Ảo hoá là công nghệ tiên tiến nhất trong một loạt các cuộc cách mạng công nghệ nhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống cho phép tăng hiệu suất làm việc của máy tính lên một cấp độ chưa từng có.
Ở mức đơn giản nhất, ảo hóa cho phép bạn sử dụng ít nhất một máy tính hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau trên một phần cứng duy nhất. Ví dụ, với ảo hóa, bạn có thể đồng thời sử dụng một máy Linux và một máy Windows cùng trên một hệ thống. Hay bạn có thể dùng một máy bàn Windows 2003 và một máy bàn Windows XP trên một trạm máy như hình dưới đây:
Máy ảo Window server 2003 chạy trên Window XP
Ưu điểm lớn nhất mà ảo hóa mang lại cho chúng ta là khả năng hợp nhất hàng loạt các server dịch vụ vào một server duy nhất. Thông thường, các server chỉ sử dụng
rất ít tài nguyên của hệ thống, trong đó phần lớn là bộ vi xử lý và bộ nhớ. Điều đó cũng có nghĩa là chúng ta đang lãng phí tài nguyên và tăng chi phí cho những gì mà ta không cần. Việc triển khai hàng loạt các máy ảo (mỗi máy áo tương ứng với 1 dịch vụ) trên một server duy nhất sẽ nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên hệ thống.
Chính vì những tính năng trên mà điện toán đám mây sử dụng công nghệ ảo hóa sẽ có hiệu năng và tính linh hoạt cao hơn nhờ khả năng chia sẻ các tài nguyên ảo trên qua hệ thống mạng. Giúp cho chi phí triển khai hệ thống giảm đáng kể và nâng cao hiệu quả trong việc sử dụng các tài nguyên trên máy tính.
Đặc điểm nổi bật của công nghệ ảo hóa:
+ Tối ưu hóa công suất sử dụng phần cứng: hệ thống máy chủ ở các trung tâm dữ liệu thường hoạt động với 10 hoặc 15% tổng hiệu suất. Nói cách khác, 85% hoặc 90% công suất của máy không được dùng đến. Tuy nhiên, một máy chủ dùng chưa hết công suất vẫn chiếm diện tích sử dụng và hao tổn điện năng, vì vậy chi phí hoạt động của một máy không được sử dụng đúng mức có thể gần bằng với chi phí khi chạy hết công suất. Công suất của làm việc của máy tương ứng với tỷ lệ sử dụng và đó là những gì mà ảo hóa có thể làm được – bằng việc dùng một phần cứng duy nhất để hỗ trợ cùng một lúc nhiều hệ thống. Ứng dụng ảo hóa, các công ty có thể nâng cao đáng kể hiệu suất sử dụng phần cứng và sử dụng vốn hiệu quả hơn.
+ Giảm chi phí nâng cấp trung tâm lưu trữ dữ liệu: cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, kho tài liệu giấy từ trước đến nay đã và đang được chuyển thành tài liệu số để thực hiện việc số hóa văn bản, việc này đã khiến cho khả năng lưu trữ của các trung tâm dữ liệu ngày càng cạn kiệt. Phương pháp ảo hóa lưu trữ giúp cho việc mở rộng dung lượng trung tâm dữ liệu dễ dàng hơn và tốn ít chi phí hơn nhiều.
+ Giảm chi phí vận hành, bảo trì hệ thống: khi ứng dụng công nghệ ảo hóa, hàng loạt các máy chủ sẽ được cắt giảm, dẫn đến kinh phí bảo trì và vận hành định kỳ cho máy chủ ngày càng thấp.
+ Giảm chi phí quản lý hệ thống: để cho hệ thống luôn hoạt động, đòi hỏi phải có nhiều nhân lực để quản trị hệ thống. Ảo hóa đã giúp cho chi phí quản lý hệ thống có thể giảm thiểu tối đa cho việc thuê nhân viên quản trị hệ thống.
