“Parity” là là một phép toán nhị phân so sánh 2 khối dữ liệu với một khối dữ liệu thứ 3 dựa trên 2 khối đầu tiên. Cách giải thích đơn giản nhất là chẵn và lẻ. Nếu tổng của 2 khối dữ liệu là chẵn thì số bit là chẵn, nếu tổng của 2 khối dữ liệu là lẻ thì số bit là lẻ. Do đó phép tốn 0+0 and 1+1 đều bằng 0 còn 0+1 or 1+0 sẽ bằng 1. Dựa trên phép toán nhị phân này, một ổ trong dãy bị trục trặc thì thì sẽ cho phép các bit “parity” khôi phục lại dữ liệu khi ổ đó được thay thế.
Bảng 1.4 dưới đây là một ví dụ cho thấy dữ liệu được ghi vào RAID 5 như thế nào.Mỗi dòng biểu diễn một khối dữ liệu và mỗi cột biểu diễn một ổ cứng khác nhau.Những số trong bảng đại diện cho các khối dữ liệu.Các số giống nhau biểu thị một khối dữ liệu được lặp lại. “P” là các bit “parity” cho hai khối dữ liệu
Ổ cứng 1 Ổ cứng 2 Ổ cứng 3
Khối 1 1 2 P
Khối 2 3 P 4
Khối 3 P 5 6
Bảng 1.4:Mô tả cách ghi dữ liệu của RAID 5
Các bit “parity” luân chuyển giữa các ổ cứng sẽ làm tăng hiệu xuất và độ tin cậy cho dữ liệu. Dải ổ cứng vẫn sẽ tăng hiệu xuất thơng qua một ổ riêng lẻ bởi vì nhiều ổ thì khả năng ghi dữ liệu sẽ nhanh hơn một ổ. Dữ liệu cũng được dự phịng tồn bộ nhờ các bit “parity”. Trường hợp ổ 2 bị lỗi thì dữ liệu có thể được phục hồi dựa
trên dữ liệu và các bit trên hai ổ còn lại. Dung lượng dữ liệu giảm là do các khối dữ liệu chẵn lẻ. Trong thực tế nếu n là số lượng ổ và z là dung lượng thì ta có cơng
thức sau:(n-1)*z = Dung lượng. Ví dụ, trong trường hợp có 3 ổ cứng với dung lượng 500GB /ổ thì tổng dung lượng sẽ là (3-1)x500GB = 1000 GB.
Thuận lợi:
- Tăng dung lượng lưu trữ
- Dữ liệu được dự phịng tồn bộ - Khả năng hoán đổi nhanh 24x7 Bất lợi:
- Giá thành cao
- Hiệu quả thực thi giảm trong q trình phục hồi
1.5.2 Cơng nghệ lưu trữ mạng SAN
SAN được viết tắt từ Storage Area Network [2, 4] là một mạng được thiết kế cho việc thêm các thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk Aray Controllers, hay Tape Libraries
Với những ưu điểm nổi chội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưu trữ thông tin cho doanh nghiệp hay tổ chức. SAN cho phép kết nối từ xa tới các thiết bị lưu trữ trên mạng như: Disks và Tape drivers. Các thiết bị lưu trữ trên mạng, hay các ứng dụng chạy trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máy chủ.Hai thành phần cơ bản của SANs là:
i) Mạng (network): có tác dụng truyền thơng tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống máy tính. Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật lý, và quản lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính sao cho dữ liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật. Giới hạn của SAN thường được nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access. ii) Hệ thống lƣu trữ(Storage): bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay
các ứng dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển, q trình truyền thơng tin qua mạng
Hình 1.12:Kiến trúc mạng lƣu trữ SAN đơn giản
Lưu trữ mạng có thể được hiểu như một phương pháp truy cập dữ liệu ứng dụng trên nền tảng mạng mà quá trình truyền dữ liệu trên mạng tương tự như quá trình truyền dữ liệu từ các thiết bị quen thuộc trên máy chủ như Disks Drivers như ATA, SCSI.
Trong một mạng lưu trữ, một máy chủ sử dụng một yêu cầu cho một gói dữ liệu cụ thể hay một dữ liệu cụ thể, từ một đĩa lưu trữ và các yêu cầu được đáp ứng. Phương pháp này được biết là block storage. Các thiết bị được làm việc như một thiết bị lưu trữ bên trong máy chủ và được truy cập một cách bình thường thơng qua các yêu cầu cụ thể và quá trình đáp ứng bằng cách gửi các yêu cầu và nhận được trên môi trường mạng mà thôi.
Theo truyền thống phương pháp truy cập vào file như NFS, một máy chủ sử dụng các yêu cầu cho một file như một thành phần của hệ thống file trên máy, và được quản lý bình thường với máy chủ. Q trình điều khiển đó được quyết định từ tầng vật lý của dữ liệu, truy cập vào nó như một ổ đĩa bên trong máy chủ và được điều khiển và sử dụng trực tiếp trên máy chủ.Chỉ khác một điều dữ liệu bình thường thơng qua hệ thống bus cịn SAN dựa trên nền mạng.
