểu phần mềm ảo hóa dựa trên phần cứng vật lý Cáchệ điều hành khách mà chúng ta cài trên các máy ảo này không biết phần cứng mànó nhìn thấy là phần cứng ảo

2.1.3.4 : Hệ điều hành khách(Guest operating system)

Hệ điều hành khách được xem như một phần mềm (lớp 4) được cài đặt trênmột máy ảo (lớp 3) giúp ta có thể sử dụng dễ dàng và xử lý các sự cố trong môitrường ảo hóa, Nó giúp người dung có những thao tác giống như là đang thao táctrên một lớp phần cứng vật lý thực sự.

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

2.2 : Các Loại Ảo hóa

Ảo hóa được xây dựng dựa trên giải pháp chia một máy vật lý thành nhiềumáy con Giải pháp này được biết đến với cái tên là Virtual Machine Monitor(VMM) sau này được biết goi là hypervisor VMM cho phép tạo tách rời các máyảo và điều phối truy cập của các máy ảo này đến tài nguyên phần cứng Mặc dù chophép sử dụng các hệ điều hành bất kì trên các máy ảo nhưng trong thực tế để đạtmột kết quả và hiệu suất cao nhất thì các nhà sản xuất vẫn giới hạn và khuyến cáorằng nên sử dụng một số hệ điều hành nào đó Đó là vì các vấn đề tương thích giữa

hệ điều hành máy ảo với hệ điều hành máy chủ và hệ điều hành máy chủ với phầncứng Dựa vào đặc điểm cấu trúc thì có thể phân loại ảo hóa thành những dạng sau

2.2.1 : VMM - Hypervisor

Công nghệ VMM-Hypervisor là một dạng ảo hóa cơ bản.Nó hoạt động nhưlà một lớp phần mềm nằm ngay trên phần cứng hoặc bên dưới một hoặc nhiều hệđiều hành khách Mục đích chính của nó là cung cấp các môi trường làm việc chocác máy ảo Cho phép các máy ảo hoạt động trên một phần của phần cứng được gọilà phân vùng (partition) Các hệ điều hành của máy ảo được cài đặt trên phân vùngnày Mỗi phân vùng sẽ được cung cấp tập hợp các tài nguyên phần cứng riêng củanó chẳng hạn như bộ nhớ, các chu kỳ CPU và thiết bị Hypervisor có trách nhiệmđiều khiển và phân phối các luồn truy cập đến các tài nguyên phần cứng

Khi một hệ điều hành thực hiện truy xuất hoặc tương tác tài nguyên phầncứng trên hệ điều hành chủ thì công việc của một Hypervisor sẽ là:

 Hypervisor mô phỏng phần cứng nó làm cho các hệ điều hành tưởng rằngmình đang sử dụng tài nguyên vật lý của hệ thống thật.

 Hypervisor liên lạc với các trình điều khiển thiết bị

 Các trình điều khiển thiết bị phần cứng liên lạc trực tiếp đến phần cứng vậtlý.

Hình 2.3 : cấu trúc của kiểu ảo hóa Vmm Hypervisor

Trong mô hình này trình điều khiển phần cứng liên lạc trực tiếp với các thiếtbị phần cứng mà không phải qua bất kì trung gian nào nên nó mang lại một hiệusuất cao nhất về sử dụng tài nguyên phần cứng Một vài sản phẩm đang sử dụngdạng này là Microsoft Hyper-V, Citrix Xenserver, Vmware ESX server

2.2.2: Virtual Machine Monitor(VMM)

VMM là một loại ảo hóa hoạt động như một phần mềm chạy trên một hệđiều hành chủ khác Nghĩa là để tương tác với tài nguyên phần cứng nó phải liênlạc thông qua hệ điều hành chủ.các sản phẩm điển hình cho kiểu ảo hóa này làVMware Server,Microsoft Virtual PC, máy ảo Java

Mối liên lạc giữa phần cứng và trình điều khiển thiết bị trên hệ điều hành trongkiểu ảo hóa VMM được mô tả như sau như sau:

 Bước đầu tiên mô phỏng phần cứng Lớp ảo hóa hypervisor sẽ tạo ra mộtphân vùng trên ổ đĩa cho các máy ảo Phân vùng này bao gồm các phầncứng ảo như ổ đĩa, bộ nhớ….

 Hypervisor Xây dựng mối liên lạc giữa lớp ảo hóa với hệ điều hành Khimột máy ảo truy xuất tài nguyên thì lớp hypervisor sẽ thay thế máy ảo đógởi các yêu cầu tới hệ điều hành máy chủ để yêu cầu thực hiện,

 Khi Hệ điều hành nhận được các yêu cầu này Nó liện lạc với trình điềukhiển thiết bị phần cứng

 Các trình điều khiển thiết bị phần cứng liện lạc đến các phần cứng trên máythực.