Các ứng dụng ảo hóa phổ biến như:
+ Ảo hóa máy chủ: có 3 phương pháp ảo hóa: ảo hóa hệ điều hành, mô phỏng phần cứng và ảo hóa song song (paravirtualization).
Ảo hóa hệ điều hành: Một hệ điều hành được vận hành ngay trên một hệ điều hành chủ đã tồn tại và có khả năng cung cấp một tập hợp các thư viện tương tác với các ứng dụng, khiến cho mỗi ứng dụng được hỗ trợ cảm thấy như đang chạy trên một máy chủ vật lý. Từ phối cảnh của ứng dụng, nó được nhận thấy và tương tác với các ứng dụng chạy trên hệ điều hành ảo, và tương tác với hệ điều hành ảo mặc dù nó kiểm soát tài nguyên hệ điều hành ảo. Nói chung, không thể thấy các ứng dụng này hoặc các tài nguyên hệ điều hành đặt trong hệ điều hành ảo khác. Phương pháp ảo hóa này đặc biệt hữu dụng nếu nhà cung cấp muốn mang lại cho cộng đồng người sử dụng khác nhau các chức năng khác nhau của hệ thống trên một máy chủ duy nhất.
Mô phỏng phần cứng: Phương pháp ảo hóa này được hiểu là các ứng dụng chạy trên một hệ điều hành khách hoàn toàn biệt lập với ít nhất một hệ điều hành khách đang hoạt động, một hệ điều hành chạy trên mỗi VMM. Các VMM đều lưu trú trên một hypervisor ảo. Phương pháp này không chỉ hỗ trợ nhiều hệ điều hành, nó còn hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau. Những hệ điều hành này có thể khác nhau về phiên bản thậm chí là các hệ điều hành hoàn toàn khác như Windows và Linux có thể chạy đồng thời trên phần mềm ảo hóa phần cứng. Một số công ty cung cấp như VMWare, Xen, Hyper-V.
Ảo hóa song song (paravirtualization): Là một phương pháp ảo hóa máy chủ khác. Với phương pháp ảo hóa này, thay vì mô phỏng một môi trường phần cứng hoàn chỉnh, phần mềm ảo hóa này là một lớp mỏng dồn các truy cập các hệ điều hành máy chủ vào tài nguyên máy vật lý cơ sở, sử dụng một kernel đơn để quản lý các server ảo và cho phép chúng chạy cùng một lúc (có thể ngầm hiểu, một server chính là giao diện người dùng được sử dụng để tương tác với hệ điều hành – hay nói cách khác: đây là cách để ta cảm nhận được hệ điều hành). Paravirtualization đem lại tốc độ cao hơn so với Full Virtualization và hiệu quả sử dụng các nguồn tài nguyên cũng cao hơn.
+ Ảo hóa lưu trữ: việc tăng quá nhanh về dữ liệu số đã gây ra tình trạng hết khả năng lưu trữ vật lý trên máy chủ. Vì vậy, dữ liệu cần được ảo hóa và lưu trữ dữ liệu tập trung. Do đó, sẽ giúp giảm được chi phí và tăng hiệu quả quản lý dữ liệu.
+ Ảo hóa ứng dụng: Mục tiêu của ảo hóa ứng dụng chính và cung cấp các lớp tương thích (compatibility layers), nó có thể giúp người sử dụng có thể chạy các phần mềm của Windows trên Linux chẳng hạn. Dự án mã nguồn mở Wine chính là một ví dụ tiêu biểu của ảo hóa ứng dụng, chẳng hạn: chúng ta có thể chạy ứng dụng MS Office và IE trên Linux.
Một cách rõ ràng hơn, ảo hóa ứng dụng như một công nghệ phần mềm giúp tăng sự mềm dẻo trong quản lý và tương thích của các ứng dụng bằng cách tách chúng ra khỏi hệ điều hành chủ. Một ứng dụng không tương thích với hệ điều hành chủ, sau khi được kích hoạt để chạy sẽ bị “lừa” để nó lầm tưởng là đang chạy và tương tác trên một hệ điều hành tương thích.