Lợi ích khi sử dụng SAN: Dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thơng qua q trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị như máy chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có. Ứng dụng cho các hệ thống Data centrer và các Cluster.Và mỗi thiết bị lưu trữ trong mạng SAN được quản lý bởi một máy chủ cụ thể. Trong quá trình quản lý của SAN sử dụng Network Attached Storage (NAS) cho phép nhiều máy tính truy cập vào cùng một file trên một mạng. Và ngày nay có thể tích hợp giữa SAN và NAS tạo nên một hệ thống lưu trữ thơng tin hồn thiện.SANs được thiết kế dễ dàng cho tận dụng các tính năng lưu trữ, cho phép nhiều máy chủ cùng chia sẻ một thiết bị lưu trữ. Một ứng dụng khác của SAN là khả năng cho phép máy tính khởi động trực tiếp từ SAN mà chúng quản lý. Điều này cho phép dễ dàng thay các máy chủ bị lỗi khi đang sử dụng và có thể cấu hình lại cho phép thay đổi hay nâng cấp máy chủ một cách dễ dàng và dữ liệu không hề ảnh hưởng khi máy chủ bị lỗi. Và q trình đó có thể chỉ cần nửa giờ để có một hệ thống Data Centers. Và được thiết kế với tốc độ truyền dữ liệu cực lớn và độ an toàn của hệ thống được coi là vấn đề hàng đầu. SAN cung cấp giải pháp khôi phục dữ liệu một cách nhanh chóng bằng cách thêm và các thiết bị lưu trữ và có khả năng khơi phục cực nhanh dữ liệu khi một thiết bị lưu trữ bị lỗi hay không truy cập được (secondary aray).Các hệ thống SAN mới hiện nay cho phép (duplication) sao chép hay một tập tin được ghi tại hai vùng vật lý khác nhau (clone) cho phép khôi phục dữ liêu cực nhanh.
1.5.3 Công nghệ High Availability
High Availabilityđược cung cấp bởi nhà sản suất VMware [3,5], đây là một tiện ích hồn hảo được thiết kế cho hệ thống máy chủ ESX và VMware Infrastructure. Mục đích của cơng nghệ này là di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang một máy chủ khác khi xảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mất kết nối mạng. Công nghệ này giúp các máy ảo ứng dụng có thể được phục hồi và hoạt động ngay khi chuyển sang máy chủ mới mà khơng có lo lằng gì về vấn đề tương thích với máy chủ vật lý.
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 đốn trước được. Vì vậy để đảm bảo an tồn 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 1.13:Sơ đồ hoạt động của VMware High Availability
Tuy nhiên, để sử dụng được công nghệ High Availability, VMware đưa ra các yêu cầu sau:
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. u cầu phải có tương thích về hoạt động của các hệ thống máy chủ.
Chƣơng 2:ẢO HÓA VỚI VMWAREESX SERVER 6.0 2.1 Tổng quan về VMware ESX Server 2.1 Tổng quan về VMware ESX Server
ESX Server [5, 8, 10,11] là lõi của bộ phần mềm Vmware Infrastructure. Chúng hoạt động như Hypervisor, hay lớp ảo hóa (virtualization layer).ESX Server bao gồm hai thành phần chính là: i) Console Operating System (COS) quản lý ESX Server và các máy ảo chạy trên máy chủ; và ii) VMkernel là nền tảng thật sự cho q trình ảo hóa.VMkernel quản lý các phiên truy xuất phần cứng của các máy ảo.
Hình 2.1:Kiến trúc của VMware ESX Server
VMware ESX Server được cài đặt trực tiếp trên máy chủ vật lý và phân vùng nó vào nhiều máy tính ảo có thể chạy đồng thời, chia sẻ nguồn tài nguyên vật lý của máy chủ. Mỗi máy ảo đại diện cho một hệ thống hoàn chỉnh, với bộ vi xử lý, bộ nhớ, hoạt động mạng, và có thể chạy một hệ điều hành và các ứng dụng.
- VMware ESX thiết lập kỷ lục về hiệu suất ảo, cung cấp lên tới 8.900 giao dịch cơ sở dữ liệu / giây, 200.000 hoạt động I / O mỗi giây, và lên đến 16.000 hộp thư trên máy chủ Exchange.
- Một trong những khả năng quan trọng trong VMware ESX là hiệu suất cao, cụm tập tin hệ thống tối ưu hóa cho các mơi trường ảo được gọi là VMware VMFS vStorage, cho phép truy cập đĩa hiệu quả và tăng cường hiệu suất I/O.
- Cải tiến hiệu suất cho việc lưu trữ iSCSI (iSCSI là chuẩn ổ cứng trong mạng SAN)
- Tối ưu hóa hiệu suất lõi nhiều hạt nhân, VMware ESX hỗ trợ công nghệ của bên thứ ba mà nhiều cải thiện hiệu suất ảo như Intel’s Extended Page Tables (EPT) và AMD’s Rapid Virtualization Indexing (RVI).
- VMware ESX cho phép các máy ảo được cấu hình lên đến tám bộ vi xử lý ảo và 255 GB RAM để hỗ trợ các nguồn tài nguyên cho hầu hết các ứng dụng chuyên sâu.
