Tìm hiểu công nghệ ảo hóa và đề xuất mô hình triển khai cho các đơn vị vừa và nhỏ

1




I HC QUI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



NGUYỄN HỮU TÚ




TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH
TRIỂN KHAI CHO CÁC ĐƠN VỊ VỪA VÀ NHỎ



LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THỐNG THÔNG TIN







Hà Nội – Năm 2015

2

I HC QUNI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



NGUYỄN HỮU TÚ




TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH
TRIỂN KHAI CHO CÁC ĐƠN VỊ VỪA VÀ NHỎ

  
 Qu th
m


LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGUYỄN VĂN ĐOÀN



Hà Nội – Năm 2015



3

L

 u c
 li  t tham kho.
Kt qu c trong lu.






Nguyễn Hữu Tú




4

MC LC
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 8
1.1 Sự cần thiết của đề tài 8
1.2 Mục tiêu ý nghĩa nghiên cứu: 9
1.3 Phạm vi nghiên cứu 9
1.4 Cấu trúc luận văn 9
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ CÔNG
NGHỆ ẢO HÓA 11
2.1 ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 11
2.1.1 Khái niệm 11
2.1.2 Các thành phần của điện toán đám mây 11
2.1.3 Cơ sở hạ tầng 11
2.1.4 Những lợi ích của điện toán đám mây 12

2.1.5 Các mô hình điện toán đám mây 14
2.2 CÔNG NGHỆ ẢO HÓA 19
2.2.1 Khái niệm 20
2.2.2 Lịch sử ảo hóa 21
2.2.3 Tại sao phải ảo hóa? 22
2.2.4 Ảo hóa hoạt động nhƣ thế nào? 25
2.2.5 Phân loại ảo hóa 26
CHƢƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP ẢO HÓA 35
3.1 Giải pháp IBM VMware 35
3.1.1 Tính năng đa xử lý ( Symmetric multi-Processing- SMP) 39
3.1.2 Tính năng di chuyển máy ảo ( VMware Vmotion) : 40
3.1.3 Tính năng chuyển dổi tài nguyên ( Distributed resource
scheduler- DRS) 40
3.1.4 Tính năng sẵn sàng cao ( High Availability -HA) 41


5

3.1.5 Tính năng chuyển đổi máy thật thành máy ảo (VMware
convert): 42
3.2 Giải pháp ảo hóa mã nguồn mở KVM 42
3.2.1 Các tầng siêu giám sát (Hypervisor) 43
3.2.2 Mô phỏng thiết bị ( Quick emulator –QEMU) 44
3.2.3 Ảo hóa mạng (Virtual networking) 44
3.2.4 Công cụ và công nghệ ảo hóa ( VM tools and Technologies) 45
3.2.5 Quán lý máy ảo ( Local management) 45
3.3 Giải pháp ảo hóa của Citrix XEN 46
3.3.1 Giới thiệu Citrix 46
3.3.2 Công nghệ ảo hóa Citrix 46
3.4 Giải pháp ảo hóa của Microsoft Hyper V 48

3.4.1 Lợi ích của ảo hoá Hyper-V 48
3.4.2 Kiến trúc của Hyper-V 50
CHƢƠNG 4: MÔ HÌNH ẢO HÓA HẠ TẦNG TÍNH TOÁN TRƢỜNG
ĐẠI HỌC 54
4.1 Hạ tầng công nghệ thông tin trong Đại học Quốc Gia Hà Nội 54
4.2 Đề xuất mô hình ảo hóa trong Đại học Quốc gia Hà Nội 58
KẾT LUẬN 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65



6

Danh m vit tt (n
STT
Phn vit tt
Phn vi
1
Clients
m
2
Cluster
C
3
Server

4
Information Technology(IT)
 
5

Datacenter
 liu
6
Direct Attached Storage(DAS)
 qua thit b gn trc tip
7
Distributed server
 
