Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ ảo hóa vsphere phục vụ triển khai đám mây riêng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN QUỐC VI NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VSPHERE PHỤC VỤ TRIỂN KHAI ĐÁM MÂY RIÊNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐÀ NẴNG, NĂM 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN QUỐC VI NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VSPHERE PHỤC VỤ TRIỂN KHAI ĐÁM MÂY RIÊNG Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN TRẦN QUỐC VINH ĐÀ NẴNG, NĂM 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tìm hiểu riêng tơi Các thông tin số liệu sử dụng luận văn trung thực, có nguồn gốc rõ ràng, có sở lý thiết tham khảo Các luận điểm, liệu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích, tổng hợp cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Tác giả luận văn PHAN QUỐC VI ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Mục đích ý nghĩa đề tài Kết dự kiến Nội dung luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY VÀ CƠNG NGHỆ ẢO HÓA 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1.1 Giới thiệu điện toán đám mây 1.1.2 Các dịch vụ điện toán đám mây 1.1.3 Các mơ hình triển khai điện tốn đám mây 1.1.4 Ưu điểm nhược điểm điện toán đám mây 1.2.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA 10 1.2.1 Giới thiệu 10 1.2.2 Tầm quan trọng 11 1.2.3 Ưu điểm nhược điểm ảo hóa 11 1.3 NỀN TẢNG CƠNG NGHỆ ẢO HĨA 12 1.3.1 Kiến trúc ảo hóa 12 1.3.2 Các kiểu ảo hóa 13 1.3.3 Các công nghệ hỗ trợ ảo hóa 15 1.4 KẾT CHƯƠNG 20 iii CHƯƠNG CƠNG NGHỆ ẢO HĨA VSPHERE 21 2.1 CÁC CƠNG NGHỆ ẢO HĨA HIỆN NAY 21 2.2 TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ ẢO HĨA VSPHERE 22 2.2.1 Giới thiệu công nghệ ảo hóa vSphere 22 2.2.2 Thành phần tính vSphere 23 2.2.3 Chức quản lý tập trung (VMWare vCenter Server) 23 2.2.4 Chức quản lý cập nhật(VMWare vCenter Update Manager) 23 2.2.5 Chức quản lý máy chủ từ xa (VMWare vSphere Client) 24 2.2.6 Các chức di chuyển máy ảo chạy (VMWare VMonitor Storage VMotion) 24 2.2.7 Chức phân phối tài nguyên máy ảo (VMWare Distributed Resource Scheduler) 24 2.2.8 Tính sẵn sàng cao (VMWare High Availability) 24 2.2.9 Chức lưu (VMWare Consolidated Backup) 25 2.2.10 Chức lưu trữ (vStorage) 25 2.3 CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG VÀ CƠ SỞ HẠ TẦNG 25 2.3.1 Tính sẵn sàng 26 2.3.2 Tính bảo mật 26 2.3.3 Khả mở rộng hệ thống 27 2.3.4 Máy tính ảo (vComputer) 27 2.3.5 Mạng ảo (vNetwork) 27 2.3.6 Khả tương thích với sản phẩm hãng thứ ba 28 2.4 SO SÁNH CƠNG NGHỆ ẢO HĨA VMWARE VÀ CƠNG NGHỆ ẢO HĨA HYPER-V 29 2.4.1 So sánh quyền sử dụng 29 2.4.2 So sánh khả ảo hóa 30 2.4.3 So sánh tính 31 2.4.4 So sánh lưu trữ 32 2.4.5 So sánh mạng 33 2.4.6 Ưu điểm ảo hóa vSphere 34 2.5 KẾT CHƯƠNG 37 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ẢO HĨA ĐỂ XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐÁM MÂY RIÊNG TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGOẠI NGỮ - ĐHĐN 38 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 38 iv 3.2 MỤC TIÊU ĐỀ RA 40 3.3 THIẾT KẾ MƠ HÌNH 40 3.4 CÀI ĐẶT VÀ TRIỂN KHAI MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 41 3.4.1 Cài đặt ESXi Server VMware Workstation 42 3.4.2 Cài đặt vSphere Client 42 3.4.3 Cài đặt Vmware vcenter 43 3.4.4 Thêm nodes ESXi vào vCenter để quản lý 44 3.4.5 Tính sẵn sàng cao vSphere 46 3.5 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÔNG