3.3.1. Mô hình thử nghiệm
Hình 3.4. Mô hình triển khai thử nghiệm giải pháp phòng thực hành kỹ năng mạng mới
Trong luận văn này, tác giả đưa ra mô hình triển khai thử nghiệm giải pháp xây dựng mô hình phòng thực hành mạng mới như Hình 3.4. Các thành phần chính của mô hình thử nghiệm gồm bốn máy tính được kết nối với nhau tạo thành mạng nội bộ thông qua cáp mạng. Hai máy chủ vật lý là XenServer 1 và XenServer 2 được ảo hóa thông qua sử dụng Citrix XenServer. Máy tính PC1 sử dụng hệ điều hành Windows XP SP2, được cài đặt công cụ quản lý tập trung XenCenter của XenServer, việc quản lý toàn bộ hệ thống ảo hóa này được thực hiện thông qua XenCenter. Trên máy tính PC1, thông qua công cụ XenCenter kết nối các máy tính sau khi cài đặt ảo hóa là XenServer 1 và XenServer 2. Trên XenServer 1 và XenServer 2 lần lượt tạo ra các máy chủ ảo tương ứng là GNS3 Server 1, GNS3 Server 2, GNS3 Server 3 và GNS3 Server 4. Các máy chủ ảo này được cài đặt hệ điều hành Windows XP SP2 và phần mềm mô phỏng mạng GNS3. Từ máy tính PC2 sử dụng Windows XP SP2, thực hiện telnet vào các thiết bị mạng để cấu hình dựa trên thông tin địa chỉ IP của GNS3 Server và
Console port của thiết bị mạng. Các máy tính XenServer 1, XenServer 2 và PC1 tạo thành một GNS3 Server Center.
Các thiết bị, phần mềm được sử dụng để cài đặt và triển khai thử nghiệm mô hình phòng thực hành mạng mới:
Bảng 3.1. Thiết bị sử dụng để triển khai thử nghiệm
TT Loại Thông tin Số
lượng Ghi chú 1 Desktop Dell Insprision 3647 Intel® Core™ i3 4150 CPU @ 3.5GHz (4CPUs), 4GB RAM, 500GB HDD 2 XenServer 1, XenServer 2 2 Desktop
Intel(R) Pentium(R) Dual CPU E2180 @ 2.00GHz, 1GB RAM, 80GB HDD
1 XenCenter
3 Desktop
Intel(R) Pentium(R) Dual CPU E2180 @ 2.00GHz, 1GB RAM, 80GB HDD
1 Client
Phần mềm và Cisco IOS router
Phần mềm Citrix XenServer 6.5, Citrix XenCenter 6.5, GNS3-1.3.0-all- in-one giành cho Windows, bộ cài đặt Windows XP SP2, Cisco IOS router c7200-jk9o3s-mz.123-18.image, c3660-a3jk9s-mz.124-3b.image, Framework 3.5, Windows Installer 3.1.
3.3.2. Cài đặt và cấu hình
Bước 1. Kết nối các máy tính XenServer 1, XenServer 2, PC1 và PC2 thông qua cáp mạng (xem Hình 3.4).
Bước 2. Cài đặt ảo hóa các máy chủ vật lý XenServer 1, XenServer 2 và cài đặt XenCenter 6.5, kết nối XenServer 1 và XenServer 2 vào XenCenter.
Các thông tin cần thiết lập khi cài đặt ảo hóa trên các máy chủ vật lý XenServer 1, XenServer 2 như sau:
Bảng 3.2. Thông tin cấu hình trên các XenServer
Yêu cầu XenServer 1 XenServer 2
IP address 10.0.0.85 10.0.0.86
Subnet mask 255.0.0.0 255.0.0.0
Gateway 10.0.0.2 10.0.0.2
Bước 3. Trên XenServer 1 và XenServer 2, lần lượt tạo các máy chủ ảo GNS3 Server 1, GNS3 Server 2, GNS3 Server 3, GNS3 Server 4, cài đặt hệ điều hành và cấu hình telnet trên hệ điều hành ở các máy chủ ảo (xem Phụ lục 1).
