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 2.7: Sơ đồ phân phối card mạng 2.2.5. Tính năng Của ESX Server
2.2.5.1. 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 2.8: Sơ đồ hoạt động của VMFS
2.2.5.2. 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.
2.2.5.3. 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
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 2.9: Sơ đồ hoạt động của Vmware High Availability
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.
− Ƣu 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
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 .
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.
2.2.5.4. 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 2.10: 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
2.2.5.5. 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.
Hình 2.11: Mô hình hoạt động của Vmware Consolidated Backup
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.
2.2.5.6. 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn 2.2.5.7. 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 2.12: Mô hình hoạt động của DRS
2.2.5.8. 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.
2.2.5.9.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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 2.13: Mô hình hoạt động của Vmware vsphere data recovery
2.2.5.10. Virtual Center (VC) và Vmware vSphere Client
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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Chƣơng 3
XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA MÁY CHỦ TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG SƢ PHẠM THÁI NGUYÊN
3.1. Giới thiệu về trƣờng Cao đẳng Sƣ phạm Thái Nguyên
Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên nằm trên trục đường Quang Trung, phường Thịnh Đán, Thành phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên.
Trường có nhiệm vụ đào tạo và bồi dưỡng giáo viên Mầm non, Tiểu học và Trung học cơ sở có trình độ từ Trung học Sư phạm đến Cao đẳng Sư phạm chính quy; liên kết đào tạo, bồi dưỡng giáo viên Mầm non, Tiểu học và Trung học cơ sở có trình độ đại học hệ vừa làm vừa học. Ngoài ra, Nhà trường mở thêm 5 mã ngành Trung cấp và Cao đẳng ngoài Sư phạm, đào tạo và bồi dưỡng thêm nguồn nhân lực ngoài Sư phạm cho con em các dân tộc thuộc tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh lân cận. Trường có quan hệ hợp tác đào tạo với 3 trường Cao đẳng, Đại học và tổ chức ở nước ngoài. Qua 45 năm xây dựng và trưởng thành, đến nay Nhà trường có 10 đơn vị Phòng, Khoa, Trung tâm và Tổ trực thuộc; có 133 cán bộ, giảng viên, nhân viên. Trong đó, trình độ tiến sĩ, thạc sĩ chiếm trên 80% số giảng viên đứng lớp. Tổng số học sinh, sinh viên và học viên của nhà trường năm học 2012 - 2013 có trên 5000. Dự kiến trong những năm học tới, quy mô đào tạo của Nhà trường sẽ tiếp tục được mở rộng hơn nữa để phù hợp với định hướng phát triển của nhà trường & thực tiễn, nhu cầu của xã hội.
3.2. Nhu cầu sử dụng & hiện trạng hệ thống thông tin của trƣờng Cao đẳng Sƣ phạm Thái Nguyên
3.2.1. Nhu cầu sử dụng
Công nghệ thông tin (CNTT) là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ đổi mới quản lý giáo dục, góp phần nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục.
Với đặc thù một trường Cao đẳng sư phạm , mỗi năm trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên có nhiệm vụ đào tạo khoảng 5000 học sinh sinh viên(trong đó tuyển sinh mới mỗi năm trên 1000 học sinh sinh viên) các bậc học có trình độ từ Trung học Sư phạm đến Cao đẳng sư phạm chính quy, Trung học đến Cao đẳng ngoài sư phạm và liêt kết đào tạo hệ đại học vừa học vừa làm. Nhu cầu ứng dụng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
công nghệ thông tin trong quản lý, giảng dạy, kiểm tra, đánh giá kết quả học tập...và các công tác của Nhà trường trở thành một nhu cầu không thể thiếu.
Về phía học sinh-sinh viên, trong các môn học, với sự có mặt của các ứng dụng CNTT, các bài giảng điện tử giúp các em có thể tiếp nhận bài học nhanh chóng , hiệu quả, tăng khả năng tích cực, chủ động tham gia học tập; dễ dàng cập nhật, khai thác kho tri thức chung của nhân loại bằng các công cụ đa phương tiện, góp phần tiếp cận hình thức học tập mới: học tập dựa vào máy tính.... từ đó góp phần nâng cao hiệu quả học tập
Về phía giảng viên, ứng dụng CNTT giúp giáo viên xây dựng được bài giảng sinh động thu hút sự tập trung của người học, dễ dàng thể hiện được các phương pháp sư phạm khác nhau, thực hiện đánh giá và lượng giá học tập toàn diện, khách quan ngay trong quá trình học. Với việc được cung cấp những phương tiện làm việc hiện đại (mạng Internet, các loại từ điển điện tử, các sách điện tử, thư điện tử,…) góp phần nâng cao tiềm lực của giảng viên; góp phần đổi mới phương pháp dạy học,thuận tiện trao đổi về tài liệu, bài giảng với các đồng nghiệp qua các ngân hàng bài soạn trên các trang web, diễn đàn dành cho giảng viên....