TÁC TRIỂN KHAI HỆ THỐNG 49 3.5.1 Công việc thực 49 3.5.2 Hiệu đạt 50 3.6 KẾT CHƯƠNG 50 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) v DANH MỤC BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Phần viết tắt STT Phần viết đầy đủ CNTT Công nghệ thông tin ĐHĐN Đại học Đà Nẵng ĐHNN Đại học Ngoại ngữ Clients Máy trạm Cluster Cụm máy chủ Server Máy chủ Information Technology(IT) Công nghệ thông tin Datacenter Trung tâm liệu Direct Attached Storage(DAS) Lưu trữ qua thiết bị gắn trực tiếp 10 HĐH Hệ điều hành 11 RAID Redundant Array of Independent Disks 12 Infrastrucure as a Service (IaaS) Giải pháp hạ tầng dịch vụ 13 Paravirtualization Ảo hóa phần 14 Platform as a Service(PaaS) Giải pháp tảng dịch vụ 15 Infrastrucure as a Service (IaaS) Giải pháp hạ tầng dịch vụ 16 Service Level Agreement(SLA) Thảo thuận mức độ dịch vụ 17 Storage Lưu trữ 18 Storage Area Network (SAN) Lưu trữ qua mạng chuyên dụng 19 Virtualization Ảo hóa 20 Virtual Private Network (VPN) Mạng riêng ảo vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Tên bảng Ảo hóa hệ thống Các cơng nghệ ảo hóa Tính bảo mật Các hệ điều hành hỗ trợ So sánh quyền sử dụng Vmware Hyper-V So sánh khả ảo hóa Vmware Hyper-V So sánh tính Vmware Hyper-V So sánh lưu trữ Vmware Hyper-V So sánh mạng Vmware Hyper-V So sánh phàn mền cung cấp tính ảo hóa Trang 14 21 26 28 29 30 31 32 33 34 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Tên hình Điện tốn đám mây Các loại điện tốn đám mây Mơ hình đám mây cơng cộng Mơ hình đám mây riêng Mơ hình đám mây lai Thành phần hệ thống ảo hóa Sơ đồ hoạt động chuẩn Striping Sơ đồ hoạt động chuẩn Duplexing Sơ đồ hoạt động RAID level Sơ đồ hoạt động RAID Sơ đồ hoạt động RAID Sơ đồ hoạt động RAID 1-0 Sơ đồ lưu trữ mạng San Sơ đồ hoạt động VMWare High Availability Nền tảng kiến trúc vSphere Nền tảng ảo hóa VMWare Di chuyển máy ảo Lưu trữ data Các ứng dụng VMWare Bộ nhớ ảo Mơ hình hệ thống Trường Đại học Ngoại ngữ Mơ hình hệ thống trường Đại học Ngoại ngữ Màn hình cấu hình địa IP để dùng vSphere client đăng nhập Màn hình truy cập vào ESXi vmware Màn hình truy cập vào máy chủ Màn hình chọn địa truy cập web Màn hình giao diện Web client Vcenter Màn hình cài đặt thành cơng máy ảo Màn hình chọn máy ảo di chuyển Màn hình máy ảo chuyển tới máy đích Màn hình thiết lập thơng số cần thiết khởi chạy HA Màn hình di chuyển nodes vào HA Trang 7 12 15 16 16 17 17 18 18 19 22 23 24 25 25 27 39 40 42 42 43 44 44 45 45 46 46 47 viii Số hiệu hình 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 Tên hình Màn hình máy ảo chuyển từ ESX ESX Apache Webserver MySQL server Truy cập vào webserver thông qua port 80 Thiết lập Axigen mail server cho cổng dịch vụ Quản trị domain mail server Trang 47 47 48 48 48 50 - Web server: Trang web riêng trường có tên miền nội ufl.udn.vn - Mail server: Xây dựng hệ thống mail sever nội với tên miền mail.ufl.udn.vn - Database server: Cài đặt máy chủ chạy sở liệu SQL kết nối đến phần mềm quản lý đào tạo - Active Directory: Hệ thống chứng thực tập trung cho phần mềm trường (Quản lý công sản, quản lý đào tạo ), quản lý tài khoản truy cập Wifi Meraki thông qua Radius Server… - Tiến hành kết nối hệ thống máy chủ ảo chạy thử nghiệm mạng Lan gồm máy client 3.5.2 Hiệu đạt Hệ thống ứng dụng công nghệ Ảo hóa máy chủ giúp tận dụng tối đa nguồn tài nguyên phần cứng máy chủ vật lý; người dùng máy Client (trong phạm vi cấp quyền) Xét góc độ quản lý, mơi trường