Bước 4. Cài đặt GNS3 và thực hiện cấu hình GNS3 trên các máy chủ ảo (xem Phụ lục 2).
Hình 3.5. Mô hình kết nối các máy tính
3.3.3. Thử nghiệm sự hoạt động của mô hình phòng thực hành mạng mới Để thử nghiệm sự hoạt động của mô hình phòng thực hành mạng mới, tác Để thử nghiệm sự hoạt động của mô hình phòng thực hành mạng mới, tác giả đã sử dụng phần mềm mô phỏng hệ thống mạng GNS3 tạo ra một mô hình mạng gồm bốn Cisco Router 7200 Series R1, R2, R3, R4, ba máy tính PC1, PC2, PC3 và một Ethernet switch kết nối với nhau thông qua cáp mạng (xem Hình 3.6) và lưu trong thư mục chia sẻ Database Labs trên ổ đĩa E của máy tính XenCenter (E:\Database Labs), thông tin về Console port của các router tương ứng được mô tả trong Bảng 3.3. Trên các GNS3 Server, lần lượt truy cập vào thư mục chia sẻ rồi thực hiện copy mô hình mạng vừa tạo sau đó kích hoạt mô hình mạng. Từ máy tính PC2 với vai trò là máy tính Client, tiến hành telnet vào các router trên tất cả các GNS3 Server và thực hiện cấu hình địa chỉ IP trên các Interface kết nối của một số router, sau đó thực hiện cấu hình giao thức định tuyến RIPv2 trên các router R1, R2, R3 trong mô hình mạng. Sau khi kích hoạt mô hình mạng trên các GNS3 Server, nếu quá trình telnet tới các router thành công và trên các router sau khi được cấu hình địa chỉ IP và giao thức định tuyến RIPv2 mà khi hiển thị thông tin bảng định tuyến của các router, trong bảng định tuyến của các router được cấu hình hiển thị các tuyến trong mô hình mạng và từ
các router có thể ping được cho nhau tức là mô hình mạng hoạt động bình thường theo đúng yêu cầu.
Hình 3.6. Mô hình mạng được sử dụng để thử nghiệm sự hoạt động của mô hình phòng thực hành mạng mới
Bảng 3.3. Thông tin về Console port
Thiết bị Console Port Ghi chú
R1 2001 R2 2002 R3 2003 R4 2004 PC1 2005 PC2 2006 PC3 2007 3.3.4. Kết quả thử nghiệm
Kích hoạt mô hình mạng trên tất cả các GNS3 Server. Địa chỉ IP của các GNS3 Server như mô tả trên Hình 3.4.
Hình 3.7. Kích hoạt mô hình mạng trên GNS3 Server 1
Hình 3.8. Màn hình telnet vào router R1 trên GNS3 Server 1
Từ máy tính PC2, mở cửa sổ Run gõ lệnh cmd. Cửa sổ Command Prompt xuất hiện, gõ vào lệnh telnet 10.0.0.11 2001 để telnet vào router R1 trên GNS3
Server 1. Tiếp tục mở các cửa sổ Command Prompt và gõ vào các lệnh telnet
10.0.0.12 2002, 10.0.0.13 2003, 10.0.0.14 2004 để telnet vào các router R2, R3,
Hình 3.9. Màn hình telnet vào router R2 trên GNS3 Server 2
Hình 3.11. Màn hình telnet vào router R4 trên GNS3 Server 4 Cấu hình định tuyến RIPv2 trên các router R1, R2 và R3
Trên máy tính PC2 lần lượt telnet vào các router R1, R2, R3 và thực hiện cấu hình như sau: Cấu hình router R1
! interface FastEthernet0/0 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 duplex half ! interface FastEthernet1/0 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 duplex auto speed auto ! router rip version 2 network 192.168.1.0 network 192.168.2.0 no auto-summary Cấu hình router R2 ! interface FastEthernet0/0 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 duplex half ! router rip version 2 network 192.168.1.0 no auto-summary
Cấu hình router R3 ! interface FastEthernet0/0 ip address 192.168.2.2 255.255.255.0 duplex half ! router rip version 2 network 192.168.2.0 no auto-summary
Hiển thị bảng định tuyến trên các router R1, R2, R3 và thực hiện ping thử, kết quả nhận được như hình 3.11, 3.12, 3.13.
