Tiểu luận Ảo Hóa và Đám Mây

Cloud Computing for Dummies
Ảo Hóa và Đám Mây

Nhóm 17
Nguyễn Nghĩa Tuấn 08520443
Nguyễn Minh Quân 08520308
Nguyễn Hồng Duy 08520071
Trần Minh Hiếu 07520122
1
Nội Dung Chính
•
Tìm hiểu về ảo hóa .
•
Đối phó với vấn đề quản lý.
•
Đưa ảo hóa đến đám mây
2
Tìm hiểu về ảo hóa
Ảo hóa là một công nghệ được thiết kế để tạo ra một tầng trung
gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó.
Ảo hóa phân tách các tài nguyên và dịch vụ từ môi
trường phân phối vật lý cơ bản.
3
Đặc điểm của ảo hóa
•
Ảo hóa có 3 đặc điểm lý tưởng cho điện toán đám mây.
•
Tính phân chia (Partitioning): Trong ảo hóa có nhiều ứng dụng và hệ
điều hành (OSes) hỗ trợ cho một hệ thống vật lý đơn lẻ bởi sự phân chia
các tài nguyên có sẵn
•

Tính độc lập (Isolation ) : Mỗi máy ảo đều độc lập từ hệ thống vật lý đến
các máy ảo khác. Bởi vì sự độc lập này, nên nếu một máy ảo nào bị hư
thì nó không ảnh hưởng đến những máy ảo khác. Ngoài ra, dữ liệu không
được chia sẽ giữa các vùng máy ảo này với vùng máy ảo khác.
•
Đóng gói (Encapsulation): Một máy ảo có thể được biểu diễn như một
file đơn lẻ, vì vậy bạn có thể định nghĩa nó dựa trên dịch vụ mà nó cung
cấp.
4
Ứng dụng
Ảo hóa có thể áp dụng rộng rãi như :

Ảo hóa bộ nhớ

Ảo hóa hệ thống mạng

Ảo hóa phần cứng

Ảo hóa hệ thống lưu trữ

Ảo hóa hệ điều hành
5
Sử dụng hypervisor trong ảo hóa
Hypervisor là gì ?
Hypervisor hay còn gọi là Virtual Machine Monitor (VMM), là
một lớp phần mềm giữa phần cứng và hệ điều hành để cho phép
các hệ điều hành đó quản lý và sử dụng các tài nguyên phần cứng
cùng lúc.
Hypervisor cho phép bạn hiện thị cùng một ứng dụng trên
nhiều hệ thống mà không cần sao chép ứng dụng đó vào mỗi hệ

thống. Trong kiến trúc hypervisor, nó có thể nạp nhiều hệ điều
hành khác nhau giống như nó là một ứng dụng
6
Phân loại Hypervisor
•
Native hypervisors: chạy trên nền tảng phần cứng được sử dụng để
đạt được hiệu suất tốt hơn cho người dùng cá nhân.
•
Embedded hypervisors là loại được tích hợp vào bộ xử lý trên một
chip riêng biệt. Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng loại máy tính ảo
này để cải tiến hiệu suất.
•
Hosted hypervisors: chạy như một phần mềm riêng biệt trên cả
phần cứng và hệ điều hành.
7
Kiến trúc Hosted hypervisors
Kiến trúc này sử dụng một lớp hypervisor chạy trên
nền tảng hệ điều hành, sử dụng các dịch vụ được hệ điều
hành cung cấp để phân chia tài nguyên tới các máy ảo. Ta
xem hypervisor này là một lớp phần mềm riêng biệt, do đó
thì các hệ điều hành khách của máy ảo sẽ nằm trên lớp
thứ 3 so với phần cứng máy chủ.
8
Kiến trúc Hosted hypervisors
Một hệ thống ảo hóa sử dụng kiến trúc Host-based được chia
làm 4 lớp hoạt động như sau:
•
Nền tảng phần cứng: Bao gồm các thiết bị nhập xuất, thiết bị lưu trữ
(Hdd, Ram), bộ vi xử lý CPU, và các thiết bị khác (các thiết bị mạng, vi
xử lý đồ họa, âm thanh…)