ảo hóa số lượng cơng việc có thay đổi, công việc quản lý phức tạp so với môi trường truyền thống Tuy nhiên sau thời gian với mở rộng quy mô hệ thống, với kế hoạch quản lý lập rõ ràng, cẩn thận cơng việc quản lý trở nên dễ dàng nhiều Đặc biệt hầu hết thao tác quản trị thực cách sử dụng phần mềm quản lý từ xa Dựa vào so sánh ta thấy mô hình lựa chọn phần mềm ảo hóa VMWare Mircosoft, với quy mô trường Đại học- Ngoại ngữ có số lượng máy ảo vừa phải hệ thống nhà trường nên chọn phầm mềm nhà cung cấp dịch vụ VMWare, kết hợp với cơng cụ để quản lý vCenter Server, vSphere Client Nhìn chung, VMWare vSphere có giá thành mua quyền cao công cụ ảo hóa từ nhà phát triển khác, hỗ trợ tốt số chức HA làm giảm tối thiểu thời gian gián đoạn hệ thống gặp cố so với tảng ảo hóa khác, thời gian lưu phục hồi hệ thống tương đối nhanh so với tảng ảo hóa khác Tuy nhiên thời gian hạn chế khó khăn mặt trang thiết bị nên luận văn có thiếu sót, vấn đề chưa triển khai hoàn chỉnh (vSphere Faultolence Server, vSphere Distributed Resource Scheduler…) 3.6 KẾT CHƯƠNG Từ việc nghiên cứu tìm hiểu kiến thức ảo hóa nói chung cơng nghệ ảo hóa vSphere nói riêng Từ áp dụng ảo hóa mơ hình thực tế, em 51 đưa đề xuất mơ hình đám mây riêng cho trường Đại học Ngoại ngữ, xây dựng mơ hình ảo hóa server trung tâm liệu Đại học Ngoại ngữ Qua trình nghiên cứu triển khai luận văn, triển khai thành công đám mây riêng tảng ảo hóa Vmware vSphere quy mơ nhỏ ứng dụng cho trường ĐHNN nói chung doanh nghiệp khác nói riêng, triển khai thành cơng dịch vụ đặc trưng đám mây (vMotion, vSphere HA, vSphere vShield Protection…) Bên cạnh nắm lợi ích ứng dụng mơ hình ảo hóa vào thực tế, biết thêm nhiều kiến thức thực tiễn bổ ích khác hệ thống máy chủ, hệ thống lưu trữ, lưu dự phòng … 52 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN a Kết đạt Về lý thuyết, luận văn phần tìm hiểu kiến thức ảo hóa nói chung cơng nghệ ảo hóa Vmware vSphere nói riêng Từ áp dụng ảo hóa mơ hình thực tế Bên cạnh nắm lợi ích ứng dụng mơ hình ảo hóa vào thực tế, biết thêm nhiều kiến thức thực tiễn bổ ích khác hệ thống máy chủ, hệ thống lưu trữ, lưu dự phịng Về bản, luận văn hồn thành thực mục tiêu đề ban đầu Trình bày chi tiết vấn đề cơng nghệ ảo hóa sản phẩm ảo hóa ESX Server Vmware Nắm kiến thức công nghệ ảo hóa cơng nghệ liên quan chức hỗ trợ vSphere… Nắm lợi ích ứng dụng mơ hình ảo hóa vào thực tế quản lý đơn giản, triển khai nhanh, tiết kiệm chi phí, khơng gian chứa máy chủ vật lý, hệ thống cân tải phân phối tài nguyên linh hoạt, … Nắm khái niệm điện toán đám mây, loại hình dịch vụ điện tốn đám mây, mơ hình triển khai điện tốn đám mây, số ứng dụng phát triển từ điện toán đám mây Về thực nghiệm, luận văn hoàn thành việc ứng dụng ảo hóa vSphere để triển khai thực nghiệm cho trường Đại học Ngoại ngữ đưa cách giải để thực lưu dự phòng cho máy chủ ảo hóa Từ kế thừa, phát triển áp dụng rộng rãi cho mô hình CNTT khác trung tâm mua sắm, siêu thị, khách sạn, nhà hàng… b Hạn chế Do nhiều hạn chế điều kiện thời gian, nguồn lực, kinh tế số điều kiện khách quan khác nên bên cạnh vấn đề đạt luận văn cịn số hạn chế số điều chưa thực được:  Vì cấu hình máy chủ ESXi demo thấp nên khơng triển khai nhiều máy ảo dịch vụ khác  Chưa kiểm tra chất lượng lưu dự phòng với tệp tin lớn điều kiện đường truyền khác  Chưa trình bày demo hết tính cấp cao Vmware vấn đề đòi hỏi licence Vmware vCenter Appliance nhiều máy chủ ESXi Server 53  Chưa cấu hình tính ưu việt Vmware