8
Fullvirtualization

9
Infrastrucure as a Service (IaaS)
Gi tt dch v
10
Paravirtualization
t phn
11
Platform as a Service(PaaS)
Gin tt dch
v
12
Network Attached Storage(NAS)
 qua mng ip
13
Infrastrucure as a Service (IaaS)
Gi tt dch v
14
Service Level Agreement(SLA)
Tho thun m dch v

15
Software as a Service(SaaS)
Gin mm ch v
16
Storage

17
Storage Area Network (SAN)
 qua mng
18
Virtualization





7

Danh mnh,  th.
 15
2.2 Gi tt dch v 19
m  trong doanh nghip 20
2.4 Bi kh 23
2.5 Kt qu kh ng lc s dng  24
2.6: Khng l ng  25
2.7   25
2.8 Gi truyn thng - DAS 27
2.9 : ng 33
2.10 ng dng 33
3.1 Ki h tng c liu 35

3.2 Kt ni h th u 36
3.3 : King trong h thng VMware 37
 qup trung 38
3.5 Ki liu 39
3.6 VMware Vmotion 40
3.7 VMware DRS 41
3.8 VMware Hight Availability 42
3.9 : Kia KVM 43
a thit b 44
3.11: ng trong KVM 45
3.12: C 50
3.13 Bn Windows Server 2008 52
 53
 59




8

CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Sự cần thiết của đề tài
T nhi lng d
chuyn t    ng Client  Server hoc Web based Client
y mu, mi ng di phi
ng.
u cu hoc m
b u v nhng server  thit b  
m i kt ni trc tuyc

u th nghi
c thc hin nh 
n n tng mi h
c tin hp v qu
cu bng thng hi ph
ng d chng d  d li
Nhu cu v vi
ng nhu c ng dng
qut ln. Thc t trong nhn v
 m b sung thay th 
ca h thng mn ph mua s
 u).
cu v c 
tin ca mi gian s dng
      d  
 mc t tng thc t chc s
dng mc t ch thng
thit b  ng chia s 
i nhng gi phc ti mt vi nhi
 ng v
n cp cho server, thit b  th
Hin ti, khi h thng truym bo
c v cao, gii s c tt c
 c
th  liu tp trung, ti 


9

   chc chia s        o vi s

 nh theo tng nhu cu c th
ca t tm bt nhu cu
th n tng ca git hin nhng dch v
cung co v  
  nh
k.
nh thc hi Tìm hiểu công nghệ ảo
hóa và đề xuất mô hình triển khai cho các đơn vị vừa và nhỏ”
1.2 Mục tiêu ý nghĩa nghiên cứu:
 xung h th a

mng  chc chia s mt 
nhu cu  tn c th.
1.3 Phạm vi nghiên cứu
 n m, gi
phi tr 
 th h t i hc
Qui. T  xu t

Thi gian: Trong thi gian t n 
1.4 Cấu trúc luận văn
C
Chƣơng 1: Đặt vấn đề
p thit ca vic thc hin
ng kt qu mong
muc c .
Chƣơng 2: Tổng quan về điện toán đám mây và công nghệ ảo hóa
i thit v  o
h
Chƣơng 3: Các giải pháp ảo hóa

10

 ca tng loi
gi  la chn ging.
Chƣơng 4: Đề xuất mô hình ảo hóa hạ tầng tính toán
Du v gi t
i hc Qu 
ngh m t thng,