•
Hệ điều hành Host: Hệ điều hành này thực hiện việc liên lạc trực tiếp
với phần cứng, qua đó cung cấp các dịch vụ và chức năng thông qua hệ
điều hành này.
•
Hệ thống virtual machine monitor (hypervisor) : chạy trên nền tảng
hệ điều hành host, các hệ thống này lấy tài nguyên và dịch vụ do hệ điều
hành host cung cấp, thực hiện việc quản lý, phân chia trên các tài nguyên
này.
•
Các ứng dụng máy ảo: Sử dụng tài nguyên do hypervisor quản lý.
Một số hệ thống hypervisor dạng Hosted có thể kể đến như VMware
Server, VMware Workstation, Microsoft Virtual Server…
9
Kiến trúc Bare-metal hypervisor
Trong kiến trúc này, lớp phần mềm hypervisor chạy
trực tiếp trên nền tảng phần cứng của máy chủ, không
thông qua bất kì một hệ điều hành hay một nền tảng nào
khác. Qua đó, các hypervisor này có khả năng điều khiển,
kiểm soát phần cứng của máy chủ. Đồng thời, nó cũng có
khả năng quản lý các hệ điều hành chạy trên nó.
10
Kiến trúc Bare-metal hypervisor
Một hệ thống ảo hóa máy chủ sử dụng nền tảng Bare-metal
hypervisor bao gồm 3 lớp chính:
•
Nền tảng phần cứng: Bao gồm các thiết bị nhập xuất, thiết bị lưu trữ
(Hdd, Ram), bộ vi xử lý CPU, và các thiết bị khác (các thiết bị mạng, vi
xử lý đồ họa, âm thanh…)
•

Lớp nền tảng ảo hóa Virtual Machine Monitor : thực hiện việc liên
lạc trực tiếp với nền tảng phần cứng phía dưới, quản lý và phân phối tài
nguyên cho các hệ điều hành khác nằm trên nó.
•
Các ứng dụng máy ảo: Các máy ảo này sẽ lấy tài nguyên từ phần cứng,
thông qua sự cấp phát và quản lý của hypervisor.
Một số ví dụ về các hệ thống Bare-metal hypervisor như là:
Oracle VM, VMware ESX Server, IBM's POWER Hypervisor
(PowerVM), Microsoft's Hyper-V , Citrix XenServer…
11
Trừu tượng tài nguyên phần cứng
Một trong những lợi ích của ảo hóa là cách mà nó trừu tượng
hóa phần cứng, cho phép một phần cứng được sử dụng cho nhiều
tác vụ.
Các cách trừu tượng phần cứng và quản lý :

Ảo hóa tập tin hệ thống: Các máy ảo có thể truy cập hệ thống tập tin
khác nhau và các tài nguyên lưu trữ thông qua một giao diện chung.

Ảo hóa đối xứng: Một máy ảo có thể sử dụng nhiều bộ xử lý vật lý
đồng thời do đó cần phải có một cụm máy chủ . Nó cũng có thể mô
phỏng một mạng lưới khá lớn các máy chủ vật lý.
12
Trừu tượng tài nguyên phần cứng

Phân phối tài nguyên: Bạn có thể nghĩ rằng một
super-hypervisor quản lý tất cả các hypervisors khác.
Cơ chế này chỉ định và cân bằng khả năng tính toán
tự động qua một tập hợp các tài nguyên phần cứng có
hỗ trợ máy ảo. Vì vậy, một quá trình có thể được

chuyển đến một nguồn tài nguyên khác nhau khi nó
trở thành có sẵn.