Hình 3.12. R2 ping thành công tới R3
Hình 3.14. R1 ping thành công tới R2, R3
Từ kết quả nhận được qua các Hình 3.8 đến Hình 3.13 ta thấy rằng từ PC2 ta có thể kết nối trực tiếp đến được các router R1, R2, R3, R4 trên các GNS3 Server khác nhau. Khi thực hiện cấu hình định tuyến trên các router R1, R2 và R3 thì trên các router này đều có bảng định tuyến giống nhau và đều ping thành công. Với các kết quả nhận được từ kịch bản thử nghiệm ta có thể kết luận mô hình phòng thực hành mới hoạt động tốt và ổn định.
3.4. Đánh giá giải pháp Sử dụng tài nguyên Sử dụng tài nguyên
Hình 3.15. Hiệu suất sử dụng tài nguyên của máy tính sử dụng Windows 7 khi chưa thực hiện mô phỏng mô hình mạng như Hình 3.6.
Hình 3.16. Hiệu suất sử dụng tài nguyên của máy tính sử dụng Windows 7 khi thực hiện mô phỏng mô hình mạng như Hình 3.6.
Trong mục 3.3.1, với mô hình triển khai thử nghiệm giải pháp phòng thực hành kỹ năng mạng mới (xem Hình 3.4) luận văn chỉ tạo ra hai máy chủ ảo trên mỗi máy chủ vật lý. Tuy nhiên để đánh giá tính hiệu quả trong sử dụng tài nguyên của giải pháp phòng thực hành kỹ năng mạng mới, trong phần này luận văn tạo ra ba máy chủ ảo trên máy chủ vật lý XenServer 1 sử dụng hệ điều hành Windows XP SP2.
Nếu sử dụng một máy tính vật lý có cấu hình như XenServer 1 (Bảng 3.1 mục 3.3.1) chỉ có thể mô phỏng được một mô hình mạng như Hình 3.6 tại một thời điểm, vì vậy lãng phí rất nhiều tài nguyên về bộ vi xử lý và bộ nhớ (xem Hình 3.16), hiệu suất sử dụng tài nguyên của máy tính như Hình 3.16 mang tính tương đối, các giá trị này phụ thuộc vào nhiều tố khác nữa như hệ điều hành được cài đặt, các chương trình chạy ngầm định,... Với giải pháp ảo hóa máy chủ, chúng ta có thể tận dụng được tối đa hiệu suất sử dụng của tài nguyên về bộ vi xử lý và bộ nhớ. Nền tảng ảo hóa Xen Hypervisor sử dụng một lượng bộ nhớ tương đối của máy chủ vật lý (khoảng 1GB khi khởi động các máy chủ ảo) do đó, với cấu hình 4GB bộ nhớ có thể tạo được ba máy chủ ảo với dung lượng bộ nhớ khoảng 1GB (xem Hình 3.17).
Khi chưa kích hoạt các mô hình mạng như Hình 3.6 trên các máy chủ ảo, mức độ sử dụng của bộ vi xử lý trên máy chủ XenServer 1 rất thấp (từ 1-4%) là do các máy chủ ảo chưa thực hiện xử lý bất kỳ tác vụ nào. Trong khi đó, mức độ sử dụng tài nguyên bộ nhớ của XenServer 1 là rất cao (giữ ở mức 4GB) do dung lượng bộ nhớ được cấu hình để cấp phát cho ba máy chủ ảo (xem Hình 3.18).