 Quá trình này sẽ xảy ra ngược lại khi có các trả lời từ các phần cứng đến hệđiều hành 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 ảohóa hypervisor chạy song song với hệ điều hành máy chủ Tuy nhiên trong cấu trúcảo hóa này các máy chủ ảo vẫn phải đi qua hệ điều hành máy chủ để truy cập phầncứng nhưng khác biệt ở chỗ cả hệ điều hành máy chủ và các máy chủ ảo đều chạytrong chế độ hạt nhân Khi một trong hệ điều hành máy chủ hoặc một máy chủ ảocần xử lý tác vụ thì CPU sẽ phục vụ nhu cầu cho hệ điều hành máy chủ hoặc máychủ ảo tương ứng Lý do khiến Hyrbird nhanh hơn là lớp ảo hóa chạy trong trongchế độ hạt nhân (chạy song song với hệ điều hành) trái với Virtual MachineMonitor với lớp ảo hóa chạy trong trong chế độ người dùng (chạy như một ứngdụng cài trên hệ điều hành).

Phương pháp ảo hóa Hybird được sử dụng trong hai sản phẩm ảo hóa phổbiến của là Microsoft Virtual PC 2007 và Microsoft Virtual Server 2005 R2

Hình 2.5 : kiến trúc ảo hóa Hybrid

2.2.4 : Monolithic Hypervisor

Monolithic Hypervisor là một hệ điều hành máy chủ.Nó chứa những trìnhđiều khiển (Driver) hoạt động phần cứng trong lớp Hypervisor để truy cập tàinguyên phần cứng bên dưới.khi Các hệ điều hành chạy trên các máy ảo truy cậpphần cứng thì sẽ thông qua lớp trình điều khiển thiết bị của lớp hypervisor

Mô hình này mang lại hiệu cao, nhưng cũng giống như bất kì các giải phápkhác bên mặt ưu điểm thì nó cũng còn có nhiều điểm yếu Vì nếu lớp trình điềukhiển thiết bị phần cứng của nó bị hư hỏng hay xuất hiện lỗi thì các máy ảo cài trênnó đều bị ảnh hưởng và nguy hại Thêm vào đó là thị trường phần cứng ngày nayrất đa dạn,nhiều loại và do nhiều nhà cung cấp khác nhau nên trình điều khiển củaHypervisor trong loại ảo hóa này có thể sẽ không thể hỗ trợ điều khiển hoạt độngcủa phần cứng này một cách đúng đắn và hiệu suất chắc chắn cũng sẽ không đượcnhư mong đợi Một trình điều khiển không thể nào có thể điều khiển tốt hoạt độngcủa tất cả các thiết bị nên nó cũng có những thiết bị phần cứng không hỗ trợ.

Những điều này cho thấy rằng việc phụ thuộc quá nhiều vào các loại thiết bị dẫn tớisự hạn chế việc phát triển công nghệ này.

Hình 2.6 : Kiến trúc Monolithic Hypervisor

2.2.5 : Microkernelized Hypervisor

Microkernelized Hypervisor là một kiểu ảo hóa giống như MonolithicHyperviso Điểm khác biệt giữa hai loại này là trong Microkernelized trình điềukhiển thiết bị phần cứng bên dưới được cài trên một máy ảo và được gọi là trìnhđiều khiển chính,trình điều khiển chính này tạo và quản lý các trình điều khiển concho các máy ảo Khi máy ảo có nhu cầu liên lạc với phần cứng thì trình điều khiểncon sẽ liên lạc với trình điều khiển chính và trình điều khiển chính này sẽ chuyểnyêu cầu xuốn lớp Hypervisor để liên lạc với phần cứng Tiêu biểu cho ứng dụngloại ảo hóa này là Windows Server 2008 Hyper-V.

Hình 2.7 : Kiến trúc Microkernelized Hypervisor

2.3 Các lợi ích của ảo hóa

Thông thường việc đầu tư cho một trung tâm công nghệ thông tin là rất tốnkém Chi phí đầu tư mua các máy chủ cấu hình mạnh và các phần mềm bản quyềnlà rất đắt đỏ.Trong thời buổi kinh tế khó khăn hiện nay doanh nghiệp nào cũngmuốn cắt giảm và hạn chế tối đa các chi phí không cần thiết mà vẫn đáp ứng đượcnăng suất và tính ổn định của hệ thống.thế nên việc ứng dụng ảo hóa trở thành nhucầu cần thiết của bất kì doanh nghiệp lớn hay nhỏ.Vì thay vì mua mười máy chủcho mười ứng dụng thì chỉ cần mua một hoặc hai máy chủ có hỗ trợ ảo hóa thì vẫncó thể chạy tốt mười ứng dụng trên.Điều này cho ta thấy sự khác biệt giữa hệ thốngảo hóa và không ảo hóa.Bên cạnh đó việc ứng dụng ảo hóa còn đem lại những lợiích sau đây