Giao diện điều khiển hạ tầng của khách hàng : Giao
diện điều khiển này cung cấp một giao diện cho phép
quản trị để kết nối từ xa tới các máy chủ trung tâm
quản lý hoặc một cá nhân để các máy chủ và các
hypervisor có thể được quản lý bằng tay.
13
Quản lý ảo hóa
Đối với điện toán đám mây để hoạt động
nhất quán, nhà cung cấp dịch vụ phải theo
dõi tất cả các nguồn tài nguyên ảo hóa.

Bạn phải theo dõi:
•
Mọi thứ ở đâu.
•
Thực hiện những gì.
•
Cho mục đích gì.
14
Quản lý ảo hóa

Khi quản lý ảo hóa, các nhà cung cấp dịch vụ (cá nhân hay tổ
chức) phải có khả năng :
•
Biết và hiểu các mối quan hệ giữa tất cả các yếu tố của mạng.
•
Thay đổi khi các yếu tố thay đổi.

•
Vị trí của nguồn tài nguyên ảo đối với tất cả các thông tin khác được tổ
chức trong các cơ sở dữ liệu quản lý cấu hình (CMDB). Nhiều tổ chức
có rất nhiều yêu cầu tiếp cận một CMDB toàn diện. Trong thực tế,
CMDB cần phải biết khả năng quản lý tất cả các dịch vụ được tích hợp.
15
Các vấn đề cơ bản

Những vấn đề của quản lý ảo hóa bao gồm:
•
Giấy phép được quản lý như thế nào ?
•
Khối lượng công việc được kiểm soát như thế nào
?
•
Các mạng riêng của mình được quản lý như thế
nào ?
16
Các Vấn Đề Cơ Bản
Khi công ty của bạn xem xét các tùy chọn điện toán đám mây
khác nhau , quản lý phải biết được các lợi ích cạch tranh của nhà
cung cấp dịch vụ điện toán đám mây :

Giấy phép quản lý: Các khó khăn về Giấy phép này có thể trở thành
một trở ngại .

Mức độ dịch vụ : Khi điện toán đám mây được thêm vào, các đám mây
của khách hàng chịu trách nhiệm thiết lập các mức độ dịch vụ cho cả hai
(nội bộ ảo hóa cũng như những người sử dụng đám mây).
17

Các Vấn Đề Cơ Bản

Quản lý mạng: Mục tiêu thực sự của quản lý mạng sẽ trở
thành mạng ảo, có thể là khó khăn hơn để quản lý hơn so
với vật lý mạng.

Khối lượng công việc : Thiết lập các chính sách để xác
định các nguồn tài nguyên mới có thể được cung cấp và
trong hoàn cảnh nào . Trước khi một tài nguyên mới có
thể được giới thiệu , nó cần phải được phê duyệt quản lý .

Lập kế hoạch:Với ảo hóa, bạn có kiểm soát phần cứng
nhiều hơn và có thể lập kế hoạch nguồn tài nguyên phù
hợp
18
Trừu Tượng Lớp
Tất cả các chức năng mà người quản trị cần trên
hệ thống trung tâm dữ liệu vật lý đều có thể triển khai
trên môi trường ảo .
Một vài chức năng quan trọng như :

Các doanh nghiêp có thể sử dụng hệ thống lưu trữ ảo
để sao lưu, phục hồi, và khôi phục sau sự cố. Ảo hóa
lưu trữ có thể tăng cường khả năng sao lưu và khả
năng phục hồi . Nó cũng có thể tạo ra bản sao hệ
thống (bản sao của tất cả các thành phần hệ thống )
do đó có thể tham gia kế hoạch phục hồi sau sự cố.
19
Trừu tượng lớp


Một nhà cung cấp dịch vụ hoặc một doanh nghiệp đầu tư
trong các đám mây riêng có thể thực hiện sao lưu toàn bộ
máy ảo hoặc các bộ sưu tập của ảo máy trong bất kỳ lúc
nào như các tập tin đĩa. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích
trong một môi trường ảo hóa sau khi bạn thay đổi các ứng
dụng hoặc đầy đủ các cấu hình . Bạn phải kiểm tra mô
phỏng - cấu hình này trước khi đặt nó trong một môi
trường sản xuất.