Trong công tác quản lý đào tạo, thanh tra, khảo thí, tài chính, thư viện ...của Nhà trường. CNTT và những ứng dụng của nó cũng thể hiện rõ rệt vai trò và tầm ảnh hưởng to lớn, với các phần mềm chuyên biệt phục vụ giải quyết công việc được thuận tiện, chính xác, tiết kiệm thời gian so với phương pháp làm việc thủ công vốn có. Với xu thế phát triển của Nhà trường, những nhu cầu như: Xây dựng một hệ thống Email nội bộ chạy trên máy chủ mang tên miền của nhà trường phục vụ cho công tác trao đổi văn bản, tài liệu...đảm bảo được tính chất an toàn thông tin và hiệu quả công việc của Nhà trường ; Xây dựng một hệ thống quản lý đào tạo chạy trên hệ thống mạng nội bộ của Nhà trường với cơ sở dữ liệu đặt trên máy chủ đủ mạnh luôn đảm bảo kết nối thông suốt tới các máy thành viên giúp chuyên môn hóa công việc đào tạo theo chức năng từng bộ phận: Giảng dạy, đào tạo, đánh giá kết quả...đòi hỏi cần triển khai nhanh chóng, kịp thời để nâng cao hiệu quả công tác trong Nhà trường
Cùng với đó, với đặc thù là một trường Cao đẳng Sư phạm miền núi, còn gặp nhiều hạn chế về điều kiện cơ sở vật chất, khoa học công nghệ... việc đẩy nhanh ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy & các công tác của Nhà trường trở
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
thành một nhiệm vụ cấp thiết hơn bao giờ hết; phục vụ đắc lực cho công cuộc cái cách giáo dục, thu hẹp dần khoảng cách, nâng cao hơn chất lượng, đưa công tác giáo dục miền núi bắt kịp với miền xuôi.
Với đặc thù như vậy, việc xây dựng & phát triển một hệ thống mạng với các Server(máy chủ) chuyên trách riêng biệt từng nhiệm vụ(trên cơ sở tận dụng tối đa được năng lực của hệ thống máy tính sẵn có, đảm bảo được nguồn kinh phí đầu tư ở mức ít chi phí nhất...)đáp ứng nhu cầu sử dụng CNTT trong công tác dạy & học và các công việc của Nhà trường để góp phần nâng cao hơn nữa hiệu quả công việc của Nhà trường trở thành một nhu cầu cấp thiết và thực sự hữu ích. Ảo hóa máy chủ là giải pháp được nghĩ tới để đóng vai trò lời giải cho bài toán trên.
3.2.2. Hiện trạng hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên
Hình 3.1: Sơ đồ khái quát hiện trạng hệ thống thông tin của Trường CĐSP Thái Nguyên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Dưới đây là thống kê các trang thiết bị đã được Nhà trường trang bị cho các phòng ban, phòng chuyên môn, khoa, tổ trực thuộc để phục vụ cho công tác chuyên môn , nghiệp vụ.
Tổng số thiết bị đã trang bị:
1 máy Server IBM x3200 M3 có cấu hình:
+ Processor: Intel ® Xeon ® Lynnfield Quad- Core X3430 2.4 GHz 8MB
LGA 1156 95W
+ System Memory: 32 GB DDR- 3 1333 MHz ECC Memory + Storage: HDD SAS/SATA 3.5" Hot Swap
+ Network Controller: Dual Gigabit Ethernet 10/100/1000 + Power: 1x Power Supply 430 watt
4x3.5" SATA/ SAS Driver Bay ...
300 máy tính để bàn: Trong đó 250 máy trang bị cho các phòng thực hành tin học và trung tâm thông tin thư viện, 50 máy trang bị cho các phòng, ban, khoa, tổ trực thuộc với cấu hình sử dụng: CPU Dual Core E5200, Ram 1GB...
15 máy tính xách tay cấu hình: CPU Core 2 Duo T7500, Ram: 2GB...
20 máy in, 2 máy photo, scan Cùng một số thiết bị Switch, Router...
Hệ thống máy in hiện tại của Nhà trường đang được gắn trực tiếp vào các máy tính của các phòng ban, phòng chuyên môn, văn phòng khoa, tổ trực thuộc nhưng lại không có cơ chế quản lý tập trung máy in, không xây dựng chính sách trong việc in ấn.
Trường đã thực hiện kết nối mạng nội bộ (mạng LAN) nhưng hệ thống mạng LAN chưa chuyên nghiệp và các thiết bị không tập trung tại Phòng Server nên khó khăn cho việc quản lý và khắc phục sự cố.
Kết nối internet hiện tại chỉ sử dụng cho các nhu cầu đơn giản như sử dụng email, quản trị thông tin trang web của trường, tra cứu, tìm kiếm thông tin,....
Nhu cầu kết nối Internet của người dùng trong Nhà trường tương đối cao nhưng hệ thống mạng của trường lại không có thiết bị bảo mật (Firewall) chuyên dụng, dẫn đến việc mất an toàn thông tin là rất cao, dữ liệu cơ quan dễ dàng bị đánh cắp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Hệ thống mạng Nhà trường chưa triển khai công nghệ Virtual Private Network (VPN) nên gây khó khăn cho người quản trị mạng trong việc truy cập xử lý sự cố mạng từ xa, mặt khác, khi một người dùng có quyền (Hiệu trưởng, phó hiệu trưởng, Trưởng phòng,...) có nhu cầu truy cập mạng nội bộ từ xa để lấy dữ liệu của mình sẽ không thể thực hiện được.