Quản lý đơn giản : khi triển khai hệ thống ảo hoá thì số lượng máy chủ vậtlý giảm đi đáng kể và khi đó việc theo dõi và giám sát hệ thống rất dễ dàng và hầunhư được thực hiện bởi công cụ phần mềm quản trị tập trung từ xa do nhà cungcấp phần mềm ảo hoá hỗ trợ Nhà quản trị dễ dàng theo dõi tình trạng của các máyảo và của cả hệ thống.Nếu máy chủ bị trục trặc thì có thể chuyển máy ảo từ máychủ này sang máy chủ khác ,có thể nâng cấp phần cứng bằng cách gắn thêm Ram,ổcứng một cách nhanh chóng và đơn giản.

Triển khai nhanh : khi triển khai hệ thống thì không cần nhất thiết phải càiđặt toàn bộ máy ảo trên hệ thống vì mỗi máy ảo chỉ là một tập tin được cài trênmột phân vùng trên ổ cứng nên chúng ta có thể tận dụng điều này để giảm thiểuthời gian cài đặt bằng cách sao chép các tập tin này và cấu hình lại cho đúng vớiyêu cầu của máy ảo đang sử dụng Với cách làm này sẽ giảm thời gian cài đặt từngmáy ảo và tận dụng tối đa tài nguyên nhàn rỗi của tất cả các máy chủ vật lý Vìthực tế hiện nay tại trung tâm dữ liệu có nhiều máy chủ không khai thác thác hết tàinguyên phần cứng của hệ thống.

Phục hồi và lưu trữ hệ thống nhanh: Vì máy ảo chỉ là một tập tin trên ổ đĩanên việc sao lưu rất đơn giản là sao chép lại các tập tin này Và Khi một máy ảogặp sự cố và hỏng hóc do mộ lỗi hệ điều hành nào đó thì việc phục hồi đon giản làchép đè tập tin đã được sao chép lên tập tin cũ và hệ thống có thể hoạt động bìnhthường lại ngay như lúc chưa bị lỗi.Thời gian để phục hồi hệ thống là rất ít Nếu

được đầu tư thêm một số máy chủ khác thì ta có thể cấu hình tính năng HighAvailibility cho các máy chủ ảo hóa này.Khi đó một máy ảo hay một máy chủ bị sựcố thì tất cả các máy ảo sẽ được di chuyển nóng đến máy chủ khác và có thể hoạtđộng lại ngay tức thì

Cân bằng tải và phân phối tài nguyên linh hoạt : Với các công cụ quản lý từxa các máy chủ và máy ảo ta sẽ thấy được tình trạng của toàn bộ hệ thống từ đó cóchình sách năng cấp Cpu, Ram, ổ cứng cho máy chủ hoặc máy ảo đó hoặc dichuyển máy ảo đang quá tải đó sang máy chủ vật lý có cấu hình mạnh hơn, cónhiều tài nguyên còn trống hơn để hoạt động.

Tiết kiệm : công nghệ ảo hóa giúp các doanh nghiệp có thể tiết kiệm đượcmột chi phí lớn đó là điện năng chiếu sang và hệ thống làm mát.Ảo hóa cho phépgom nhiều máy chủ vào một máy chủ vật lý nên chỉ tốn kém chi phí điện tiêuthụ,làm mát và chiếu sang cho một vài máy chủ thôi.bên cạnh đó thì diện tích sửdụng để đặt máy chủ cũng được thu hẹp lại.Và hệ thống dây cáp nối cũng ít đi :

Chương 3 : Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống

3.1 :Công Nghệ Máy ảo (Virtual Machine)

Máy ảo là một máy tính được cài trên một hệ điều hành khác hay một máytính khác Một máy ảo cũng bao gồm phần cứng, các ứng dụng phần mềm và hệđiều hành.điều khác biệt ở đây là lớp phần cứng của máy ảo không phải là các thiếtbị thường mà chỉ là một môi trường hay phân vùng mà ở đó nó được cấp phát mộtsố tài nguyên như là chu kì cpu,bộ nhớ,ỗ đĩa….Công nghệ máy ảo cho phép cài vàchạy nhiều máy ảo trên một máy tính vật lý Mỗi máy ảo có một hệ điều hành máykhách riêng lẻ và được phân bố tài nguyên, ổ cứng, card mạng và các tài nguyênphần cứng khác một cách hợp lý Việc phân bố tài nguyên này phụ thuộc vào nhucầu của từng máy ảo ứng dụng và cũng tùy thuộc vào phương pháp ảo hóa đượcdùng Đặc biệt khi máy ảo cần truy xuất tài nguyên phần cứng thì nó hoạt độnggiống như một máy thật hoàn chỉnh Vì chỉ là một tập tin được phân vùng trên ổ đĩa

nên việc di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác là rất dễ dàng vàkhông cần quan tâm đến vấn đề tương thích phần cứng hay ảnh hưởng tới máy chủ.