11

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ CÔNG
NGHỆ ẢO HÓA

2.1 ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

2.1.1 Khái niệm
Theo [1] “Điện toán đám mây là một dạng hệ thống song song phân tán bao
gồm tập hợp các máy chủ ảo kết nối với nhau, các máy chủ ảo này được
cấp phát tự động và thể hiện như một hay nhiều tài nguyên tính toán độc
lập dựa trên sự đồng thuận ở mức dịch vụ được thiết lập thông qua quá
trình đàm phán giữa người sử dụng và nhà cung cấp.”
Điện toán đám mây (cloud computing) là một mô hình điện toán có
khả năng co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa và
được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet”.
2.1.2 Các thành phần của điện toán đám mây
Mn, gic cu to t nhiu

n bao gm: nh liu 
  (disba phn ca
gi Mi ph th trong vic
cung cp ng dng ch
Máy trạm (Clients):  
 t b di dng.
Trung tâm dữ liệu (Datacenter) liu p h
ng dng ch  n
c hin m
t nhiu th hi  s d c
  thc.
Máy chủ phân tán (Distributed Servers):  t
v  t  nhiu v 
s ch v mc la cho mt
2.1.3 Cơ sở hạ tầng
 h tc trin khai theo nhiu  ph thung
da ch ng git trong
nh d u ca bn mt s


12

ng l t xa s mong mun hoc ch
Ng ch cn mt b x 
chy mng. Gii phng c 2 nhu c
- i (Grid Computing )ng b nhm ln vi

ca nhi gii quyt mt v t thi gian.
Ưu điểm :
    u qu v    s dng mt s  


  gii quy khi cn mt s ng lc tp.
  h

-  ( Fullvirtualization) t
 mt t qu t h thng s t c
phn mu chy trong mo.
Mục đích :
 Chia s mt h tha nhi
 p nhi s dng vp nhi s
dng vu khin.
 ng phn ct b 
- t phn (Paravirtualization) t phn u
h t thit b phn cng tt thu
qu c s d th  nh. 
mt phn c tt nht vng tri
 c s c (Disaster recovery) : Tng hp mt s c xy ra,
 chuyn ti phn cn khi thit b 
th c s cha.
 Kh ch chuyn (Magration) : Chuyn ti mt h thng mi d 
 c g b t phn cn.
 Qu (Capacity management) : b
qu c thc thi. D 
nhiu kh  ng  cng o.
2.1.4 Những lợi ích của điện toán đám mây
M 


13

  lich v t t
li m r c truy cp t bt k thit b

Cung cấp các dịch vụ khác nhau trên các máy ảo được cấp phát trong một
tập hợp các máy tính vật lý lớn nằm trong đám mây 
tp trung ch  n -
mt  c ho t lp hin
t h tng mi hoc cp
gii phn mp mt git

Khả năng tính toán lớn và khả năng lưu trữ ở trong môi trường phân tán
của đám mây   kh a
n st thc th duy
nh  u hin ti c
 c o ra mt t o rng l
 truy ct thit b truy c c s
d truy c  
u c  h t 
 c h xung.
Từ quan điểm kinh doanh điện toán đám mây là một phương pháp để giải
quyết khả năng mở rộng và những mối quan tâm cho các ứng dụng quy mô lớn,
trong đó bao gồm việc chi phí ít hơn. B 
 du  c thc
hin phn thi
Những đặc trƣng của điện toán đám mây
Tự Sửa Chữa: Bt k ng dng hoc dch v y trong m
t t sa chng hp ng
dng tht bmt d c thi ca ng dng s  cho
 u bn sao ct ng dng - mi
bn cp nhy  nhng ln tht bt mt

bn sao ca ng d l hoi
nh y c
Nhiều người sử dụng: Vt k ng d
h tr -   ch nhii s d
i gian. H tht s  


