Công nghệ ảo hóa

1

MỤC LỤC

GVHD: Lê Mạnh Hải


2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.

Giới thiệu về Ảo Hóa.
Ứng dụng công nghệ thông tin hiện nay trong các doanh nghiệp ngày
càng phát triển.Các công nghệ mới ngày càng phát triển và dần thay
thế các công nghệ cũ một cách nhanh chóng. Các doanh nghiệp phải
lựa chọn các công nghệ một cách phù hợp cho mình để vẫn đáp ứng
được các yêu cầu về ổn định trong vận hành, an toàn dữ liệu, dễ quản
lý và tiết kiệm chi phí. Với các yêu cầu đó Công nghệ ảo hóa đang là
một trong những lựa chọn tốt cho doanh nghiệp và các trung tâm dữ
liệu(Data Center). Công nghệ Ảo hóa giúp cho các doanh nghiệp tiết
kiệm được chi phí đầu tư ban đầu, tiết kiệm không gian lưu trữ vật
lý( Diện tích không gian chứa Server), tiết kiệm chi phí vận
hành(Điện, Hệ thống làm mát, Bảo trì bảo dưỡng…). Và điều quan
trọng nhất là vẫn đáp ứng được các yêu cầu của doanh nghiệp.
Công nghệ ảo hóa cho phép tận dụng tối đa các tài nguyên và hiệu
xuất của 1 máy Server( Trung trình 1 Server chỉ hoạt động từ 10 –
25% công xuất) bằng cách cho phép cài đặt và vận hành cùng lúc
nhiều Server dịch vụ khác nhau (Server ảo) trên 1 Server vật lý.
Vấn đề đặt ra cho Công nghệ ảo hóa là an toàn dữ liệu cho doanh
nghiệp vì lý do nếu Server vật lý gặp sự cố thì sẽ mất dữ liệu. Tuy

nhiên vấn đề đã được giải quyến bởi sự kết hợp với các công nghệ lưu
trữ, sao lưu dữ liệu khác. Nỗi bật nhất là công nghệ lưu trữ SAN
(Storage Area Network)

GVHD: Lê Mạnh Hải


3

Hiện nay các nhà cung cấp phần mềm lẫn phần cứng đều đầu tư
nghiên cứu và đã đưa ra các sản phẩm để đáp ứng nhu cầu này. Điển
hình trên thế giới có thể đề cập tới các hãng:
. Intel với công nghệ Intel Virtualization Technology(Intel VT): Cho
phép phân chia nhiều hệ thống nhỏ, chia sẻ nguồn lực trong 1 máy
chủ.
.AMD với công nghệ AMD-V: Cũng cho phép thao tác những vấn đề
tương tự
.Các nhà sản xuất bo mạch chủ cũng từ đó áp dụng công nghệ mới cho
phép sử dụng các CPU có thể ảo hóa 1 cách hiệu quả.
.Các nhà sản xuất bộ nhớ, ổ cững cũng đưa ra các sản phẩn có dung
lượng lớn hơn
.Microsoft với các sản phẩm Microsoft Virual Server, Windows
Server 2008 với công nghệ Hyper-V đã được tích hợp chung.
.VMWare cũng đưa ra rất nhiều sản phẩm đáp ứng với từng nhu cầu
ảo hóa khác nhau.
.Citrix cũng có các sản phẩm như XenAPP, XenDecktop, XenServer
cũng có chức năng tương tự.
Tại Việt Nam hiện nay Công nghệ ảo hóa đã từng bước được triển
khai rộng rãi trong các doanh nghiệp. Nhưng vấn đề quan trong nhật
là cần cân nhắc lựa chọn các sản phẩm phù hợp với doanh nghiệp và

cần có 1 đội ngũ vận hành thành thạo trong lĩnh vực Ảo hóa.
2.

Mục tiêu đồ án.
Ảo hóa đang làm 1 trong những ứng dụng ngày càng được các doanh
nghiệp chú ý đến.
Nhiệm vụ của Đồ án này là nghiêm cứu các vấn đề về ảo hóa, mức
ứng dụng của Ảo hóa cho mô hình mạng của doanh nghiệp. Từ đó có
thể thấy được tầm quan trọng và giá trị thực tiễn mà công nghệ này
mang đến, nhằm ngày càng tối ưu hóa hệ thống công nghệ cho doanh
nghiệp cũng như các trung tâm dữ liệu.

