Nghiên cứu tính ảo hóa trong công nghệ điện toán đám mây (tt)

1 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - LƯU THỊ THU HÀ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH ẢO HĨA TRONG CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY Chun ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60.48.15 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI- NĂM 2011 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thế Quế (Ghi rõ học hàm, học vị) Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng I MỞ ĐẦU Để kiểm tra phản ứng nhanh nhạy ứng viên xin việc, Google cần đặt câu hỏi tưởng chừng đơn giản: "Bạn làm liệu có tăng gấp 1.000 lần?" Nếu người xin việc bê ngun cơng thức "lập trình sẵn" trường vào tình này, họ biến máy chủ thành ốc sên nhận lượng video, ảnh, đồ, thông tin mua sắm lên 1.000 Bởi thế, để tìm chỗ đứng Google, họ cần học cách làm việc ước mơ cấp độ rộng lớn Họ phải biết cách đưa khối lượng liệu khổng lồ khỏi phạm vi trung tâm liệu chật chội đặt chúng ngồi kia- nơi mà chun gia Google gọi "cloud"- Những đám mây ảo Trong thực tế nay, với thay đổi phát triển không ngừng đến phút giây xã hội xung quanh nhu cầu khả lưu trữ lượng liệu khổng lồ, vượt “cỗ máy vật lý” Data center vô cấp thiết Sự phát triển vũ bão kinh tế giới đẩy doanh nghiệp, tập đồn đa quốc gia lớn vào tình phải có giải pháp cơng nghệ thơng tin giúp họ lưu trữ khối lượng khổng lồ liệu liên quan đến công việc kinh doanh họ Bên cạnh đó, giải pháp phải thỏa mãn tiêu chí đơn giản, an tồn dễ sử dụng khơng phải doanh nghiệp có khả đầu tư mạnh vào hạ tầng công nghệ thông tin để phục vụ cho công việc kinh doanh nhiều lý khách quan chủ quan Khơng dừng lại mức đó, “đòi hỏi” người ngày tăng lên, thách thức gửi đến phát triển khoa học cơng nghệ nói chung cơng nghệ thơng tin nói riêng Ngày nay, khái niệm dịch vụ đã, trở thành khái niệm đỗi quen thuộc với người Tất chuyển hóa thành dịch vụ người dùng khơng muốn tự phải thực tất việc Họ muốn đơn giản nhất, dễ sử dụng khơng phải lúc phải quản lý khơng có nhu cầu sử dụng Vai trị dịch vụ sống hàng ngày chối cãi Tất nhu cầu nói dẫn đến hai câu hỏi đặt Đó làm để giải toán lưu trữ khối lượng liệu, ứng dụng khổng lồ làm để biến việc sử dụng liệu, ứng dụng thành dịch vụ để đáp ứng nhu cầu người dùng Và câu trả lời chung cho cho hai câu hỏi “hóc búa” nhiều năm qua xuất Đó Điện tốn đám mây (Cloud computing) Thuật ngữ "cloud computing" đời năm 2007 để nói trào lưu mới, mà để khái quát lại hướng sở hạ tầng thông tin vốn diễn từ năm qua Quan niệm diễn giải cách đơn giản: nguồn điện toán khổng lồ phần mềm, dịch vụ nằm máy chủ ảo (đám mây) Internet thay máy tính gia đình văn phịng (trên mặt đất) để người kết nối sử dụng họ cần Điện tốn đám mây (Cloud Computing) hiểu mơ hình điện tốn sử dụng cơng nghệ phần mềm, khoa học máy tính,… phát triển hạ tầng mạng máy tính Internet, để tạo “đám mây” cung cấp từ sở hạ tầng, nơi lưu trữ liệu dịch vụ sẵn sàng, nhanh chóng cho quan, tổ chức doanh nghiệp người dùng đầu cuối theo yêu cầu Mơ hình dịch vụ đám mây, người dùng khơng phải quan tâm đến kỹ cài đặt, triển khai ứng dụng phần mềm, yêu cầu cở sở hạ tầng truyền thơng, mạng máy tính Internet để truy cập dịch vụ Cloud Computing giải vấn đề tối ưu hóa lưu trữ, ảo hóa máy chủ, sở hạ tầng mạng Ảo hóa tính tốn, sử dụng siêu máy tính (Super- Computer) để xử lý tính tốn cơng nghệ tính tốn song song, phân tán, tính tốn lưới “Điện tốn đám mây” hẳn bạn nghe thấy cụm từ nhiều thời gian tới Có thể nói, điện tốn đám mây