Máy chủ Esx sử dụng cấu trúc VMM– Hypervisor, nghĩa là máy chủ Esx sẽ tạo một lớp ảo hóa hypervisor để điều khiển quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyên của các máy ảo.nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt nên các máy ảo có thể tận dụng tối đa hiệu suất phần cứng và quản lý dễ dàng hơn.
Trong mô hình này các máy ảo không phải thông qua hệ điều hành chủ để truy cập phần cứng . Mọi vấn đề liên lạc giữa máy ảo với phần cứng được thực hiện qua lớp ảo hóa Hypervisor do máy chủ Esx tạo ra. Vì vậy tốc độ làm việc của các máy 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 phân phối việc truy cập tới tài nguyên phần cứng trên máy chủ, nhờ đó vmkernel cho phép cài hệ điều hành lên các máy ảo... nó quản lý bộ nhớ cho các máy ảo, phân phối các chu kì của bộ xử lý, duy trì các thiết bị chuyển mạch của các 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 khiển được tải lên nó hoạt động như các chương trình khởi động cho vmkernel, có nghĩa là nó chuẩn bị tất cả các tài nguyên cần thiết cho hoạt động của vmkernel .Khi COS đã tải xong Esx thì vmkernel sẽ bắt đầu hoạt động khởi động hệ thống và đảm nhận vai trò hệ điều hành chính. Lúc này vmkernel sẽ tải lại COS và một số thành phần phụ gọi là “người giúp đỡ công việc (helper works)” và hoạt động ở chế độ đặc quyền.Lúc này hệ điều hành điều khiển có một số nhiệm vụ khác khá quan trọng ảnh hưởng tới sự hoạt động của các máy ảo như là
User interaction with ESX ,đây là giao diện tương tác giữa người dùng với esx server .Cos có trách nhiệm trình bày bằng nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện giao tiếp giữa máy chủ Esx với hệ thống .nó cho phép người sử dụng tương 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 Truyền dữ liệu (FTP)
Proc file system : hệ thống tập tin proc được sử dụng bởi cả COS và vmkernel 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 thực để có cơ chế cho phép và ngăn chặn truy cập vào hệ thống.
Running Support Applications.có một số ứng dụng chạy trong COS cung cấp các hỗ trợ mở rộng trên môi trường máy chủ .mỗi nhà cung cấp phần cứng sẽ có một số phương pháp đề phát hiện các vấn đề vế phần cứng khi chúng phát sinh.trong một số trường hợp nó còn khuyến cáo người dùng backup hệ thống lên 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 động hệ thống.nó chịu trách nhiệm quản lý và phân phối tài nguyên.các COS cũng được nạp lại như một máy ảo và được quản lý bằng các cấu hình của nó .các COS thực hiện các quy tắc tương tự cho các nguồn tài nguyên và phân bổ nó cho người dùng trên hệ thống.
Vmkernel thực hiện nhiều chức năng nhưng chức năng chính của nó là quản lý sự tương tác giữa phần cứng máy ảo và phần cứng của server vật lý.nó hoạt động như một người đứng giữa và điều phối tài nguyên cho máy ảo khi cần thiết .
4.2.3. The ESX Boot Process
Là quá trình khởi động máy chủ Esx .Bằng việc quan sát quá trình khởi động của một hệ thống máy chủ Esx này chúng ta có thể thấy COS và vmkernel tương tác với nhau như thế nào và lúc nào vmkernel nắm quyền quản lý tài nguyên hệ thống .cần phải nắm rõ quá trình này để hiểu rằng COS là một phần tách biệt với vmkernel .ngoài ra nếu máy chủ không thể khởi động hoặc một số dịch vụ hoặc ứng dụng không thể hoạt động được thì những kiến thức am tường về quá trình này sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình tìm kiếm ,phát hiện và xử lý các sự cố.có nhiều bước trong quá trình khởi động hệ thống và sau đây là một số quá trình quan trọng,
4.2.3.1 LILO
Còn gọi là linux loader là một bộ nạp khởi động ứng dụng.giống như ntloader của windows .khi khởi động hệ thống đọc nó từ trong ổ cứng .dựa trên các thông tin có trong file etc/lilo.config hệ thống bắt đầu khởi tạo quá trình khởi động của nó .trong esx mặc định lilo sẽ tải và khởi động vmkernel .trong file này còn chứa các thông tin về cấu hình cos như nó khởi động .thông tin này chứa một lượng bộ nhớ để phân bổ cho các thiết bị được cấu hình để cos sử dụng.