Hình 3.1 : sơ đồ truy cập tài nguyên phần cứng của các máy ảo.

Trong kiến trúc của một bộ xử lý ảo hóa được chia thành 4 lớp Lớp 0 là lớpcó quyền cao nhất có thể truy cập và can thiệp sâu nhất đến tài nguyên phần cứng.Lớp 0 thường là các hệ điều hành chủ được cài trên chính máy chủ Lớp 1 là lớp ảohóa Hypervisor Lớp này dùng đề quản lý và phân phối tài nguyên đến các máy ảo.Lớp 2 là các hệ điều hành khách chạy trên các máy ảo Để truy cập tài nguyên phầncứng nó phải liên lạc với lớp ảo hóa và phải qua hệ điều hành máy chủ Lớp cóquyền can thiệp thấp nhất đến tài nguyên là lớp 3 Đây là các ứng dụng hoạt độngtrên các máy ảo.

Trong các hệ thống máy tính lớn dùng để xử lý các ứng dụng thương mại vàkhoa học( mainframe), hệ điều hành chạy trên phần cứng máy thực ở chế độ ưu tiênvì chỉ có hệ điều hành chủ mới được phép sửa đổi và can thiệp vào phần cứng bêndưới nó Còn máy ảo làm việc ở chế độ giới hạn vì phần cứng mà nó nhìn thấy chỉlà các thiết bị ảo Khi máy ảo yêu cầu các lệnh hoặc tiến trình thông thường thì hệđiều hành chủ sẽ chuyển tiếp chúng đến bô xử lý để thực thi trực tiếp, còn đối vớicác lệnh hoặc các tiến trình đặc biệt nhạy cảm can thiệp sâu đến phần cứng bên

dưới sẽ bị chặn lại vì có thể làm ảnh hưởng tới hệ thống và máy ảo còn lại Hệ điềuhành chủ sẽ thực thi lệnh với bộ xử lý trên máy thực rồi sau đó mô phỏng kết quảrồi trả về cho máy ảo Đây là cơ chế nhằm cách ly máy ảo với máy thực để đảmbảo an toàn hệ thống

3.2 : Công nghệ Raid

3.2.1 : khái niệm Raid

RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent Disks có ngĩa làsự tận dụng các phần dư trong các ổ cứng độc lập Ban đầu, RAID được sử dụngnhư một giải pháp phòng hộ vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùnglúc RAID chính là sự kết hợp giữa các đĩa cứng vật lý bẳng cách sử dụng một trìnhđiều khiển đặc biệt RAID có thể sử dụng như là một phần cứng lẫn phần mềm.

Hệ thống RAID được dùng trong việc đảm bảo an toàn dữ liệu khi có ổ đĩabị lỗi và phục hồi lại các dữ liệu , có thể thay nóng ổ đĩa đối với một số loại RAIDvà cũng còn tùy thuộc vào máy chủ RAID ngày càng trở nên cần thiết cho các hệthống máy tính

Vì RAID mang tính toàn vẹn dữ liệu cao , phục hồi nhanh chóng nên RAIDchủ yếu được ứng dụng vào các máy máy chủ, không phải là các máy bàn khôngthể dùng Raid được mà là do chi phí đầu tư khá tốn kém nên chỉ ở các hệ thống lớnđòi hỏi độ an toàn cho dữ liệu phải cao mới sử dụng.

3.2.2 Lịch sử ra đời và phát triển Raid

Công nghệ Raid bắt nguồn từ những ý tưởng gom những dung lượng nhỏcòn trống ở nhiều ổ cứng để tạo một ổ cứng có dung lượng lớn hơn.Ngày 30-5-1978 Norman Ken Ouchi tại IBM đã nhận được giải thưởng bằng sáng chế với chủđề “System for recovering data stored in failed memory unit” Chủ đề này nói vềcách hoạt động ghi song song,ánh xạ và ghép đôi mà ngày nay được ứng dụngtrong các loại Raid.Sau nhiều năm nghiên cứu thì tại viện nghiên cứu Berkeley ,David A Patterson , Garth A Gibson và Randy Katz đã đưa ra định nghĩa vể Raid

và các ứng dụng của nó Vào tháng 6/1988 , trong một hội nghị SIGMOD , RAIDchính thức được công bố là từ viết tắt của “Redundant Arrays of inexpensiveDisks” và cũng từ ngày này trở đi , khái niệm về RAID được xuất hiện

Các chuẩn RAID đang nghiên cứu và phát triển hiện nay :

3.2.3.1 : Striping (còn gọi là Song Hành) ,

là một trong những chuẩn RAID mang lại hiệu năng cao nhất , nó giúp tatăng tốc độ truy cập lên tối đa bằng cách ghi song song dữ liệu lên các ổ đĩa này Kỹ thuật này sẽ chia các tập tin dữ liệu ra và ghi đồng thời lên ổ đĩa cứng trongcùng một thời gian Và khi đọc thì cũng đọc cùng lúc trên tất cả các ổ đĩa làm chotốc độ đọc cao , mang lại hiệu suất cao.