xu hướng phát triển ứng dụng tương lai Các ông lớn IBM, Google, Microsoft rục rịch chuẩn bị cho tảng điện tốn đám mây riêng “Chìa khóa” giúp Điện tốn đám mây (Cloud Computing) giải vấn đề phức tạp kể ảo hóa Tất tài nguyên hệ thống ảo hóa Ảo hóa giữ đáp ứng yêu cầu cần thiết nguồn tài nguyên vật lý bình thường vấn đề quản lý đơn giản Đó điều tạo nên khác biệt Điện toán đám mây giải pháp khác giúp mang lại lợi ích to lớn mà khơng giải pháp tương tự làm Cơng nghệ ảo hóa làm thay đổi mặt giới điện tốn cơng cụ có khả triển khai quản lý máy ảo đơn giản, hiệu Bằng việc tối ưu hóa tài nguyên mạng, ảo hóa lưu trữ ảo hóa máy chủ sử dụng nguồn tài nguyên hệ thống, chi phí triển khai ban đầu thấp, ảo hóa đem lại cho doanh nghiệp khả nhanh chóng thu hồi vốn đầu tư Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tính ảo hóa cơng nghệ điện tốn đám mây”, tơi trình bày nội dung theo phần sau: Chương “Tổng quan Điện tốn đám mây” chương tơi trình bày: điện tốn đám mây gì, đặc điểm, mơ hình, giải pháp số ứng dụng cơng nghệ điện tốn đám mây Chương “Kiến trúc phần mềm dịch vụ điện toán đám mây” bao gồm: phần mềm dịch vụ- SaaS, dịch vụ sở hạ tầng- IaaS dịch vụ tảng- PaaS Chương “ Đề xuất mơ hình ảo hóa điện tốn đám mây” chương tơi tìm hiểu ảo hóa gì, kiến trúc ảo hóa, cơng nghệ ảo hóa máy chủ đề xuất mơ hình ảo hóa máy chủ điện tốn đám mây “ Kết luận” II NỘI DỤNG LUẬN VĂN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Thế điện toán đám mây? 1.1.1 Lịch sử đời, tên gọi, so sánh với điện toán lưới: 1.1.2 Thế điện toán đám mây? Theo Wikipedia: “Điện toán đám mây (cloud computing) mơ hình điện tốn có khả co giãn (scalable) linh động tài nguyên thường ảo hóa cung cấp dịch vụ mạng Internet” Theo Gartner (http://www.buildingthecloud.co.uk/): “Một mô hình điện tốn nơi mà khả mở rộng linh hoạt công nghệ thông tin cung cấp dịch vụ cho nhiều khách hàng sử dụng công nghệ Internet” Theo Ian Foster: “Một mơ hình điện tốn phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn mặt kinh tế, nơi chứa sức mạnh tính tốn, kho lưu trữ, tảng (platform) dịch vụ trực quan, ảo hóa co giãn linh động, phân phối theo nhu cầu cho khách hàng bên ngồi thơng qua Internet” 4 1.2 Ngun lý hoạt động: Để hiểu cách thức hoạt động “đám mây”, tưởng tượng “đám mây” bao gồm lớp: Lớp Back-end lớp Front-end 1.3 Đặc điểm điện toán đám mây: Nhanh chóng cải thiện với người dùng Chi phí giảm đáng kể Sự độc lập thiết bị Độ tin cậy cải thiện Tính co giãn linh động Bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa liệu 1.4 Các ưu điểm nhược điểm: 1.4.1 Các ưu điểm: Miễn phí: Dễ tiếp cận: Di động: Linh hoạt: Yên tâm tuyệt đối: 1.4.2 Nhược điểm: 1.5 Các mơ hình triển khai điện tốn đám mây: 1.5.1 Các đám mây công cộng- Public cloud: Public cloud: dịch vụ đám mây bên thứ ba (người bán) cung cấp Chúng tồn tường lửa công ty chúng lưu trữ đầy đủ nhà cung cấp đám mây quản lý 1.5.2 Các đám mây riêng- Private cloud: Private cloud: dịch vụ đám mây cung cấp doanh nghiệp Những đám mây tồn bên tường lửa công ty chúng doanh nghiệp quản lý 1.5.3 Các đám mây lai- Hybrid cloud: Hybrid cloud: kết hợp đám mây công cộng đám mây riêng Những đám mây thường doanh nghiệp tạo trách nhiệm quản lý phân chia doanh nghiệp nhà cung cấp đám mây công cộng 5 1.5.4 Các đám mây cộng đồng- Community Cloud: Community Cloud: đám mây chia sẻ số tổ chức hỗ trợ cộng đồng cụ thể có mối quan tâm chung (ví dụ: chung sứ mệnh, yêu cầu an ninh, sách…) Nó quản lý tổ chức bên thứ ba 1.6 Các giải pháp điện toán đám mây: Cloud