Hình 3.18. Mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý và bộ nhớ của máy chủ XenServer 1 khi chưa kích hoạt mô hình mạng trên máy chủ ảo
Hình 3.19. Mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý và bộ nhớ của máy chủ XenServer 1 sau khi kích hoạt mô hình mạng ở cả ba máy chủ ảo
Sau khi kích hoạt đồng thời mô hình mạng như Hình 3.6 ở cả ba máy chủ ảo trên máy chủ vật lý XenServer 1 và thực hiện tối ưu hóa sử dụng tài nguyên hệ thống trên GNS3 (xem mục 1.2.10), mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý cũng tương đối thấp, không vượt quá 10%. Mức độ sử dụng tài nguyên bộ nhớ vẫn giữ ở mức rất cao, do được cấu hình phân bổ tài nguyên cho các máy chủ ảo và cho hạ tầng ảo hóa Xen Hypervisor (xem Hình 3.19).
Mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý và bộ nhớ trên các máy chủ ảo khi chưa kích hoạt mô hình mạng như Hình 3.6 cũng tương đối thấp.
Hình 3.20. Mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý và bộ nhớ của máy chủ ảo GNS3 Server 1 khi chưa kích hoạt mô hình mạng như Hình 3.6.
Mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý của máy chủ ảo GNS3 Server 1 sau khi kích hoạt mô hình mạng như Hình 3.6 cũng rất thấp và mức độ sử dụng tài nguyên bộ nhớ luôn ở mức hơn 600 MB (xem Hình 3.21).
Hình 3.21. Mức độ sử dụng tài nguyên bộ vi xử lý và bộ nhớ của máy chủ ảo GNS3 Server 1 sau khi kích hoạt mô hình mạng như Hình 3.6
Như vậy, giải pháp phòng thực hành kỹ năng mạng mới khai thác tối đa tài nguyên phần cứng về bộ vi xử lý và bộ nhớ, chúng ta có thể thực hiện mô phỏng đồng thời ba mô hình mạng trên ba máy chủ ảo trong khi với máy chủ vật lý không sử dụng ảo hóa thì chỉ có thể mô phỏng được một mô hình mạng (xem Bảng 3.5). Với mức sử dụng tài nguyên trên máy chủ ảo GNS3 Server 1 như Hình 3.21, chúng ta hoàn toàn có thể mô phỏng hệ thống mạng với nhiều thiết bị mạng hơn so với mô hình mạng như Hình 3.6.
Bảng 3.4. Bảng tổng hợp hiệu suất sử dụng tài nguyên phần cứng
Hiệu suất sử dụng
Không sử dụng ảo hóa Sử dụng giải pháp phòng thực hành mạng mới
Trước khi mô phỏng Khi thực hiện mô phỏng Trước khi mô phỏng Khi thực hiện mô phỏng Trước khi mô phỏng Khi thực hiện mô phỏng Máy tính sử dụng
Windows Máy tính được ảo hóa
Máy chủ ảo GNS3 Server 1 Bộ vi xử lý 1% 5% 3.43% 6.62% 0.72% 1.8325% Bộ nhớ 1.04 GB 1.56 GB 4 GB 4 GB 271 MB 646 MB Số mô hình có thể mô phỏng tại một thời điểm 1 3
Chi phí đầu tư cho thiết bị
Giải pháp mô hình phòng thực hành mới sử dụng thiết bị mạng ảo, do đó giảm đáng kể chi phí đầu tư cho thiết bị mạng thật. Nếu sử dụng các thiết bị thật, với giá bán tham khảo của router CISCO7206VXR là 3,675 USĐ (≈ 80,000,000 VNĐ) [45] thì chi phí đầu tư cho bốn Cisco Router 7200 Series như Hình 3.6 là 4 x 80,000,000 = 320,000.000 VNĐ. Nhưng nếu sử dụng thiết bị mạng ảo thông qua giải pháp mô phỏng hệ thống mạng GNS3 chạy trên một máy chủ vật lý như XenServer 1 (mục 3.3.1) có giá trị khoảng 10,000,000 VNĐ, và để mô phỏng mô hình mạng như Hình 3.6 chỉ cần sử dụng một máy chủ ảo (XenServer 1 có thể tạo được ba máy chủ ảo). Như vậy với mô hình mạng như Hình 3.6 chỉ tốn chi phí khoảng trên 3,000,000 VNĐ hoặc với chi phí 10,000,000 VNĐ ta có thể mô phỏng được ba mô hình mạng như Hình 3.6, trong khi giải pháp sử dụng thiết bị thật để có thể xây dựng được một hệ thống mạng như Hình 3.6 cần chi phí khoảng 320,000,000 VNĐ. Nếu mỗi sinh viên hoặc học viên thực hành trên một thiết bị mạng, giải pháp sử dụng thiết bị mạng ảo và chi phí như trên thì với mô hình mạng như Hình 3.6, mười hai sinh viên hoặc học viên có thể thực hành cùng lúc. Trong khi đó, giải pháp sử dụng thiết bị mạng thật chỉ có bốn sinh viên hoặc học viên có thể thực hành cùng lúc (xem Bảng 3.6).