Hình 3.2 : Sơ đồ hoạt động của chuẩn Striping

3.2.3.2 :Duplexing

Còn gọi là chuẩn Ghép Đôi Đây là chuẩn mở rộng của ánh xạ Dữ liệucũng được ghi trên hai ổ cứng nhưng phải có hai bộ điều khiển RAID kết nối vớihai đĩa cứng Chi phí cho kĩ thuật này tốn kém hơn vì phải sử dụng hai bộ điềukhiển và dung lượng lưu trữ thật sự chỉ bằng một nửa dung lượng của các ổ đĩa.

Hình 3.3 : Sơ đồ hoạt động của chuẩn Duplexing

3.2.3.3 chuẩn Parity RAID :

Đây là phương pháp bảo vệ an toàn cho dữ liệu , nó sử dụng các thông tinmang tính chẵn lẻ bằng cách lưu giữ một con số nhị phân 0 hoặc 1 cho biết tổngcác bit trong gói tin là chẵn hay lẻ Nếu dùng chuẩn này thì lợi ích lớn nhất của nólà không yêu cầu hệ thống RAID bớt đi một phần dung lượng để lưu trữ dữ liệu Nhưng khuyết điểm của nó là phải yêu cầu hệ thống có một phần cứng thật mạnh

3.2.4 :Các loại Raid.

3.2.4.1: RAID level 0

Sử dụng chuẩn gi song hành để ghi dữ liệu lên ổ đĩa.Vì thế tốc độ củachuẩn này thì nhanh và ít tốn kém vì chỉ dùng một thiết bị điều khiểnRaid.Nhược điểm của nó là không bảo đảm an toàn dữ liệu.Khi một ổ cứngbị lỗi thì dữ liệu trên các ổ cứng còn lại sẽ không sử dụng được.Không thểthay nóng ổ cứng vì nếu mất một ổ cứng thì toàn bộ dữ liệu sẽ không sử

dụng được.Raid 0 đòi hỏi ít nhất hai ổ đĩa và dung lượng là tổng dunglượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB thì Raid 0 sẽ tạo thànhmột ổ đĩa 160GB.

Hình 3.4 : sơ đồ hoạt động của Raid level 0

3.2.4.2 : RAID level 1 :

Sử dụng chuẩn ánh xạ hay ghép đôi để ghi dữ liệu lên các ổ đĩa.Tốc độtruy xuất dữ liệu bình thường như đối với một ổ đĩa đơn.Ưu điểm của Raid 1là tính an toàn dữ liệu cao,vì dữ liệu được sao chép và lưu trữ trên hai ổ đĩakhác nhau.Khi một ổ đĩa hỏng thì ổ đĩa thứ hai sẽ hoạt động và dữ liệu đượcđảm bảo an toàn.Có thể thay nóng một ổ cứng bị hỏng.Công nghệ này cũngđòi hỏi ít nhất hai ổ cứng,và dung lượng sau khi Raid 1 là một nửa tổngdung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB sau khi Raid 1 sẽ tạothành 1 ổ đĩa 80GB và một ổ dự phòng.

Hình 3.5 : sơ đồ hoạt động của Raid 1

3.2.4.5 :RAID level 5 :

Đây là loại Raid phổ biến nhất hiện nay vì tốc độ nhanh và độ an toàn dữliệu cao vì sử dụng kết hợp chuẩn ghi song hành và kiểm tra tính chẳn lẽ(parity) của dữ liệu để ghi lên ổ đĩa.

Quá trình ghi và kiểm tra chẵn lẻ là khá phức tạp nên có thể hình dungtheo hai quy luật là Nếu tổng số bits nhiều nhất là số lẻ thì parity là bit1 Nếu tổng số bits nhiều nhất là số chẳn thì parity là bit 0.Theo ví dụ hình3.6 bên dưới nếu dữ liệu ghi vào đĩa 1 và đĩa 2 lần lượt là 1-0.Tổng số bit là1 nên parity sẽ là 1.Vậy dữ liệu ghi trên 3 đĩa lúc này là 1-0-1.Nếu đĩa 1 bịhư hỏng thì dữ liệu lúc này sẽ là -0-1 và dựa vào quy luật trên ta có thể suyra dữ liệu trên ổ đĩa 1 là bit 1.Tương tự nếu ổ đĩa thứ hai bị hư thì dữ liệu sẽlà 1- -1 và dựa vào quy luật trên ta có thể suy ra bit trong ổ đĩa thứ hai là bit0.