Computing đời để giải vấn đề sau: 1.6.1 Vấn đề lưu trữ liệu: 1.6.2 Vấn đề sức mạnh tính tốn: 1.6.3 Vấn đề cung cấp tài ngun, phần mềm: 1.7 Tính bảo mật điện tốn đám mây: 1.7.1 Mục tiêu bảo mật thông tin đám mây:  Tính an tồn  Tính đáng tin cậy  Khả tồn tại: 1.7.2 Bảo mật: 1.8 Xu hướng phát triển: CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC CÁC PHẦN MỀM DỊCH VỤ TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 2.1 Giới thiệu phần mềm dịch vụ SaaS(Software as a Service): 2.1.1 Phần mềm dịch vụ SaaS gì? SaaS (Software as a Service): tiếng Việt tạm dịch “phần mềm dịch vụ” Theo định nghĩa hãng nghiên cứu toàn cầu IDC SaaS “phần mềm hoạt động web, quản lý nhà cung cấp cho phép người sử dụng truy cập từ xa” 2.1.2 Các ưu điểm nhược điểm: 2.1.2.1 Ưu điểm:  Tiết kiệm tiền mua máy chủ phần mềm khác để hỗ trợ sử dụng, tất thứ sử dụng thơng qua trình duyệt  Tập trung ngân sách vào lợi cạnh tranh sở hạ tầng 6  Khách hàng ứng dụng SaaS không cần lo lắng việc cập nhật vá lỗi hay nâng cấp phần mềm điều thực nhà cung cấp dịch vụ  Cho phép nhiều người dùng lúc  Tính linh hoạt khả mở rộng cao  Dễ sử dụng  Đối với nhà cung cấp, họ phải trì ứng dụng chung cho nhiều đơn vị phí rẻ so với kiểu hosting truyền thống  Cách tiếp cận trước SaaS ASP (Application Service Provider) Các ASP cung cấp thuê bao phần mềm lưu trữ phân phối mạng ASP tính phí theo thời gian sử dụng Do bạn khơng phải mua phần mềm mà thuê cần 2.1.2.2 Nhược điểm: 2.1.3 Một số tính chất:  Tính ảo hoá:  Tập hợp liệu:  Kênh bán hàng: 2.1.4 Sự khác biệt giưa SaaS & mơ hình cung cấp DV phần mềm (ASP): 2.1.5 Kiến trúc SaaS: Nói ngắn gọn, SaaS tầng mơ hình Cloud Computing – Là mơ hình triển khai phần mềm từ hệ tập trung sang chạy máy tính cục (của người dùng cuối) Hình 2.3: Kiến trúc SaaS Cấp 1: Custom nơi khách hàng làm chủ phiên riêng ứng dụng Cấp 2: Configurable cung cấp linh hoạt cấu hình thơng qua metadata Cấp 3: Configurable, Multi-Tenant-Efficient cung cấp chương trình để phục vụ cho hàng ngàn, hàng vạn khách hàng lúc Cấp 4: Scalable, Configurable, Multi-Tenant-Efficient: cung cấp hiệu kiến trúc đa tầng phép khả mở rộng máy chủ 2.1.6 Giải pháp tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp: 2.1.7 Những lợi ích khác mà SaaS mang lại: 2.1.8 Mức độ tin cậy phần mềm dịch vụ SaaS: 2.2 Cơ sở hạ tầng dịch vụ( IaaS: Infrastructure as a Service) Những nhà cung cấp sở hạ tầng quản lý tập hợp lớn tài ngun tính tốn lưu trữ hay xử lý Thơng qua cơng nghê ảo hóa, tài nguyên chia nhỏ, gán hay thay đổi kích thước cách linh động để xây dựng hệ thống theo kiểu ad – hoc tùy thuộc vào nhu cầu khách hàng, mà nhà cung cấp dịch vụ IaaS sử dụng nhiều công nghệ mới, dịch vụ đầu tư trung tâm liệu để cung cấp IT dịch vụ cho khách hàng, tập trung xung quanh mô hình cung cấp dịch vụ mà quy định tiêu chuẩn xác định trước sở hạ tầng đặc biệt tối ưu cho ứng dụng khách hàng 2.2.1 Hiện đại theo yêu cầu điện toán: 2.2.2 Đám mây Amazon’s Elastic:  Amazon EC2 môi trường điện toán ảo, cho phép khách hàng sử dụng giao diện web quản lý dịch vụ cần thiết để khởi động nhiều trường hợp loạt hệ điều hành  Để sử dụng Amazon EC2, trước tiên khách hàng cần tạo Amazon Machine Image (AMI)  Amazon EC2 cung cấp việc sử dụng hình ảnh cấu hình với mẫu sẵn để người sử dụng nhận chạy 8 2.2.3 Sử dụng Amazon EC2 để chạy ứng dụng: 2.2.4 Đặc điểm dịch vụ Amazon EC2: Có vài đặc điểm dịch vụ EC2 cung cấp lợi ích đáng kể cho doanh nghiệp Trước hết, Amazon EC2 cung cấp tài nguyên quan trọng Vì quy mơ lớn Amazon có