3.

Cấu trúc đồ án.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
GVHD: Lê Mạnh Hải


4

Phần này sẽ nêu lên bối cảnh của học công nghệ hiện nay và đặt biệt
là công nghệ ảo hóa trong thời điểm hiện tại,những hạn chế và lãng
phí khi vẫn áp dụng mô hình truyền thống vào các hê thống máy chủ
và nhiệm vụ của đồ án để giải quyết vấn đề này.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.Công nghệ Ảo hóa
Phần này sẽ giới thiệu về công nghệ ảo hóa ứng dụng xây dựng hệ
thống, nêu cấu trúc, các thành phần trong mô hình ảo hóa và các lợi
ích mà nó mang lại.

II.Công nghệ Ảo hóa ổ đĩa
Chương này sẽ giới thiệu về các công nghệ hữu ích không kém phần
quan trọng trong môi trường ảo hóa giúp xây dựng hệ thống an toàn
và ổn định.
III.Ảo Hóa Với Vmware esx Server
Chương này sẽ trình bày về hệ thống ảo hóa của VMware đó là máy
chủ VMware ESX Qua đó sẽ thấy được các ưu điểm và tính năng
vượt trội của sản phẩm ảo hóa này
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM
Chương này trình bày cách cài đặt quản lý phần mềm ảo hóa để thấy
được ưu nhược điểm ứng dụng
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN
Trình bày kết quả đạt được, các hạn chế và hướng phát triển đề tài.

GVHD: Lê Mạnh Hải


5

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.

Công nghệ Ảo hóa
1. Tổng quan.
1.1 Khái niệm.
Ảo hóa được ra đời nhằm khai thác triệt để các vấn đề về phần
cứng của các máy Server(Máy chủ). Mục đích của vấn đề Ảo hóa
là từ 1 máy Server ( Máy chủ vật lý) có thể cài đặt và vận hành
cùng lúc nhiều máy Server ảo ( Máy chủ ảo ) trên nó. Các thành
phần của máy ảo này đều có CPU, Ram, HDD, … và có Hệ điều

hành độc lập. Trong quá trình sử dụng người dùng không thể phân
biệt được mình đang thao tác trên Server vật lý hay Server ảo.
Công nghệ Ảo hóa phải được chạy và cài đặt trên các Server hoặc
PC có hổ trợ Ảo hóa.Trước đây bộ xử lý của các máy PC không
có hổ trợ công nghệ Ảo hóa, trừ các loại Server chuyên
dụng.Nhưng hiện nay các nhà sản xuất lớn như Intel, AMD… đều
cho ra những sản phẩm có hộ trợ công nghệ Ảo hóa trên tất cả các
dòng máy tính từ PC cho tới các Server chuyên dụng.Các bộ xử lý
có ứng dụng ảo hóa thường là Intel VT(Virtual Technology) hoặc
AMD Pacifica.
Công nghệ Ảo hóa từ khi ra đời đã mang lại nhiều tiện ích cho
người sử dụng như học tập nghiêm cứu, kiểm thử các phầm mềm
cũng như các hệ điều hành khác nhau. Nhưng các tiện ích không
dừng lại ở đó Công nghệ Ảo hóa còn gặt hái được nhiều thành
công khác đó là Ảo hóa máy chủ và Hệ thống mạng
Công nghệ Ảo hóa đã được các doanh nghiệm quan tâm gần đây.
Do vấn đề về kinh tế nên bất kỳ doanh nghiệm nào cũng tiềm
kiếm cho mình một giải phát tiết kiệm chi phí hơn. Và đây chính
GVHD: Lê Mạnh Hải