vShield Protection, Vmware DRS (phân phối tài nguyên theo lịch trình), vSphere Faultolence Server, vSphere Distributed Resource Scheduler HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nghiên cứu cơng nghệ ảo hóa hệ thống mạng, vấn đề an toàn, bảo mật triển khai mơi trường điện tốn đám mây Luận văn dừng lại mức độ tìm hiểu tảng, kiến trúc ảo hóa đặc biệt cơng nghệ ảo hóa Vmware vSphere để áp dụng triển khai mơi trường thực tế quy mơ nhỏ Nếu có điều kiện mở rộng nghiên cứu cơng nghệ ảo hóa để áp dụng rộng rãi thực tế với quy mơ, mơ hình lớn hơn, đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp Song song đó, tìm hiểu, kết hợp thêm số tính cơng cụ kèm theo góp phần hữu ích cho việc hỗ trợ vấn đề như: bảo mật, lưu dự phòng giám sát hoạt động tồn hệ thống ảo hóa triển khai Nghiên cứu ảo hóa hệ thống mạng, ảo hóa ứng dụng để áp dụng triển khai trường Đại học Ngoại ngữ, góp phần nâng cao hiệu suất sử dụng hệ thống máy tính, máy chủ, hệ thống mạng nhà trường TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI [1] O'Reilly (2009), Cloud Security and Privacy - An Enterprise Perspective on Risk and Compliance [2]Hassan, Qusay (2011), "Demystifying Cloud Computing" - The Journal of Defense Software Engineering [3] David Linthicum (2011), How to integrate with the cloud, InfoWorld: Cloud Computing [4] Iain D.Craig (2010), Virtual Machines, licensing agency [5] Oliphant, Patrick (2012), Virtual Machines VirtualComputing Archived [6]Victor Moreno (2006), Network Virtualization, Cisco Press [7] VMWare Infrastructure 3: Install and configure, VMWare (2002) [8] Jesse Russell, Ronald Cohn (2012), Redundant Array of Independent Memory [9] Meeta Gupta (2002), Storage Area Network Fundamentals, Cisco Systems [10] Scott lowe (2009), Mastering Vmware vSphere Wiley publishing [11]VMWare ESXi Server in the Enterprise: Planning and Securing Virtualization Servers [Kindle Edition] February (2008) [12] Konstantin Kuminsky (2013), VMWare vCenter Sever, reserved [13] Advanced Server Virtualization: VMWare and Microsoft Platforms in the Virtual Data Center[Print Replica] [Kindle Edition] 02/2012 [14] David Marshall (2009), Vmware ESX virtua data center, Taylor &Francy Group [15] Jason W.Mc Carty (2010), Vmware vSphere aministrator, Wiley.Inc TRANG WEB [16] Trang web: www.ppcproservices.com [ Ngày truy cập: 10 tháng 05 năm 2017 ] [17] Diễn đàn quản trị mạng Việt Nam: www.quantrimang.com [Ngày truy cập: 22 tháng 05 năm 2017] [18] Diễn đàn máy chủ: www.diendanmaychu.vn [Ngày truy cập: 23 tháng 05 năm 2017] [19] Diễn đàn công nghệ thông tin: www.tuhocanninhmang.com [Ngày truy cập: 12 tháng 05 năm 2017] [20] Diễn đàn công nghệ thông tin: https://huypd.wordpress.com/so-snh-ao-ha-giuamicrosoft-v-vmware-2: [ Ngày truy cập: 10 tháng 04 năm 2017 ] ... Nghiên cứu lý thuyết kỹ thuật công nghệ ảo hóa - Nghiên cứu cơng nghệ ảo hóa mơ hình ảo hóa - Nghiên cứu cơng nghệ ảo hóa VMWare vSphere 4.2 Phương pháp thực nghiệm Nghiên cứu khai thác công nghệ vSphere. .. chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ ảo hóa VSPHERE phục vụ triển khai đám mây riêng? ?? để làm luận văn thạc sỹ Đồng thời giới thiệu nhìn tổng quan cơng nghệ ảo hóa VMWare vSphere, đưa giải... vững vấn đề liên quan đến mơ hình, nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ ảo hóa cơng cụ ảo hóa nhà phát triển Về thực tiễn: triển khai mơ hình đám mây riêng tảng ảo hóa vSphere cho trường Đại học Ngoại