lượng khách hàng lớn Nó thay kinh tế, rẻ nhiều so với số giải pháp khác Chi phí phát sinh để thiết lập chạy hệ điều hành chia sẻ cho nhiều khách hàng, làm cho tổng chi phí khách hàng trở nên rẻ Khách hàng phải trả tỷ lệ thấp cho tính mà họ thực tiêu thụ Vấn đề an ninh cung cấp thông qua ứng dụng web Amazon EC2 Điều cho phép người dùng cài đặt tường lửa để kiểm soát việc truy cập mạng nhóm trường Amazon EC2 cung cấp mơi trường có độ tin cậy cao mà trường hợp thay nhanh chóng cấp quyền 2.2.4.1 Khả nâng cao tính động 2.2.4.2 Khả kiểm sốt trường hợp 2.2.4.3 Cấu hình linh hoạt: 2.2.4.4 Tích hợp với ứng dụng web Amazon khác: 2.2.4.5 Khả phục hồi hiệu suất đáng tin cậy: 2.3 Nền tảng dịch vụ ( PaaS: Platform as a Serivice): Các hệ thống đám mây thay cung cấp sở hạ tầng dịch vụ, cịn đưa thêm tầng trừu tượng hóa để cung cấp tảng phần mềm cần thiết cho hệ thống thực thi Kích thước tài nguyên phần cứng tùy thuộc vào yêu cầu dịch vụ cần thực thi tạo cách suốt Có thể nói PaaS phát triển tuyệt vời mơ hình phân phối ứng dụng SaaS Mơ hình PaaS làm cho tất phương tiện cần thiết để hỗ trợ hồn thiện vịng đời việc xây dựng chuyển giao ứng dụng web dịch vụ hồn tồn có sẵn từ Internet, tất khơng tải phần mềm cài đặt cho nhà phát triển, quản lý công nghệ thông tin người sử dụng đầu cuối 9 2.3.1 Mơ hình On- Premises truyền thống: 2.3.2 Mơ hình đám mây kiểm mới: 2.3.3 Các đặc điểm PaaS: 2.4 So sánh dịch vụ SaaS, PaaS IaaS: Để hiểu rõ dịch vụ SaaS, PaaS IaaS Cloud Computing, có bảng so sánh dịch vụ này: Hình 2.6 : Bảng so sánh dịch vụ SaaS, PaaS IaaS 2.5 Các dịch vụ khác Cloud Computing bao gồm: 2.5.1 Điện toán theo yêu cầu- Utility Computing: 2.5.2 Dịch vụ web- Web service: 2.5.3 Dịch vụ quản lý- MSP - Managed Service Provider: 2.5.4 Điện tốn tích hợp- Internet integration: CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH ẢO HĨA TRONG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY 3.1 Cơng nghệ ảo hóa: 3.1.1 Ảo hóa gì? 10 Ảo hố cơng nghệ tiên tiến loạt cách mạng công nghệ nhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống cho phép tăng hiệu suất làm việc máy tính lên cấp độ chưa có Ảo hóa hệ thống máy chủ tức ta tiến hành phân chia server thành nhiều server ảo kết hợp nhiều máy chủ vật lý thành máy chủ logic, người sử dụng họ nhận biết sử dụng server ảo giống máy vật lý độc lập có đủ tài nguyên cần thiết (bộ vi xử lý, nhớ, kết nối mạng, …), server ảo khơng có tài ngun độc lập vậy, sử dụng tài nguyên gán từ máy chủ vật lý Ở đây, chất thứ server ảo sử dụng tài nguyên máy chủ vật lý, chất thứ hai server ảo hoạt động server vật lý độc lập 3.1.2 Lợi ích việc ảo hóa: Thơng thường việc đầu tư cho trung tâm công nghệ thông tin tốn Chi phí đầu tư mua máy chủ cấu hình mạnh phần mềm quyền đắt đỏ Trong thời buổi kinh tế khó khăn doanh nghiệp muốn cắt giảm hạn chế tối đa chi phí không cần thiết mà đáp ứng suất tính ổn định hệ thống Thế nên việc ứng dụng ảo hóa trở thành nhu cầu cần thiết doanh nghiệp lớn hay nhỏ Thay mua mười máy chủ cho mười ứng dụng cần mua hai máy chủ có hỗ trợ ảo hóa chạy tốt mười ứng dụng Điều cho ta thấy khác biệt hệ thống ảo hóa khơng ảo hóa Bên cạnh việc ứng dụng ảo hóa cịn đem lại lợi ích sau Quản lý đơn giản: Triển khai nhanh: Phục hồi lưu trữ hệ thống nhanh: Cân tải phân phối tài nguyên linh hoạt: Tiết kiệm: Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục: 3.1.3 Kiến trúc ảo hóa: Xét kiến trúc hệ thống, kiến trúc ảo hóa hệ thống máy chủ dạng dạng là: Host-based, Hypervisor-based (cịn gọi bare-metal