6

là lý do mà Công nghệ Ảo hóa ngày càng phát triển đặt biệt là ở
các doanh nghiệp.
Do vấn đề nhu cầu ngày càng phát triển nên đã có hàng loạt các
nhà sản xuất phần mềm cũng như phần cứng tham gia nghiêm cứu
và phát triển công nghệ này như: HP, IBM, Microsoft, VMWare.
Đã có nhiều chương trình Ảo hóa được ra đời nhưng có thể gom
gọn và chi thành hai loại chính: Ảo hóa mềm và Ảo hóa cứng

Ảo hóa Cứng còn được gọi là phân thân máy chủ. Lại Ảo hóa này
cho phép cài đặt và vận hành nhiều Server (Server Ảo) trên nền
Server thật(Server Vật lý). Mỗi Server Ảo có 1 Hệ điều hành riêng
biệt và được cấp phát các tài nguyên phần cứng như CPU, RAM,
HDD, Ổ đĩa …Các tài nguyên này có thể cấp động 1 cách linh
hoạt theo nhu cầu hoạt động của Server Ảo. Vì lý do đó ta có thể
hiểu 1 một hệ thống nhiều Server Vật lý ta có thể tích hợp, gộp
chung chúng tại trên một Server Vật lý duy nhất và các Server Vật
lý còn lại hiện giờ đóng vai trò là Server Ảo hoạt động trên
nó(Server Vật lý).
Ảo hóa mềm còn được gọi là Ảo hóa hệ điều hành. Thực ra đây là
cách nhân bản hệ điều hành chính thành nhiều hệ điều hành
con( hệ điều hành ảo). Ưu điểm của loại ảo hóa này là tiết kiệm
chi phí bản quyền.Có thể thấy rõ nhất trong thực tế hiện nay là
chương trình Norton Ghost.

GVHD: Lê Mạnh Hải


7

1.2

Lịch sử công nghệ Ảo hóa.
Công nghệ Ảo hóa dựa trên ý tưởng tạo môi trường cho nhiều
người cùng làm việc chia sẽ tài nguyên trên 1 máy tính.
Từ “Ảo hóa” không còn xa lạ hiện nay từ khi VMWare ra
đời.Dòng sản phẩm đầu tiên của hãng này chính là VMWare
Workstation ra đời vào năm 1999. Sản phầm này ban đầu được
thiết kế nhằm để phát triển và kiểm tra phần mềm, không dừng ở

đó chương trình này còn ngày phổ biến hơn nhờ tính năng tạo
nhiều máy tính ảo chạy cùng lúc nhiều hệ điều hành độc lập với
máy chủ
VMware, được EMC (một hãng về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào
tháng 12 năm 2003, đã mởrộng tầm hoạt động từ máy tính để bàn
(desktop) đến máy chủ (server), là một trong những hãng cạnh
tranh với các dòng sản phẩmnguồn mở như Xen, Virtualization
Engine 2.0 của IBM, Virtual Server của Microsoft, Virtuozzo
củaSWSoft và Virtual Iron của Iron Software. Và "ảo hoá” cũng
không còn bó hẹp trong 1 lĩnh vựcmà mở rộng cho toàn bộ hạ tầng
CNTT, từ phần cứng như chip xử lý cho đến hệ thống máy chủvà
cả hệ thống mạng.
GVHD: Lê Mạnh Hải


8

VMware là một trong những hãng dẫn đầu thị trường "ảo hoá”
hiện nay nhưng không phải là hãng tiên phong, vaitrò này thuộc
về IBM với hệ thống máy ảo VM/370 nổi tiếng được công bố vào
năm 1972 và "ảohoá” vẫn đang hiện diện trong các hệ thống máy
chủ hiện nay của IBM.Về nguyên lý, máy ảo IBM là "bản sao" của
phần cứng bên dưới. Một thành phần có chức nănggiám sát máy
ảo (VMM - Virtual Machine Monitor) chạy trực tiếp trên phần
cứng "thực" chophép tạo ra nhiều máy ảo và mỗi máy ảo làm việc
với hệ điều hành riêng
1.3

Thành phần cấu trúc củacông nghệ Ảo hóa.
Trong một cấu trúc của công nghệ Ảo hóa bao gồm các thành

phần chính sau:
•
•
•
•

Thành phần Vật lý( Physical ): Bao gồm máy chủ vật
lý( Host hardware, Hard disc …)
Phần mềm Ảo hóa( Virtual Sofware ): Là các phần mềm
cung cấp môi trường Ảo hóa( VMWare, Hyper-V …)
Máy ảo( Virtual machine): Là các máy được cài trên phần
mềm Ảo hóa.
Hệ điều hành: Là hệ điều hành được cài trên máy chủ vật lý
và các máy Ảo.