Nếu bình thường lilo được cài trên master boot record thì mặc định nó sẽ tải hệ điều hành mà phân vùng đã được đánh dấu tích cực lên để khởi động.trong trường hợp có nhiều hệ điều hành và có nhiều sự lựa chọn để khởi động thì lifo sẽ khởi tạo dấu nháy báo hiệu cho người dùng lựa chọn một hệ điều hành để khởi động,
Sau khi lilo được nạp thành công thì cos sẽ được tải lên .đa số các quá trình khởi động đều nằm trong cos.
4.2.3.2 : init
Quá trình đầu tiên mà Cos thực hiện là init .quá trình này đọc file etc/inittab là tập tin xác định runlevel mà hệ thống đó sẽ thực thi.runlevel xác định những dịch vụ sẽ được khởi động và thứ tự khởi động của chúng.các giá trị runlevel biến đổi trong linux được so sanh như các tùy chọn có sẵn trong window như là safe mode hoặc command prompt. Hệ thống Esx mặc định runlevel là 3 .
4.2.4 :Phần cứng ảo (HardwareVirtualization)
ESX có trách nhiệm cung cấp các phần cứng ảo cho các máy ảo.khi một máy ảo yêu cầu truy suất hay truy cập một tài nguyên nào đó thì vmkernel sẽ chịu trách nhiệm thiết lập một bản đồ ảo tương tác giữa các yêu cầu của máy ảo với phần cứng vật lý để xử lý .một số tài nguyên như ổ cứng ,card mạng có nhiều lựa chọn ,vì thế am hiểu về những phần cứng này sẽ giúp chúng ta xây dựng một hệ thống tương thích để hoạt động một cách hoàn hảo nhất.
Hình 4.4 : Sơ đồ phân phối card mạng .
4.2.5 : Tính Năng Của ESX Server
4.2.5.1 : Virtual Machine File System (VMFS)
Đây là một hệ thống tập tin hiệu suất cao cho phép nhiều hệ thống có thể truy cập vào hệ thống tập tin tại cùng một thời điểm. Nó là công nghệ hỗ trợ cho VMotion và High Availability.VMFS cho phép thêm và xóa các máy chủ Esx mà không làm ảnh hưởng đến các máy chủ khác.
Hình 4.5 : Sơ đồ hoạt động của VMFS
4.2.5.2: Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP)
Virtual SMP cho phép VMware ESX Server có thể tận dụng đến bốn bộ vi xử lý vật lý trên hệ thống cùng lúc. Cân bằng tải các tác vụ giữa các bộ vi xử lý
4.2.5.3: VMware High Availability (VMHA)
Đây là một tiện ích hoàn hảo được thiết kế cho hệ thống máy chủ ESX và VMware Infrastructure. Mục đích của công nghệ này là di chuyển các máy ảo từ máy chủ ESX này sang một máy chủ ESX khác khi sảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mất kết nối mạng. Giúp các máy ảo đang ở máy ESX vật lý bị hỏng chuyển qua máy ESX khác và phục hồi tình trạng mà không mất nhiều thời gian chết nên nó không ảnh hưởng đến tiến trình làm việc.
Đây là một tính năng rất mạnh vì bất cứ hệ thống hoặc thiết bị phần cứng nào cũng đều có thể bị rủi ro và hư hỏng,và các vấn đề trục trặc này khó có thể đoán trước được .Vì vậy để đảm bảo an toàn dữ liệu và các máy chủ ứng dụng có thể hoạt động trực tuyến ngay lập tức khi bị sự cố thì giải pháp chính là cấu hình cho 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 ảo hóa do VMware cung cấp như là VMware Infrastructure hoặc VMware ESX Server.
Để cấu hình tính năng này phải có ít nhất là hai hệ thống máy chủ sử dụng 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 hoạt động được ngay khi đươc di chuyển sang hệ thống máy chủ mới.