hypervisor, chia nhỏ làm hai loại Monothic Hypervisor Microkernel Hypervisor), Hybrid Ngoài 11 ra, tùy theo sản phẩm ảo hóa triển khai (như VMWare, Microsoft HyperV, Citrix XEN Server) mà mức độ ảo hóa cụ thể khác Sau ta tìm hiểu kỹ lưỡng kiến trúc mức độ ảo hóa máy chủ 3.1.3.1 Kiến trúc Hosted-based Còn gọi hosted hypervisor, kiến trúc sử dụng lớp hypervisor chạy tảng hệ điều hành, sử dụng dịch vụ hệ điều hành cung cấp để phân chia tài nguyên tới máy ảo Nếu ta xem hypervisor lớp phần mềm riêng biệt, hệ điều hành khách máy ảo nằm lớp thứ so với phần cứng máy chủ Hình 3.2 Mơ hình Hosedt-based Ta thấy, hệ thống ảo hóa sử dụng Mơ hình Hosted-based chia làm lớp hoạt động sau:  Nền tảng phần cứng:  Hệ điều hành Host:  Hệ thống virtual machine monitor (hypervisor):  Các ứng dụng máy ảo: Sử dụng tài nguyên hypervisor quản lý 12 3.1.3.2 Hypervisor-based: Cịn gọi bare-metal hypervisor Trong Mơ hình này, lớp phần mềm hypervisor chạy trực tiếp tảng phần cứng máy chủ, khơng thơng qua hệ điều hành hay tảng khác Qua đó, hypervisor có khả điều khiển, kiểm sốt phần cứng máy chủ Đồng thời, có khả quản lý hệ điều hành chạy Nói cách khác, hệ điều hành chạy lớp nằm phía hypervisor dạng bare-metal Hình vẽ sau minh họa cụ thể cho vấn đề này: Hình 3.3 Kiến trúc Hypervisor-based Ta thấy, hệ thống ảo hóa máy chủ sử dụng tảng Bare-metal hypervisor bao gồm lớp chính: Nền tảng phần cứng: Bao gồm thiết bị nhập xuất, thiết bị lưu trữ (Hdd, Ram), vi xử lý CPU, thiết bị khác (các thiết bị mạng, vi xử lý đồ họa, âm thanh…) Lớp tảng ảo hóa Virtual Machine Monitor (cịn gọi hypervisor), thực việc liên lạc trực tiếp với tảng phần cứng phía dưới, quản lý phân phối tài nguyên cho hệ điều hành khác nằm Các ứng dụng máy ảo: Các máy ảo lấy tài nguyên từ phần cứng, thông qua cấp phát quản lý hypervisor Khi hệ điều hành thực truy xuất tương tác tài ngun phần cứng hệ điều hành chủ cơng việc Hypervisor là: 3.1.3.2.1 Monolithic Hypervisor 3.1.3.2.2 Microkernelized Hypervisor 13 3.1.3.3 Hybrid Hybrid kiểu ảo hóa có nhiều ưu điểm Trong lớp ảo hóa hypervisor chạy song song với hệ điều hành máy chủ Tuy nhiên cấu trúc ảo hóa máy chủ ảo phải qua hệ điều hành máy chủ để truy cập phần cứng khác biệt chỗ hệ điều hành máy chủ máy chủ ảo chạy chế độ hạt nhân Hình 3.6 : Kiến trúc ảo hóa Hybrid 3.1.4 Mức độ ảo hóa: 3.1.4.1 Ảo hóa tồn phần- Full Virtualization Đây loại ảo hóa mà ta khơng cần chỉnh sửa hệ điều hành khách (guest OS) phần mềm cài đặt để chạy môi trường hệ điều hành chủ (host OS) Khi phần mềm chạy guest OS, đoạn code khơng bị biến đổi mà chạy trực tiếp host OS tưởng chạy hệ thống thực Bên cạnh đó, ảo hóa tồn phần gặp số vấn đề hiệu hiệu sử dụng tài nguyên hệ thống 3.1.4.2 Ảo hóa song song- Paravirtualization Là phương pháp ảo hóa máy chủ khác Với phương pháp ảo hóa này, thay mơ mơi trường phần cứng hồn chỉnh, phần mềm ảo hóa lớp mỏng dồn truy cập hệ điều hành máy chủ vào tài nguyên máy vật lý sở, sử dụng môt kernel 14 đơn để quản lý server ảo cho phép chúng chạy lúc (có thể ngầm hiểu, server giao diện người dùng sử dụng để tương tác với hệ điều hành– hay nói cách khác: cách để ta cảm nhận hệ điều hành) Ảo hóa song song đem lại tốc độ cao so với ảo hóa tồn phần hiệu sử dụng nguồn tài nguyên cao Nhưng yêu cầu hệ điều hành khách chạy máy áo phải chỉnh sửa Điều có nghĩa khơng phải hệ điều hành chạy ảo hóa song song (trái với Ảo hóa tồn phần) XP Mode Windows ví dụ điển hình ảo hóa song song 3.1.4.3 Ảo hóa hệ điều hành: Một hệ điều hành vận hành hệ điều hành chủ tồn có