GVHD: Lê Mạnh Hải


9

•

Thành phần vật lý:

Thành phần vật lý là một trong những thành phần chính
và quan trọng trong công nghệ Ảo hóa.Vì các thành phần
vật lý của 1 Server vật lý sẽ là nơi cung cấp tài nguyên
cho các máy Ảo bên trong nó. Một tài nguyên vật lý càng
lớn thì sẽ cho phép nhiều máy ảo chạy trên nó và công
xuất làm việc của các máy Ảo sẽ được tăng cao. Các tài

nguyên được đề cập ở đây là RAM, CPU, Ổ Đĩa cứng,
Card Mạng …
•

Phần mềm Ảo hóa:

Ở phần này là phần trung gian cấp phát các tài nguyên
vật lý cho các máy ảo cũng như là trung gian kết nối giữa
máy vật lý với máy Ảo.Có thể nói Ảo hóa là nền tản cho
môi trường ảo hóa.Phần mềm ảo hóa cho phép tạo ra các
máy ảo, quản lý tài nguyên và cung cấp tài nguyên.
Ngoài ra máy ảo còn tạo ra giao diện để quản lý máy ảo
cũng như các tài nguyên vật lý
•

Máy Ảo:

GVHD: Lê Mạnh Hải


10

Khi nhắc đến máy ảo thì mọi người sẽ lien tưởng tới hệ
điều hành ảo đang chạy trên nó.Nhưng thực tế máy ảo là
các máy có các tài nguyên (RAM, CPU, HDD…) phần
cứng đầy đủ như một máy thật. Đây còn được gọi là Ảo
hóa cứng(Vật lý). Khi cài đặt các ứng dụng vào máy ảo
này thì các phần mềm này đều không biết là nó đang thực
thi trên các tài nguyên ảo.
•

Hệ điều hành:

Hệ điều hành ở đây cũng như các hệ điều hành khác được
cài đặt trên các máy vật lý bình thường.Nhưng điểm khác
biệt của nó chính là cài lên các máy Ảo.Nó cung cấp cho
ta một môi trường vận hành máy ảo khai thác tài nguyên
trên máy ảo đó.


2.

Khi tập hợp đủ các yêu cầu trên thì ta có thể xây dựng được hệ
thống Ảo hóa với đầy đủ các chức năng như một máy vật lý. Khi
đầu tư vào một hệ thống ảo hóa ta nên chú ý nhiều đến vấn đề đầu
tư thiết bị Vật lý. Ngoài ra cần phải có sự xem xét kỹ về vấn đề sử
dụng các phần mềm Ảo hóa thích hợp. Điều này sẽ mang lại một
hệ thống ảo hóa mạnh mẽ và tối ưu.

Các phầm mềm Ảo hóa.
2.1 Vitualization management layer:
Đây có thể nói là mô hình Ảo hóa được sử dụng nhiều nhất hiện
nay. Vì lý do không cần 1 hệ thống máy chủ vật lý chuyên nghiệp
cho hệ thống Ảo hóa. Các thức hoạt động của nó là các máy Ảo
chạy trên một hệ điều hành nền thông dụng (OS) của Máy vật lý
2.2

Vitualization management layer:
Đây là một mô hình Ảo hóa cần được đầu tư một thống phần cứng
chuyên nghiệp. Các thức hoạt động của nó khác với vitualization ở

chổ các máy ảo chạy trực tiếp trên phần cứng của máy chủ vật lý

GVHD: Lê Mạnh Hải


11

3.

