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 lý tập trung thông qua công cụ XenCenter. XenCenter không yêu cầu cài đặt trên máy tính có cấu hình cao, cho phép quản lý, giám sát toàn bộ tài nguyên của hệ thống, việc vận hành hệ thống hoàn toàn đơn giản, dễ dàng và nhanh chóng. Dựa trên các thông tin về mức độ sử dụng tài nguyên của hệ thống, chúng ta có thể đưa ra các kế hoạch phân phối lại tài nguyên, thực hiện nâng cấp hoặc mở rộng cơ sở hạ tầng khi cần. Bên cạnh đó, việc xây dựng các bài thực hành trên giao diện đồ họa của GNS3 dưới dạng kéo thả không yêu cầu phải có kiến thức
chuyên sâu, dễ dàng thực hiện. Các thao tác kích hoạt bài thực hành trên các máy chủ ảo đơn giản, không mất nhiều thời gian.
3.5. Kết luận
Chương 3 của luận văn đã giới thiệu mô hình phòng thực hành truyền thống, mô hình phòng thực hành mới không sử dụng các thiết bị mạng chuyên dụng cùng với cách thức vận hành phòng thực hành mới. Đồng thời, luận văn cũng đã đưa ra mô hình triển khai và cài đặt thử nghiệm theo mô hình phòng thực hành mới và cách thức vận hành mô hình này. Luận văn đã tạo ra một mô hình mạng sử dụng phần mềm mô phỏng hệ thống mạng GNS3 để thử nghiệm khả năng hoạt động của mô hình triển khai thử nghiệm mô hình phòng thực hành mới. Với kết quả nhận được, từ một máy tính với vai trò là Client đều telnet được tới các thiết bị mạng là router trong mô hình mạng thử nghiệm trên nhiều GNS3 Server khác nhau và có thể thực hiện cấu hình trên các thiết bị mạng này từ máy tính Client, mô hình mạng hoạt động tốt, ổn định sau khi được cấu hình. Từ những kết quả thử nghiệm trên và các đánh giá về tính hiệu quả của giải pháp, chúng ta hoàn toàn có thể triển khai mô hình phòng thực hành mới trong thực tế tại Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội.
KẾT LUẬN
Luận văn đã chỉ ra thực trạng về học tập và thực hành các kỹ năng mạng tại Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội. Đó cũng là thực trạng chung của nhiều trường Đại học, Cao đẳng đào tạo ngành Công nghệ thông tin hiện nay. Luận văn đã phân tích và đánh giá một số giải pháp để nâng cao các kỹ năng mạng cho sinh viên, học viên ngay khi còn đang ngồi học trên nghế nhà trường. Từ những đánh giá và phân tích có được, luận văn đã đề xuất một giải pháp mới đó là xây dựng phòng thực hành về kỹ năng mạng mới với chi phí thấp, sử dụng giải pháp mô phỏng hệ thống mạng miễn phí kết hợp với công nghệ ảo hóa máy chủ mã nguồn mở. Mô hình phòng thực hành mạng mới sử dụng các thiết bị mạng ảo thay cho các thiết bị mạng thật, nhưng vẫn đảm bảo trang bị cho sinh viên, học viên những kiến thức và kỹ năng về thiết kế, triển khai, quản trị các hệ thống mạng bám sát với yêu cầu trong thực tế tương đương như khi sử dụng các thiết bị mạng thật. Luận văn đã chỉ ra được những đặc điểm nổi bật của giải pháp mô phỏng hệ thống mạng sử dụng GNS3 và công nghệ ảo hóa máy chủ Citrix XenServer.
Từ giải pháp đề xuất, luận văn đã thực hiện triển khai thử nghiệm mô hình phòng thực hành mạng mới và thử nghiệm sự hoạt động của mô hình này với một mô hình mạng cụ thể. Với những kết quả nhận được, giải pháp phòng thực hành kỹ năng mạng mới mang lại nhiều ưu điểm như khai thác hiệu quả, tối đa tài nguyên phần cứng, giảm chi phí đầu tư thiết bị, thời gian triển khai nhanh, dễ dàng mở rộng và nâng cấp hệ thống, khả năng linh động và tính sẵn sàng cao, dễ dàng cài đặt và triển khai, vận hành hệ thống đơn giản và nhanh chóng,...Bên cạnh đó, giải pháp cũng có một số nhược điểm như trước khi thực hành yêu cầu giáo viên phải kích hoạt mô hình mạng trên các GNS3 Server, hiệu suất sử dụng chưa thực sự tốt như mong muốn do GNS3 là một công cụ mô phỏng nhưng được cài đặt trên máy chủ ảo. Với những kết quả đạt được của luận văn, hoàn toàn có thể triển khai mô hình phòng thực hành về kỹ năng mạng trong thực tế. Trong thời gian tới, tác giả sẽ nghiên cứu thêm về công nghệ ảo hóa máy chủ, đồng thời mở rộng nghiên cứu các công nghệ ảo hóa khác như ảo hóa Ứng dụng, ảo hóa Desktop,... để phát triển và nâng cao hiệu quả hơn nữa giải pháp xây dựng phòng thực hành về kỹ năng mạng mới.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Susanta Nanda, Tzi-cker Chiueh, “A Survey on Virtualization Technologies”, SUNY at Stony Brook, Stony Brook, NY.