khả cung cấp tập hợp thư viện tương tác với ứng dụng, khiến cho ứng dụng truy xuất tài nguyên phần cứng cảm thấy truy xuất trực tiếp máy chủ vật lý Từ phối cảnh ứng dụng, nhận thấy tương tác với ứng dụng chạy hệ điều hành ảo, tương tác với hệ điều hành ảo kiểm sốt tài ngun hệ điều hành ảo Nói chung, khơng thể thấy ứng dụng tài nguyên hệ điều hành đặt hệ điều hành ảo khác 3.1.4.4 Ảo hóa ứng dụng: Thơng thường, muốn sử dụng phần mềm như: office, design,… 3.2 Cơng nghệ ảo hóa máy chủ: 3.2.1 Cơng Nghệ Máy ảo (Virtual Machine) Máy ảo máy tính cài hệ điều hành khác hay máy tính khác Một máy ảo bao gồm phần cứng, ứng dụng phần mềm hệ điều hành Điều khác biệt lớp phần cứng máy ảo thiết bị thường mà mơi trường hay phân vùng mà cấp phát số tài nguyên chu kì CPU, nhớ, ỗ đĩa… Cơng nghệ máy ảo cho phép cài chạy nhiều máy ảo máy tính vật lý Mỗi máy ảo có hệ điều hành máy khách riêng lẻ phân bố tài nguyên, ổ cứng, card mạng tài nguyên phần cứng khác cách hợp lý Việc phân bố tài nguyên phụ thuộc vào nhu cầu máy ảo ứng dụng tùy thuộc vào phương pháp ảo hóa dùng Đặc biệt máy ảo cần truy xuất tài ngun phần cứng hoạt động giống máy thật hồn chỉnh Vì tập tin phân vùng ổ đĩa nên việc di 15 chuyển máy ảo từ máy chủ sang máy chủ khác dễ dàng không cần quan tâm đến vấn đề tương thích phần cứng hay ảnh hưởng tới máy chủ Hình 3.9 : Sơ đồ truy cập tài nguyên phần cứng máy ảo Trong kiến trúc xử lý ảo hóa chia thành lớp Lớp lớp có quyền cao truy cập can thiệp sâu đến tài nguyên phần cứng Lớp thường hệ điều hành chủ cài máy chủ Lớp lớp ảo hóa Hypervisor Lớp dùng đề quản lý phân phối tài nguyên đến máy ảo Lớp hệ điều hành khách chạy máy ảo Để truy cập tài nguyên phần cứng phải liên lạc với lớp ảo hóa phải qua hệ điều hành máy chủ Lớp có quyền can thiệp thấp đến tài nguyên lớp Đây ứng dụng hoạt động máy ảo Trong hệ thống máy tính lớn dùng để xử lý ứng dụng thương mại khoa học( mainframe), hệ điều hành chạy phần cứng máy thực chế độ ưu tiên có hệ điều hành chủ phép sửa đổi can thiệp vào phần cứng bên Cịn máy ảo làm việc chế độ giới hạn phần cứng mà nhìn thấy thiết bị ảo Khi máy ảo u cầu lệnh tiến trình thơng thường hệ điều hành chủ chuyển tiếp chúng đến bô xử lý để thực thi trực tiếp, lệnh tiến trình đặc biệt nhạy cảm can thiệp sâu đến phần cứng bên bị chặn lại làm ảnh hưởng tới hệ thống máy ảo lại Hệ điều hành chủ thực thi lệnh với xử lý máy 16 thực sau mơ kết trả cho máy ảo Đây chế nhằm cách ly máy ảo với máy thực để đảm bảo an tồn hệ thống 3.2.2 Cơng nghệ Raid: 3.2.2.1 Khái niệm Raid: 3.2.2.2 Các chuẩn Raid: Các chuẩn RAID nghiên cứu phát triển nay:  Striping (còn gọi Song Hành)  Duplexing  Chuẩn Parity RAID 3.2.2.3 Phân loại Raid:  RAID level  RAID level :  RAID level :  RAID level 1+0: 3.2.3 Công nghệ lưu trữ mạng SAN 3.2.4 Cơng Nghệ High Availability 3.3 Đề xuất mơ hình ảo hóa máy chủ điện tốn đám mây: 3.3.1 Đặt vấn đề: Ngày nay, doanh nghiệp việc quản lý tốt, hiệu liệu riêng công ty liệu khách hàng, đối tác toán ưu tiên hàng đầu khơng ngừng gây khó khăn cho họ Để quản lý nguồn liệu đó, ban đầu doanh nghiệp phải đầu tư, tính tốn nhiều loại chi phí chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngồi họ cịn phải tính toán khả mở rộng, nâng cấp thiết bị, phải kiểm sốt việc bảo mật liệu tính sẵn sàng cao liệu Có nhiều phương pháp để thực tối ưu hóa hệ thống máy chủ, ảo hóa máy chủ phương pháp nhắc đến nhiều thời gian gần Ảo hóa máy chủ phương pháp áp dụng hệ thống máy chủ mà khơng phát sinh thêm chi phí đầu tư Nó biện pháp tốt việc tối ưu hóa