Ta có thể thấy dữ liệu có thể được lấy lại một cách nhanh chóng.Tuynhiên để đầu tư cho phương pháp này thì khá tốn kém.Nó yêu cầu ít nhất baổ đĩa và dung lượng ổ đĩa tạo thành là tổng dung lượng Raid trừ đi một đĩa.

Hình 3.6 : Sơ đồ hoạt động của Raid 5

3.2.4.6 : RAID level 1+0

Đây cũng là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay vì tính năng chạynhanh hơn và độ an toàn cao do sử dụng kết hợp cả chuẩn song hành vàchuẩn ánh xạ.Nó yêu cầu ít nhất 4 ổ cứng và chia thành 2 cặp.Mỗi cặp sẽđược cấu hình Raid 0 để tăng tốc đọc ghi dữ liệu Và 2 ồ đĩa sau khi thựchiện Raid 0 sẽ được cấu hình Raid 1 với nhau đề đảm bảo an toàn dữliệu.Điều này cho thấy là chi phí cho loại này cũng rất cao.Tổng dunglượng của ổ đĩa sau khi Raid 1-0 sẽ là một nửa tổng dung lượng Raid củacác ổ cứng.

Hình 3.7 : sơ đồ hoạt động của Raid 1-0

3.3 : Công nghệ lưu trữ mạng SAN

Công nghệ lưu trữ mạng cục bộ SAN (Storage Area Network ) là một hệthống được được thiết kế cho việc thêm các các ổ đĩa lưu trữ cho một hệ thốngmáy chủ một cách dễ dàng như ổ đĩa cứng,hoặc băng từ Công nghệ nảy cho phépngười dùng kết nối từ xa đến các thiết bị lưu trữ trên mạng vì thế nên nó dễ dàngchia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thông qua quá trìnhthêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị như máychủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có.Trong ảo hóa công nghệ lưu trữ mạng đượcdùng làm trung tâm của dữ liệu và cũng có thể làm nơi chứa các máy ảo khi cầnthiết.Nó hỗ trợ các máy chủ có thể lấy dữ liệu từ nó để khởi động.

SAN cũng có thể được thiết kế tích hợp các tính năng lưu trữ và cho phépnhiều máy chủ cùng lưu trữ trên nó.Ngoài ra một ưu điểm nổi trội của nó là phụchồi dữ liệu một cách nhanh chóng bằng cách thay nóng một thiết bị bị lỗi.Từ đócho thấy SAN là một thành phần không thể thiếu trong một hệ thống lớn

Hình 3.8 :Sơ đồ lưu trữ mạng San.

3.4 : Công Nghệ High Availability

High Availability được cung cấp bởi nhà sản suất VMware Đây là mộttiện ích hoàn hảo được thiết kế cho hệ thống máy chủ ESX và VMwareInfrastructure Mục đích của công nghệ này là di chuyển các máy ảo từ máy chủnày sang một máy chủ khác khi sảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mấtkết nối mạng.Công nghệ này giúp các máy ảo ứng dụng có thể được phục hồi và

hoạt động ngay khi chuyển sang máy chủ mới mà không có lo lằng gì về vấn đềtương thích với máy chủ vật lý.

Đây là một tính năng rất mạnh vì bất cứ hệ thống hoặc thiết bị phần cứngnào cũng đều có thể bị rủi ro và hư hỏng,và các vấn đề trục trặc này khó có thểđoán trước được Vì vậy để đảm bảo an toàn dữ liệu và các máy chủ ứng dụng cóthể hoạt động trực tuyến ngay lập tức khi bị sự cố thì giải pháp chính là cấu hìnhcho hệ thống hoạt động tính năng High Availability.

Hình 3.11 : sơ đồ hoạt động của VMware High Availability

3.4.1 : yêu cầu của VMware High Availability

 Công nghệ High Availability chỉ hỗ trợ cho một số phần Phần mềm ảohóa do VMware cung cấp như là VMware Infrastructure hoặc VMwareESX Server.

 Để cấu hình tính năng này phải có ít nhất là hai hệ thống máy chủ sửdụng ảo hóa

 Phải có ít nhất một thiết bị lưu trữ mạng SAN để kết nối hai hệ thống.

 Yêu cầu phải có tương thích về hoạt động của các hệ thống máy chủ.

3.4.2 : Ưu điểm của High Availability

 Cung cấp độ an toàn cao cho các máy ảo,nhờ đó các máy ảo có thể hoạtđộng được ngay khi đươc di chuyển sang hệ thống máy chủ mới.

 Không phân loại hệ điều hành,High Availability có thể di chuyển bất cứhệ điều hành nào được cài trên máy ảo.

 Cấu hình dễ dàng và triển khai nhanh chóng.