14

h t cho h  trong h nhn bit v s chia s 
c thc hin bi vic   trong mt d
 n nhii s dc
thc hi i s dng o mt ca
d liu ca h  tn hi.
Khả năng mở rộng tuyến tính: Dch v  
rng tuy th  phn
nh c v   h tng. Ma kh 
rng tuy    c ly t thc t  u m     x 
1000 giao dch trong m    x    ch
trong m
Hướng dịch vụ: H tht c ch v nh
ng  nhng dch v c to ra t nhng dch v ri r Rt
nhiu dch v ri r kt hp ca nhiu dch v c li
 to dch v  dch v 
nhau sc to ra. Bng vic s dch v c to ra
ng dch v  c to ra t 
Thỏa thuận mức độ dịch vụ(Service level agreement-SLA):  ng
ghia thun v s ng dch v. Kh  r
v  a thu ch
v c khi h tht

nh ca t t u chnh   a thun  cp
 dch v. ch v s tng thc th ca ng du
  cho vic t d 
Khả năng ảo hóa: ng di
khi phn cng n           
ng .
Linh hoạt: Mch v 
linh ho  phc v rt nhiu loi
 ti nh ca mt ng dng nh n ti rt nng ca mt
ng di.
2.1.5 Các mô hình điện toán đám mây

- H thng giao tip phn cng ( Commodity Hardware)


15

 H th
 H th
 H thng mng
- Dch v n tng ( Platform as a Service)
  
 n tng chy ng d 
- ng dng ( Applications)
 Bao gng dng
  thng qu

Hình 2.1 Hình Các mô hình điện toán đám mây

2.1.5.1 Dịch vụ các gói giải pháp hạ tầng (Infrastrucure as a

Service -IaaS):
Gi tt dch v n khai ng d
i cung c dng dch v u. Nhng
p I  ng d ca h hoc ti ng
dng xung thit b c i hn.
Mt s phn mc cung c
  
 (Multi-tenant computing).
 
 ).
Một số lợi ích :


16

i vp, ln nht ca IaaS th hin qua m
nic gcloudbursting  m t 
u ln khi cn nhit. Ti tit kim
v       t l    p s
n ph ng ch cht hai
hoc ba ln troni ch chy 7-10% ti.


 


 
h doanh.
 



 

 

-Oxley


 





2.1.5.2 Giải pháp nền tảng nhƣ là một dịch vụ (Platform as a serivce -
PaaS).
Ti c SaaS, Gi  n t   t dch v    
chuyn giao ng dp t


17

dch v m t i ti xut phn
mm.
Các đặc điểm :
 Dch v PaaS bao gch v thit kn, kim tra, to trang
ng dng.Web dng da

 p ng d d liu.
 H tr n

ch v PaaS to t vi dch v web.
 H tr  i b nh
n ng dng bi nhii s dng thng bao gm
ch v qung thi, kh  rng tho
mt.
PaaS mng lp tn dn ca m h
t n c
t o nh,  i hn dc c h tng.
n to 
qun tr m hiu l qua nhiu kh 
m chng.
- Tip nh
- t h ng thi gian chy kim
t k phn mm trung gian cn thi
- C ng thi gian ch 
phn mm trung gian b sung
- Di chuyn ho
- Kic chn mi th g hong
 minh h 
t nền tảng điện toán, i dn nh cp
n mn m c chy m
n ca nn t ph bin cn tng
g             
Google 
n mm.
u quan trng cn nh i b n m
v nn tn m ch


18

Mi quan h gin t ca PaaS




2.1.5.3 Giải pháp dịch vụ nhƣ là một dịch vụ (Software as a Service -
SaaS).
, phn mm 
phi tr tin cho khu v t li 
p dch v  chy nhng th
h mun. S
o 
o Thit b mng
o B nh
o CPU
o 
 ng dng, d li
s c qup trung. Vic kt hp ca nhi ch v tt nht
s 
Hin nay nhi            b 
t ng d ng, bn thng
du hiu c s thua l ca ng dt mt thi gian setup mt web
ng dng cho m  n ra rng mn mch
v  h tng ti. Khi ng dng
 tng SaaS bn rt d p cho nhi
u t n vic chuyi t mt ng dng
dng SaaS bao gm:
- ng dng phi h tr nhi
- ng dng pht s mc t ch v