hệ thống với việc hợp nguồn tài nguyên máy chủ 17 3.3.2 Mục tiêu giải pháp triển khai hệ thống: 3.3.2.1 Mục tiêu Ảo hóa doanh nghiệp: Và quan trọng cả, ảo hóa máy chủ cơng nghệ điện tốn đám mây doanh nghiệp cịn có mục đích sau:  Tiết kiệm chi phí đầu tư, chi phí trì hệ thống  Tiết kiệm không gian đặt máy chủ lượng tiêu thụ  Giảm thời gian khôi phục cố  Tạo lập môi trường kiểm tra chạy thử ứng dụng mà không cần đầu tư thêm hệ thống  Dễ dàng việc mở rộng hệ thống  Tạo lập tương thích việc sử dụng chương trình cũ 3.3.3.2 Giải pháp triển khai hệ thống: Một toán đưa cho doanh nghiệp họ cần thêm tài nguyên điện toán : Lựa chọn Đầu tư Mở rộng sở hạ tầng tổ chức Thường xuyên bổ sung thêm máy chủ, thiết bị lưu trữ kết nối Lựa chọn Tập trung hóa ảo hóa tài nguyên có Nâng cao mức độ sử dụng tài nguyên vượt qua hạn chế vật lý Lựa chọn Sử dụng sở hạ tầng điện toán đám mây Mở rộng ảo hóa vượt khỏi phạm vi trung tâm liệu doanh nghiệp Thuê tài nguyên điện toán từ nhà cung cấp dịch vụ Cloud Trả tiền theo mức độ sử dụng 3.3.3 Mơ hình ảo hóa: Doanh nghiệp có nhiều máy chủ máy chủ đặt nhiều nơi khác nhau, việc truy xuất hay bảo trì liệu khó khăn Vì tất liệu ảo hóa đám mây giúp doanh nghiệp giảm thiểu chi phí vận hành bảo trì bảo dưỡng Tiếp nhận yêu cầu: ghi nhận lại thông tin chi tiết yêu cầu hỗ trợ như: loại yêu cầu (hỗ trợ, lỗi phát sinh, yêu cầu nâng cấp sửa đổi,…), thông tin khách hàng người yêu cầu, hình thức tiếp nhận (điện thoại, email, chat,…),… 18 Phân công người xử lý: Quản lý kho tri thức (knowlegde base): 3.3.3.1 Chức Cloudoffice: 3.3.3.2 Chức CloudHRM: 3.3.3.3 Chức CloudAccounting 3.3.4 Khả xảy triển khai ảo hóa máy chủ doanh nghiệp: 3.3.4.1 Về chi phí: Định giá cố định: Nhà cung cấp xác định rõ đặc tả khả tính tốn cố định (dung lượng nhớ cấp phát, loại CPU tốc độ v.v…) Định giá theo đơn vị: Được áp dụng phổ biến cho lượng liệu truyền tải, dụng lượng nhớ cấp phát sử dụng, Cách uyển chuyên cách Định giá theo thuê bao: Ứng dụng phần lớn mơ hình dịch vụ phần mềm (SaaS) người dùng tiên đoán trước định mức sử dụng ứng dụng Cloud (cách tình thường khó đạt độ xác cao) 3.3.4.2 Các nguy rửi ro thách thức an tồn thơng tin: Các nghiên cứu gần cho thấy vấn đề bảo mật rào cản lớn định liệu điện tốn đám mây có sử dụng rộng rãi hay không Các vấn đề bảo mật không ngăn bùng nổ cơng nghệ ưa chng điện tốn đám mây khả giải đáp ứng nhu cầu thiết kinh doanh Một mối lo ngại hàng đầu liệu bị trộn lẫn nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ thông tin, liệu nhiều doanh nghiệp phần cứng An ninh điện toán đám mây đặt ba vấn đề: tính an ninh, tính riêng tư tuân thủ tính pháp lý hợp đồng nhà cung cấp dịch vụ doanh nghiệp sử dụng dịch vụ 3.3.5 Đánh giá: Về mơ hình ảo hóa đám mây doanh nghiệp đề có tính khả thi đáp ứng yêu cầu như: Vận dụng lý thuyết cơng nghệ ảo hóa như: Raid,San,High Availability cơng nghệ liên quan có chức hỗ trợ để áp dụng cho doanh nghiệp 19 Vận dụng thành phần, cấu trúc chức phần hệ thống ảo hóa Triển khai mơ hình ảo hóa máy chủ có lợi ích ứng dụng mơ hình ảo hóa vào thực tế tiết kiệm chi phí,tăng hiệu suất, dễ quản lý,… III KẾT LUẬN Qua nghiên cứu tính ảo hóa cơng nghệ điện tốn đám mây- Cloud Computing ta thấy rằng: Điện toán đám mây xu hướng phát triển trung tâm liệu (data center) Các máy chủ trung tâm liệu ảo hóa cơng nghệ ảo hóa cấp phát động tùy theo nhu cầu sử dụng tài nguyên người dùng nhằm thỏa mãn đồng thuận cụ thể mức dịch vụ Điện toán đám mây cung cấp cho người dùng nhiều loại hình dịch vụ khác dịch vụ sở