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp chi phí đầu tư thiết bị
Nội dung Sử dụng thiết
bị thật
Sử dụng giải pháp phòng thực hành
mạng mới
Chi phi cho thiết bị 320,000,000 VNĐ 10,000,000 VNĐ
Số mô hình mạng có thể mô
phỏng tại một thời điểm 1 3
Số người dùng (router/người) tại
Cài đặt và triển khai
Cài đặt và triển khai đơn giản, nhanh chóng. Thời gian để triển khai cài đặt ảo hóa, tạo và cài đặt hệ điều hành trên các máy chủ ảo, cài đặt GNS3, cài đặt và cấu hình hệ điều hành, cấu hình GNS3 trên các máy chủ ảo cho toàn bộ giải pháp như mô hình triển khai trong mục 3.3.1 vào khoảng 180 – 210 phút, tuy nhiên thời gian triển khai chỉ mang tính tương đối.
Khả năng linh động và tính sẵn sàng
Giải pháp phòng thực hành về kỹ năng mạng mới có tính linh động và sẵn sàng cao khi triển khai các giải pháp về cần bằng tải, quản lý bộ nhớ và khắc phục thảm họa linh động,... Khi nhu cầu sử dụng tài nguyên về bộ xử lý và bộ nhớ tăng cao trên một hoặc một số máy chủ ảo, chúng ta hoàn toàn có thể cấu hình tự động cân bằng tài nguyên bộ nhớ từ dung lượng bộ nhớ sẵn có chưa sử dụng của hạ tầng ảo hóa hoặc từ các máy chủ ảo đang không sử dụng, tăng số lượng nhân bộ xử lý ảo. Giải pháp mô hình phòng thực hành về kỹ năng mạng mới được cấu hình DMC cho phép kiểm soát linh động về nhu cầu sử dụng bộ nhớ của các máy chủ ảo trong giới hạn dung lượng bộ nhớ cho phép.
Khả năng ở rộng và nâng cấp
Tăng số lượng các thiết bị mạng trong một mô hình mạng hoặc tăng số lượng máy chủ ảo và mở rộng cơ sở hạ tầng khi nhu cầu sử dụng tăng được thực hiện dễ dàng. Tăng số lượng các thiết bị mạng trong một mô hình mạng phụ thuộc vào khả năng đáp ứng tài nguyên về bộ nhớ và bộ vi xử lý của máy chủ ảo. Tăng số lượng số lượng các máy chủ ảo phụ thuộc vài tài nguyên về bộ nhớ, bộ vi xử lý và khả năng lưu trữ. Tùy thuộc vào tài nguyên phần cứng chưa sử dụng và nhu cầu sử dụng, chúng ta có thể tạo thêm hoặc thay đổi cấu hình các máy chủ ảo khác một cách nhanh chóng và dễ dàng. Trong trường hợp tài nguyên phần cứng chưa sử dụng không đáp ứng được yêu cầu tăng số lượng các máy chủ ảo, chúng ta cũng dễ dàng nâng cấp và bổ sung các máy chủ vật lý mà không ảnh hưởng tới quá trình hoạt động của hệ thống.
Vận hành hệ thống
Toàn bộ cơ sở hạ tầng của giải pháp được quản lý bởi một giao diện quản