19

- Ph c hi
- ng dng ph  rng mu qu
- Ph  ch ng
d
- Ph  h tr nhn dt
 mt doanh nghip  tt c ch v qung dng s
c tn t


Hình 2.2 Giải pháp hạ tầng như một dịch vụ


2.2 CÔNG NGHỆ ẢO HÓA
t  Vi
 gii. Nhiu nn tng i xut hi gin m
phn cng.
K thuo  vi thc t ng k t khi
VMware gii thiu sn phn
phc thit k  h tr vim tra phn mm
  bin nh kh o nhng thi
nhiu h i
ch    ch
kh c v


20

 ) mua l
 rc    (server)
           ng    
i cnh tranh vi nhi
XEN, Virtualization Engine ca IBM, Hyper-V ca Microsoft, Virtual Kernel
  p trong m rng
 h t  phn c 
n h thng   thng mng.
2.2.1 Khái niệm




  

80




Hình 2.3 Khái niệm ảo hóa máy chủ trong doanh nghiệp –Theo [3]


21

Theo [3] Độc lập với những ý kiến cụ thể như trên, chúng ta có thể hiểu
một cách khái quát và đơn giản khái niệm ảo hóa. Ảo hóa (virtualization), theo
đúng nghĩa của từ này, là làm cho một sự vật có bản chất A dường như trở
thành một sự vật khác có bản chất B từ góc nhìn của người sử dụng (NSD) sự

vật đó. Nói cách khác, NSD chỉ biết đến và chỉ nhìn thấy bản chất B của sự vật,
đối với họ bản chất A được ảo hóa thành bản chất B.





          
hosting machine). 


 



 c thit k  to ra tng trung gian gia h thng
phn cn mm chng c  
t m  tc lp. Mi mo
t thit lp ngun h th, h  ng
d
2.2.2 Lịch sử ảo hóa
Gia nh   
 n sn phm CP-40, sn ph       c
n xu khi thit k CP-40
[3] t mi s dc  u
u phn ca S/360-40 phi kt hnh
vi cung cp x a ch , tp lnh

CP/CMS bao gn: CP-m v to
ng u ngu thng ra cho mi

i s d thp cho mi


22

i dung mo System/360 vi mkh y bt k
phn m 
         
Monitor System) chc to ra b
ho ng b  o ra nhiu bn copy c     
y nhiu b
v  n tng quan trng
cho nhng h thng 
n phu khi
tht vng nht v sn ph
n sn ph
 mt s h thng virtual storage operation systems
bao gm VM/370.
i thiu sn phm 
nn tng x86, Vmware Virtual Platform.
n Destop Virtualization mii
c tin m
tri i c
i thiu sn phm VMware Workstation 6.5, sn
ph
2.2.3 Tại sao phải ảo hóa?


Ảo hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu nguồn tài nguyên hệ
thống, hay nói cách khác là tăng hiệu suất sử dụng của hệ thống  






Ảo hóa giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành. 





23





 

  


Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục trong hoạt động (business
continuity) và bảo mật của hệ thống các ứng dụng. 




 




              



Hình 2.4 Biểu đồ khảo sát mục đích ảo hóa?
65%
13%
11%
11%
Phần trăm máy chủ đã ảo hóa
Phần trăm máy chủ chưa ảo
hóa
Phần trăm máy chủ chuẩn bị ảo
hóa
Phần trăm máy chủ ảo hóa
trong 12 tháng tới


24







i





-


- 

- 
-

Hình 2.5 Kết quả khảo sát 300 CIO về động lực sử dụng ảo hóa.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Giảm
thiểu chi
phí
Khắc phục
thảm họa
Kiểm thử
phần
mềm

Quản lý
lưu trữ
Khác
Series1


25



 




Bảng 2.6: Khảo sát động lực để áp dụng ảo hóa .
2.2.4 Ảo hóa hoạt động nhƣ thế nào?

Hình 2.7 Ảo hóa hoạt động như thế nào.