Không phân loại hệ điều hành, bất cứ hệ điều hành nào được cài trên máy ảo cũng sẽ được chuyển đồi.
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 người dùng. Có thể cấu hình độ ưu tiên khởi động lại khi chuyển qua máy chủ ESX
server mới .
3.4.3: Hạn chế
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.
4.2.5.4: VMotion và Storage Vmotion
Vmonitor cho phép di chuyển các máy ảo từ máy chủ Esx này sang máy chủ Esx khác mà không gây đứt kết nối với người dùng. Storage Vmonitor cũng giống như Vmonitor nhưng nó cho phép di chuyển và lưu trữ máy ảo trên các thiết bị lưu trữ mạng.
Hình 4.7 : Mô hình hoạt động của VMmonitor
Khi một máy chủ Esx bị sự cố thì các máy ảo được di chuyển đến một máy chủ Esx hoạt động bình thường khác để hoạt động trở lại.
4.2.5.5 : VMware Consolidated Backup (VCB)
VMware Consolidated Backup là một phần mềm tiện ích của Vmware được cài trên hệ điều hành.Nó cho phép hệ thống có thể kết nối hệ thống lưu trữ SAN bên ngoài với hệ thống tập tin của máy chủ.
Bước 1 : VCB thực hiện ghi lại các cấu hình và dữ liệu trên các máy ảo ra ổ đĩa.
Bước 2 :VCB đưa các tập tin sao lưu dự phòng này lên một máy chủ hoặc một máy ảo có chức năng và nhiệm vụ lưu trữ.
Bước 3 :Máy chủ hoặc máy ảo có nhiệm vụ lưu trữ sẽ sao lưu các tập tin dự phòng này ra ổ đĩa hoặc băng từ để thuận tiện cho việc sao lưu lần tiếp theo và phục hồi nếu có lỗi.
4.2.5.6 : Vcenter update Manager
Quản lý nâng cấp(Update Manager) là một tính năng mới đi kèm với Virtual Center và ESX Server. Có thể thực hiện các nâng cấp ESX Server, các nâng cấp của hệ điều hành Windows và Linux đối với máy ảo để vá lỗi cho các hệ thống này. Để thực hiện các nâng cấp ESX Server. Có thể dùng kết hợp với công nghệ Vmonitor để thực hiện update mà không ảnh hưởng đến kết nối với người dùng.
4.2.5.7 :Phân phối tài nguyên theo lịch trình (Distributed resource scheduler( DRS)
DRS về cơ bản là một hệ thống lập lịch trình tài nguyên và cân bằng tải của các máy chủ ESX. Khi tài nguyên trên một máy chủ Esx trở nên thiếu thốn và không thể đáp ứng cho nhu cầu hoạt động của máy ảo thì hệ thống phân phối sẽ tìm một máy chủ Esx khác còn nhiều tài nguyên đáp ứng hơn và chuyển máy ảo sang đó bằng công nghệ Vmonitor đề không bị ngắt kết nối với người dùng. Và cứ tuần hoàn như vậy thì hệ thống sẽ tận dụng được tối đa năng suất hoạt động của nó.
Hình 4.9 : mô hình hoạt động của DRS
4.2.5.8 : Quản lý phân phối điện năng (Distributed Power Manager (DPM))
Quản lý phân phối điện năng cũng là một phần của hệ thống quản lý phân phối tài nguyên. Nếu nó thấy các máy chủ còn quá nhiều tài nguyên chưa sử dụng thì nó sẻ dồn các máy ảo về máy chủ này để khi một máy chủ không còn máy ảo nào hoạt động trên nó nữa thì trình quàn lý phân phối điện năng sẽ tắt máy chủ này để tiết kiệm điện.
4.2.5.9 VMware vShere Data Recovery
Khôi phục dữ liệu (Data Recovery)Một trong những tính năng mới trong các máy chủ Esx. Backup dự phòng và tránh backup những phần đã backup nhằm tiết kiệm không gian lưu trữ.
Hình 4.10 : Mô hình hoạt động của VMware vsphere data recovery
VMware vSphere Client và Virtual Center cũng là một tính năng tiên tiến của máy chủ ESX . Nó cung cấp nhiều công cụ quản lý từ xa đối với các máy chủ Esx.