Cho dù bạn là một doanh nghiệp tận dụng ảo hóa đám
mây hoặc một nhà cung cấp dịch vụ , bạn phải quản lý
các mức độ dịch vụ của ứng dụng đang chạy trong một
môi trường ảo hóa.
20
Phần Mềm
Phần mềm được cung cấp cho phép bạn tự điều chỉnh môi
trường ảo hóa. Sử dụng phần mềm , bạn có thể tạo ra các máy ảo
mới và sửa đổi để thêm hoặc giảm tài nguyên. Đây là điều cần thiết
để quản lý khối lượng công việc và chuyển các ứng dụng dịch vụ từ
một môi trường vật lý khác
Nếu bạn đang sử dụng một nhà cung cấp dịch vụ điện toán
đám mây, phải chắc chắn rằng công ty cung cấp phần mềm một
cách nhất quán và có thể làm việc nội bộ với nguồn tài nguyên.
21
Phần Mềm

Phần mềm cung cấp cho phép quản lý , nó ưu tiên hành động dựa
trên một số chỉ số hoạt động quan trọng của công ty.

Di chuyển các máy ảo sang một máy chù khác.


Tự động khởi động lại một máy ảo không thành
công.

Clustering hoặc nhóm các máy ảo trên máy chủ
vật lý khác nhau.
22
Ảo hóa hệ thống lưu trữ
Càng ngày , các tổ chức cũng cần phải lưu trữ ảo hóa. Xu
hướng này hiện đang là công việc thiên về NASes nhiều hơn so với
SAN, vì NAS là ít tốn kém hơn và linh hoạt hơn so với một SAN.
Ngoài các ứng dụng dữ liệu, file ảnh của máy ảo cần phải
được lưu trữ.Khi máy ảo không được sử dụng, ảnh chúng được lưu
trữ trên các file đĩa và thông báo thời điểm khởi tạo. Do đó, bạn cần
một cách thức để lưu trữ ảo ảnh tốt.
Quản lý dữ liệu ảo hóa là một vấn đề rất quan trọng.
23
Phần cứng
Trước khi ảo hóa,vận hành và cấu hình phần cứng để
chạy các ứng dụng mới (hoặc có thể xóa sạch phần cứng
để chạy một số ứng dụng mới).
Ảo hóa làm cho quá trình này đơn giản hơn , bạn
không cần thiết lập các phần cứng mới để khởi tạo một
ứng dụng mới. Bạn có thể thêm một máy chủ vào vùng dự
trữ và kích hoạt nó để chạy các máy ảo.
Khi thêm một ứng dụng mới, quản trị trung tâm dữ
liệu đám mây hoặc nhà cung cấp dịch vụ của (thông qua
một giao diện tự phục vụ) sẽ cho phép cấu hình nó để
chạy trên một máy ảo.
24

Tiềm năng của ảo hóa tĩnh và động
Có hai loại ảo hóa: Ảo hóa tĩnh và ảo hóa động.

Tiềm năng ảo hóa tĩnh ?
Trong ảo hóa tĩnh, ứng dụng silo trở thành ứng dụng silo ảo
( Silo A là một đoạn cô lập phần mềm và phần cứng để không thể
tương tác với các thành phần khác, đó là một thế giới của bản thân
nó ).
Ta sử dụng ảo hóa để giảm số lượng máy chủ, ảo hóa được
thực hiện thông qua một hình mẫu cố định đảm bảo rằng các ứng
dụng luôn luôn có đủ nguồn tài nguyên để quản lý khối lượng công
việc vào lúc cao điểm.
Sự xắp xếp này làm nó tương đối đơn giản bởi vì máy ảo sẽ
nằm trên cùng một máy chủ. Ảo hóa tĩnh sẽ hiệu quả nhiều hơn
đáng kể so với không ảo hóa, nhưng nó không thích hợp cho việc
tối ưu tài nguyên máy chủ.
25