 Có thể kết hợp với các công nghệ khác như bộ phân phối tài nguyên

nguyên (Distributed Resource Scheduler) và VMonitor để các máy ảo di

chuyển sang hệ thống khác mà không gây mất kết nối đối với ngườidùng.

3.4.3: Hạn chế

Bên cạnh những ưu điểm đó thì High Availability còn có những nhược điềmchưa khắc phục được như là :

 Các CPU trên mỗi máy chủ phải tương thích với nhau.

 Các máy ảo nằm trên hệ thống máy chủ gặp trục trặc cần phải khởi động lại. Không đảm bảo an toàn cho các ứng dụng khi máy tự động khởi động lại

sau khi chuyển qua máy chủ mới.

Chương 4 : Ảo Hóa Với Vmware esx Server

4.1.Giới Thiệu

Vmware được mọi người biết đến như là một nhà cung cấp các sản phẩm ảohóa hàng đầu thế giới Các giải pháp công nghệ và ảo hóa của VMware đã trởthành chuẩn trong ứng dụng doanh nghiệp năm 1999 Vmware giới thiệu sản phẩmvmware workstation Sản phẩm này ban đầu được thiết kế để hỗ trợ việc phát triểnvà kiểm tra phần mềm và đã trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo những máy tính ảochạy đồng thời nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tính thực khácvới chế độ khởi động kép là những máy tính được cài nhiều hệ điều hành và có thểchọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được với một hệ điều hành.

Hình 4.1 : Các sản phẩm ảo hóa của VMware

VMware Workstation là một phần mềm ảo hóa mạnh mẽ dành cho các nhàphát triển,kiểm tra phần mềm và các chuyên gia công nghệ thông tin cần chạynhiều hệ điều hành một lúc trên một máy máy chủ để nghiên cứu kiểm tra hoặcđánh giá một sản phẩm nào đó

tuy rất mạnh trong lĩnh vực nghiên cứu và học tập nhưng vmwareworkstation còn nhiều giới hạn bởi vì nó chạy trên lớp 3 của mô hình ảo hóa (hình3.1) Có nghĩa là lớp ứng dụng này có rất hạn chế quyền truy cập và kiểm soát tàinguyên phần cứng Các hoạt động của nó chủ yếu được mô phỏng bởi các máy ảocho giống như là đang thao tác trên máy thật và nhược điểm lớn nhất của nó làkhông có một công cụ quản lý từ xa nào Vì vậy nên Vmware workstation khôngđáp ứng được nhu cầu hiệu suất và độ tin cậy trong môi trường là những hệ thốnglớn.tuy vậy vmware thật sự là một công cụ mạnh mẽ cho việc học tập và giả lập cácmôi trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào tính năng có thể chạy bất kì hệđiều hành nào trên nó.

Một bước tiến bộ hơn kế sau đó là máy chủ GSX Máy chủ GSX đơn giànchỉ là một gói phần mềm cài đặt trên một hệ điều hành chủ nào đó (linux hoặcwindow) Nó cung cấp một số phương pháp quản lý và giao diện truy cập vào cácmáy ảo Điều giới hạn của nó là cũng như Vmware workstation làm việc tại lớp 3của mô hình ảo hóa,nó vẫn phải thông qua hệ điều hành chủ Điều này làm giảmkhả năng tương tác với phần cứng và dẫn tới hiệu suất không cao GSX không hẳnlà một sản phẩm tốt nhưng cũng không thể phủ nhận lợi ích thực sự của nó đối vớinhững hệ thống không yêu cầu khả năng mở rộng các tính năng cho các máy ảo,hoặc những hệ thống sử dụng rất ít máy ảo,và những hệ thống không yêu cầu tốiđa hiệu suất GSX cũng được sử dụng trong các trung tâm thí nghiệm và đánh giácác sản phẩm trong một môi trường ảo

Sản phẩm thế mạnh của Vmware trong môi trường ảo hóa hệ thống đó làphiên bản ESX server Đây không phải đơn thuần chỉ là một gói phần mềm mà nólà một hệ điều hành của riêng nó Nó khác hẳn vmware workstation, GSX haymicrosof virtual server 2005 là các gói phần mềm được cài đặt vào máy chủ lưu trữHệ điều hành ESX là một hệ điều hành máy chủ, nó được thiết kế cho phù hợp với

nhu cầu ảo hóa ngày càng phát triển và vấn đề hiệu suất làm việc của các hệ thốngmáy chủ ngày càng được chú tâm hơn Nó cung cấp việc quản lý và chia sẻ tàinguyên phần cứng một cách chặt chẽ và hiệu quả Và việc quản lý các máy ảochạy trên nó cũng được dễ dàng hơn nhờ các công cụ hỗ trợ từ xa.