hạ tầng, dịch vụ tảng, dịch vụ phần mềm… Dịch vụ đám mây phong phú tiện lợi, nhiên rào cản lớn vấn đề ảo hóa Cơng nghệ ảo hóa làm thay đổi mặt giới điện tốn cơng cụ có khả triển khai quản lý máy ảo đơn giản, hiệu Bằng việc tối ưu sử dụng nguồn tài nguyên hệ thống, chi phí triển khai ban đầu thấp, ảo hóa đem lại cho doanh nghiệp khả nhanh chóng thu hồi vốn đầu tư Bên cạnh đó, người dùng cá nhân hưởng lợi từ cơng nghệ loại bỏ nỗi lo âu tính tương thích hệ thống, giúp ta thối mái thử nghiệm công nghệ mà tốn nhiều thời gian, công sức hạn chế nguy hư hỏng hệ thống, mát liệu sơ suất Dĩ nhiên, ảo hóa tồn nhược điểm: điểm khắc phục được, dường nhỏ bé đem so sánh với ưu điểm mà công nghệ mang lại cho Về bản, điện toán đám mây phát triển dựa ba yếu tố máy tính trung ương, máy chủ/khách ứng dụng web Nhưng chất ba thành phần tồn vấn đề ảo hóa Khi tổ chức ủy thác thơng tin quan trọng lên đám mây, đám mây phân tán thông tin mặt địa lý, đó, thơng tin quan trọng khơng cịn nằm kiểm soát trực tiếp tổ chức Vì vấn đề ảo hóa ln đặt lên hàng đầu Ngồi thủ tục thơng thường mà hệ thống ảo hóa thơng thường 20 cung cấp, việc thiết kế phần mềm điện toán đám mây cịn nằm suốt q trình phát triển vịng đời phần mềm để làm giảm cơng bề mặt đám mây Mặc dù vậy, thời điểm nay, vấn đề ảo hóa không ngăn bùng nổ công nghệ ưa chuộng điện toán đám mây khả giải đáp ứng nhu cầu thiết kinh doanh Thị trường điện toán đám mây lớn, kể đến phủ điện tử, giáo dục, y tế khu công nghiệp… Không thể phủ nhận rằng, tương lai thời điện toán đám mây Ngày nay, nhu cầu chia sẻ, trao đổi thông tin người tăng cao quan trọng nhu cầu quản lý, phân công công việc ban giám đốc doanh nghiệp khơng cịn quan tâm đến sở hạ tầng, công nghệ mà tập trung vào cơng việc kinh doanh họ mang lại cho họ hiệu lợi nhuận ngày cao giảm dần chi phí Thơng tin lưu vết, cập nhật chia sẻ cách tức thời, truy cập lúc, nơi Lãnh đạo đội ngũ quản lý nắm tồn tình hình hoạt động hàng ngày doanh nghiệp, khó khăn vướng mắc, đề xuất người lao động, từ có đinh phù hợp với tình hình thực tế Tiết kiệm chi phí, thời gian, tối ưu nguồn lực nâng cao suất lao động Tạo môi trường làm việc công bằng, chuyên nghiệp phù hợp với chuẩn mực quốc tế bước hình thành xây dựng văn hóa doanh nghiệp riêng Do thời gian nghiên cứu hạn chế, nên luận văn tập trung vào nghiên cứu công nghệ triển khai lĩnh vực ảo hóa máy chủ Trong thời gian tới, có điều kiện, nghiên cứu cố gắng phát triển thêm nội dung sau: Nghiên cứu công nghệ ảo hóa hệ thống mạng, vấn đề an tồn, bảo mật triển khai mơi trường điện tốn đám mây Nghiên cứu cơng nghệ ảo hóa hệ thống lưu trữ, vấn đề an toàn, bảo mật triển khai mơi trường điện tốn đám mây Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn Thày giáo, TS Phạm Thế Quế tận tình hướng dẫn tơi hồn thành tiểu luận  ... I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Thế điện toán đám mây? 1.1.1 Lịch sử đời, tên gọi, so sánh với điện toán lưới: 1.1.2 Thế điện toán đám mây? Theo Wikipedia: ? ?Điện toán đám mây (cloud computing)... Chương “ Đề xuất mơ hình ảo hóa điện tốn đám mây? ?? chương tơi tìm hiểu ảo hóa gì, kiến trúc ảo hóa, cơng nghệ ảo hóa máy chủ đề xuất mơ hình ảo hóa máy chủ điện tốn đám mây “ Kết luận” II NỘI DỤNG... CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH ẢO HĨA TRONG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY 3.1 Cơng nghệ ảo hóa: 3.1.1 Ảo hóa gì? 10 Ảo hố cơng nghệ tiên tiến loạt cách mạng công nghệ nhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống cho phép tăng