[2]. Lawrence C. Miller, CISSP 2012,”Server Virtualization For Dummies,
Oracle Special Edition”, John Wiley & Sons, Inc.
[3]. Mrs. Anshu Thakral, Dr. Sachin A. Kadam (2014), “Effective use of
Virtualization in Computer Laboratory Management”, Bharati Vidyapeeth
University Pune, India.
[4]. Chaudhary V., Minsuk Cha., Walters J.P., Guercio S., Gallo S (2008), "A
Comparison of Virtualization Technologies for HPC", 22nd International Conference on Advanced Information Networking and Applications, pp. 861 - 868.
[5]. R.S.Sangeethapriya, Mrs.Mahill (2014), “Towards Efficient Virtual
Appliance Creation and Optimization In Stable Infrastructure As A Service In Cloud”, International Journal of Computer Science and Mobile
Applications, Vol.2 Issue. 2, pg. 128-142.
[6]. Sahoo J., Mohapatra S., Lath R. (2010), "Virtualization: A Survey On
Concepts, Taxonomy And Associated Security Issues", Second International
Conference on Computer and Network Technology, pp.222 - 226.
[7]. Radhwan Y Ameen, Asmaa Y. Hamo (2013), “Survey of Server
Virtualization”, International Journal of Computer Science and Information Security, Vol.11, No. 3.
[8]. VMware, Virtualization Overview, White Papers, VMware.
[9]. Nash Networks (2009), Virtualization: A Small Business Perspective, Nash
Networks.
[10]. Pooriya Aghaalitari (2014), Development of a virtualization systems architecture course for the information sciences and technologies department at the Rochester Institute of Technology (RIT), Master Thesis,
Rochester Institute of Technolog.
[11]. Paul Barham*, Boris Dragovic, Keir Fraser, Steven Hand, Tim Harris, Alex Ho, Rolf Neugebauery, Ian Pratt, Andrew Warfield, “Xen and the Art of
Virtualization”, University of Cambridge Computer Laboratory.
[12]. Andi Mann, EMA Senior Analyst (2006), Virtualization 101: Technologies, Benefits, and Challenges, White Paper, Enterprise
Management Associates.
[13]. Erik Scholten (2013), Interprise Hypervisor Comparision, VMGuru.nl. [14]. Paulus Kampert (2010), A taxonomy of virtualization technologies, Delft
University of Technology.
[15]. William von Hagen (2008), Professional Xen Virtualization, Wiley
[16]. VMware (2007), Understanding Full Virtualization, Paravirtualization, and Hardware Assist, White Paper, VMware.
[17]. RedNectar Chris Welsh (2013), GNS3 Network Simulation Guide, Packt Publishing.
[18]. GNS3 Technologies (2015), Getting Started Guide for 1.0, GNS3
Technologies.
[19]. Cisco (2009), Network Virtualization-Path Isolation Design Guide, Cisco. [20]. Infortrend, Understanding Storage Virtualization of Infortrend ESVA,
White Paper, Infortrend.
[21]. Daniele Tosatto (2012), Citrix XenServer 6.0 Administration Essential Guide, Packt Publishing.
[22]. Gohar Ahmed (2013), Implementing Citrix XenServer Quickstarter, Packt
Publishing.
[23]. Citrix (2015), Citrix XenServer 6.5 Administrator's Guide, Citrix. [24]. Citrix (2015), Citrix XenServer 6.5 Quick Start Guide, Citrix.
[25]. Martez Reed (2014), Mastering Citrix XenServer, Packt Publishing. [26]. Citrix (2011), Citrix XenServer Workload Balancing 6.0 Administrator's
Guide, Citrix.
[27]. Tim Cerling, Jeff Buller, Chuck Enstall, Richard Ruiz (2010), Mastering Microsoft Virtualization, Wiley Publishing.
[28]. VMware (2011), VMware vSphere Basic, VMware.
[29]. VMware (2014), How a Hypervisor-Converged Software-Defined Data Center Enables a Better Private Cloud, White Paper, VMWare.
[30]. Boson, Boson NetSim 10 User Manual, Boson.
[31]. Richard Deal (2008), CCNA Cisco Certified Network Associate Study Guide, The McGraw-Hill Companies.
[32]. Scott Empson (2008), CCNA Portable Command Guide, 2nd Edition, Cisco. [33]. VMware (2012), VMware PowerPoint Icons and Images - 2Q12, VMware. [34]. http://www.linuxthoughts.com/?p=116 [35]. http://www.virtualizationmatrix.com [36]. http://www.gns3.com [37]. http://www.wmware.com [38]. http://www.citrix.com [39]. http://www.microsoft.com [40]. http://www.packettracernetwork.com [41]. http://www.xenserver.org [42]. http://www.boson.com [43]. http://www.cisco.com [44]. http://cismictraining.com [45]. http://www.router-switch.com
PHỤ LỤC 1
TẠO, CÀI ĐẶT VÀ CẤU HÌNH HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY CHỦ ẢO Tạo thư viện File ISO
Trên máy tính cài đặt XenCenter (PC1) tạo một thư mục chia sẻ để lưu các file cài đặt cần thiết (E:\Thu vien file ISO). Trên màn hình XenCenter, chọn New Storage, xuất hiện màn hình New Storage Repository, chọn mục Windows File Sharing (CIFS) (xem Hình PL1.1), chọn Next để tiếp tục.