Các máy chủ ESX cung cấp, phân phối và chia sẽ các tài nguyên hệ thốngmột cách linh hoạt.đặc biệt là vì esx là một hệ điều hành máy chủ nên nó có thềcung cấp cho các máy ảo khả năng tương tác cao nhất với phần cứng cũng như tàinguyên hệ thống Vì thế các máy ảo có thể đạt hiệu suất làm việc cao nhất

Ngoài hiệu suất thì độ tin cậy của sản phẩm ESX server được người dùngđánh giá cao.

4.2 : Cấu trúc Vmware Esx Server.

Máy chủ Esx sử dụng cấu trúc VMM– Hypervisor, nghĩa là máy chủ Esx sẽtạo một lớp ảo hóa hypervisor để điều khiển quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyêncủa các máy ảo.nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt nên các máy ảo có thể tận dụng tối đahiệu suất phần cứng và quản lý dễ dàng hơn.

Trong mô hình này các máy ảo không phải thông qua hệ điều hành chủ đểtruy cập phần cứng Mọi vấn đề liên lạc giữa máy ảo với phần cứng được thực hiệnqua lớp ảo hóa Hypervisor do máy chủ Esx tạo ra Vì vậy tốc độ làm việc của cácmáy ảo nhanh hơn và đạt hiệu quả cao hơn.

Hình 4.2 : Cấu trúc của ESX Server.

Esx server được tạo thành từ hai thành phần chính đó là ;

 Hạt nhân máy chủ ESX hay còn gọi là vmkernel, vmkerlnel quản lý và phânphối việc truy cập tới tài nguyên phần cứng trên máy chủ, nhờ đó vmkernelcho phép cài hệ điều hành lên các máy ảo nó quản lý bộ nhớ cho các máyảo, phân phối các chu kì của bộ xử lý, duy trì các thiết bị chuyển mạch củacác kết nối mạng

 Hệ điều hành điều khiển (t) hay còn gọi là COS

Hình 4.3 : Sơ đồ tương tác trong ESX Server

4.2.1 : Hệ điều hành điều khiển (Console Operating System)

Hệ điều hành điều khiển (COS) được sử dụng để khởi động hệ thống và chuẩn

bị quá trình làm việc của phần cứng cho vmkernel Khi hệ điều hành điều khiểnđược tải lên nó hoạt động như các chương trình khởi động cho vmkernel, có nghĩalà nó chuẩn bị tất cả các tài nguyên cần thiết cho hoạt động của vmkernel Khi COSđã tải xong Esx thì vmkernel sẽ bắt đầu hoạt động khởi động hệ thống và đảm nhậnvai trò hệ điều hành chính Lúc này vmkernel sẽ tải lại COS và một số thành phầnphụ gọi là “người giúp đỡ công việc (helper works)” và hoạt động ở chế độ đặcquyền.Lúc này hệ điều hành điều khiển có một số nhiệm vụ khác khá quan trọngảnh hưởng tới sự hoạt động của các máy ảo như là

 User interaction with ESX ,đây là giao diện tương tác giữa người dùng vớiesx server Cos có trách nhiệm trình bày bằng nhiều phương pháp khác nhau đểthực hiện giao tiếp giữa máy chủ Esx với hệ thống nó cho phép người sử dụngtương tác với máy chủ sử dụng các dịch vụ như là

o Giao diện truy cập trực tiếp(Direct console access)o Truy cập bằng Telnet và ssh

o Giao diện Web (Web interface)o Truyền dữ liệu (FTP)

 Proc file system : hệ thống tập tin proc được sử dụng bởi cả COS vàvmkernel để cung cấp số liệu thời gian thực và thay đổi các cấu hình.

 Authentication :có những tiến trình trong cos đòi hỏi cung cấp chứng thựcđể có cơ chế cho phép và ngăn chặn truy cập vào hệ thống.

 Running Support Applications.có một số ứng dụng chạy trong COS cungcấp các hỗ trợ mở rộng trên môi trường máy chủ mỗi nhà cung cấp phần cứngsẽ có một số phương pháp đề phát hiện các vấn đề vế phần cứng khi chúng phátsinh.trong một số trường hợp nó còn khuyến cáo người dùng backup hệ thốnglên cos để cos backup các file hệ thống quan trọng.

4.2.2 :Vmkernel

Khi hệ điều hành được nạp ,các vmkernel bắt đầu khởi động và khởi độnghệ thống.nó chịu trách nhiệm quản lý và phân phối tài nguyên.các COS cũng đượcnạp lại như một máy ảo và được quản lý bằng các cấu hình của nó các COS thựchiện các quy tắc tương tự cho các nguồn tài nguyên và phân bổ nó cho người dùngtrên hệ thống.

Vmkernel thực hiện nhiều chức năng nhưng chức năng chính của nó là quảnlý sự tương tác giữa phần cứng máy ảo và phần cứng của server vật lý.nó hoạt độngnhư một người đứng giữa và điều phối tài nguyên cho máy ảo khi cần thiết