VMware ESX có thể chạy với hệ thống phần cứng lên đến 64 lõi CPU vật lý và 1TB RAM , và chạy lên đến 256 máy ảo trên một máy chủ duy nhất. Với VMware ESX chúng ta có thể ảo hóa từ trung tâm dữ liệu của cơ quan đến văn phòng chi nhánh, với một danh sách tương thích bao gồm hàng trăm máy x86, máy chủ và hệ thống lưu trữ, và phạm vi rộng nhất của các ứng dụng và hỗ trợ hệ điều hành khách,bao gồm Windows, Linux, Netware, Solaris,…Đặc biệt, chúng ta có thể xây dựng một trung tâm dữ liệu động trung động với VMware vSphere.
2.2 Hai thành phần chính của VMware ESX Server
Như đã trình bày ở trên, hai thành phần chính của VMware ESX Server là hệ hệ điều hành điều khiển COS và hạt nhân của máy chủ ESX hay cịn gọi là VMkernel. HÌnh 2.2 dưới đây chỉ ra sự tương tác giữa COS và vmkerlnel.
Hình 2.2:Sơ đồ tƣơng tác trong ESX Server 2.2.1 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 thì VMkernel sẽ bắt đầu 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:
i) Cung cấp sự tương tác giữa người sử dụng với ESX Server (User interaction with ESX). COS cung cấp nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện giao tiếp giữa người sử dụng với ESX Server như là:
- Truy nhập bàn phím trực tiếp(Direct console access) - Truy cập bằng Telnet và Ssh
ii) Cung cấp hệ thông tệpProc: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.
iii) Cung cấp sự chứng thực: 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.
iii) Chạy các ứng dụng cần sự hỗ trợ mở rộng trên môi trương máy chủ (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 cịn khuyến cáo người dùng Backup hệ thống lên COS để COSBackup các file hệ thống quan trọng.
2.2.2VMkernel
Khi hệ điều hành điều khiển COS được nạp, các VMkernel bắt đầu khởi động và khởi động hệ thống. VMkernel chịu trách nhiệm quản lý và phân phối tài nguyên cho các máy ảo.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 máy chủ vật lý. Nó hoạt động như một người đứng giữa và điều phối tài nguyên cho máy ảo khi cần thiết.
2.3Một số tính năng của VMware ESX Server 2.3.1 Khả năng quản lý tài nguyên 2.3.1 Khả năng quản lý tài nguyên
VMware ESX cung cấp khả năng quản lý tài nguyên tiên tiến bao gồm:
- Quản lý tài nguyên cho các máy ảo: Xác định các chính sách phân bổ nguồn lực cao cấp cho máy ảo để cải thiện mức độ dịch vụ cho các ứng dụng phần mềm. Thiết lập tối thiểu, tối đa và tỷ lệ sử dụng tài nguyên
cho CPU, bộ nhớ, đĩa và băng thông mạng. Sửa đổi phân bổ trong khi máy ảo đang chạy.
- Ảo hóa thơng minh CPU: Quản lý thực hiện quy trình máy ảo với quá trình lập kế hoạch thơng minh và cân bằng chạy trên tất cả các CPU có sẵn trên các máy chủ lưu trữ vật lý.
- Tăng sử dụng bộ nhớ bằng cách cấu hình bộ nhớ máy ảo đó một cách an tồn chạy vượt q bộ nhớ máy chủ vật lý, cho phép một số lượng lớn các máy ảo chạy trên một máy chủ lưu trữ VMware ESX.
- Sử dụng bộ nhớ RAM vật lý hiệu quả hơn bằng cách lưu trữ các trang bộ nhớ giống hệt nhau qua nhiều máy ảo chỉ một lần.
- Sử dụng bộ nhớ RAM động từ các máy ảo nhàn rỗi để xử lý luồng cơng việc khác.
- Hình thành mạng lưới giao thơng mạng: Đảm bảo rằng các máy ảo quan trọng nhận được ưu tiên để truy cập băng thông mạng. Mạng lưới giao thông mạng quản lý lưu lượng truy cập mạng máy ảo để đáp ứng băng thơng cao, băng thơng trung bình. Đảm bảo rằng các máy ảo quan trọng nhận được quyền truy cập ưu tiên cho các thiết bị lưu trữ vàcải thiện năng lực quản trị.
2.3.2 Hiệu suất và khả năng mở rộng
VMware ESX Server cung cấp hiệu suất cao và khả năng mở rộng bao gồm:
- Tối ưu cho luồng cơng việc ảo hóa: VMware ESX Server đã tối ưu hóa hiệu suất cho doanh nghiệp, cụ thể ứng dụng quan trọng như cơ sở dữ liệu Oracle, Microsoft SQL Server, và Microsoft Exchange. Có thể thực hiện lên đến 8.900 giao dịch cơ sở dữ liệu / giây, 200.000 hoạt động I / O mỗi giây, và lên đến 16.000 hộp thư trên máy chủ Exchange.
- Cải tiến hiệu suất cho việc lưu trữ iSCSI (đây là chuẩn cho các ổ cứng