Lợi ích của Ảo hóa.
Trong việc đầu tư một cơ sở hạ tần mạng hiện nay là rất tốn kém.
Đầu tiên có thể nói đến chi phí đầu tư cho cho các máy chủ có cấu
hình mạnh và kèm theo đó là các phần mềm bản quyền rất đắt
đỏ.Trong các doanh nghiệp hiện nay đều muốn cắt giảm chi phí
đầu tư một cách triệt để mà vẫn đáp ứng được năng xuất và tính ổn
định cao cho hệ thống. Chính vì lý do đó mà Công nghệ Ảo hóa
được ra đời để đáp ứng các yêu cầu trên. Khi chưa có công nghệ
Ảo hóa doanh nghiệp phải mua mười máy chủ cho mười ứng dụng
khác nhau thì nay Ảo hóa cho phép cài mười máy chủ chạy mười
dịch vụ khác nhau lên một máy chủ vật lý mà vẫn có năng xuất
hoạt động tốt.Đây chính là điểm khác biệt của Công nghệ Ảo hóa
và không Ảo hóa. Ngoài vấn đề về chi phí Công nghệ Ảo hóa còn
mang lại những lợi ích sau:
-

II.

Quản lý: Khi triển khai hệ thống ảo hóa thì các máy chủ được
vào trong một máy vật lý giảm đáng kể số lượng máy, lúc này
việc theo dõi và quản lý hệ thống trở nên dễ dàng do hiện nay

các Công nghệ Ảo hóa đều hổ trợ các công cụ quản lý tập trung

Công nghệ ảo hóa ổ đĩa
1. Công nghệ ảo hóa
Máy ảo chính là một máy tính được cài lên một hệ điều hành khác
hoặt một máy tính khác.Máy ảo cũng bao gồm phần Cứng các ứng
dụng phần mềm và hệ điều hành. Điều khác biệt ở đây là lớp phần
cứng của máy ảo không phải là các thiết bị thường mà chỉ là một môi
trường hay phân vùng mà ở đó nó được cấp phát một số tài nguyên
như là cpu,bộ nhớ,ỗ đĩa….Công nghệ máy ảo cho phép cài và chạy
nhiều máy ảo trên một máy tính vật lý. Mỗi máy ảo có một hệ điều
hành máy khách riêng lẻ và được phân bố tài nguyên, ổ cứng, card
mạng và các tài nguyên phần cứng khác một cách hợp lý.Việc phân bố
tài nguyên này phụ thuộc vào nhu cầu của từng máy ảo ứng dụng và
cũng tùy thuộc vào phương pháp ảo hóa được dùng. Đặc biệt khi máy
GVHD: Lê Mạnh Hải


12

ảo cần truy xuất tài nguyên phần cứng thì nó hoạt động giống như
một máy thật hoàn chỉnh. Vì chỉ là một tập tin được phân vùng trên ổ
đĩa nên việc di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác
là rất dễ dàng và không cần quan tâm đến vấn đề tương thích phần
cứng hay ảnh hưởng tới máy chủ.
2.

Công nghệ Raid
2.1.
Khái niệm.

RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent
Disks có nghĩa là tận dụng các phần dư trong các ổ cứng độc
lập. Ban đầu, RAID được sử dụng như một giải pháp dự phòng
vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng lúc. RAID
chính là sự kết hợp giữa các đĩa cứng vật lý bẳng cách sử dụng
một trình điều khiển đặc biệt RAID có thể sử dụng như là một
phần cứng lẫn phần mềm.
Hệ thống RAID được dùng trong việc đảm bảo an toàn dữ liệu
khi có ổ đĩa bị lỗi và phục hồi lại các dữ liệu, có thể thay nóng ổ
đĩa đối với một số loại RAID và cũng còn tùy thuộc vào máy
chủ. RAID ngày càng trở nên cần thiết cho các hệ thống máy
tính.Vì RAID mang tính toàn vẹn dữ liệu cao, phục hồi nhanh
chóng nên RAID chủ yếu được ứng dụng vào các máy máy
chủvì chi phí đầu tư khá tốn kém nên chỉ ở các hệ thống lớn đòi
hỏi độ an toàn cho dữ liệu phải cao mới sử dụng.
2.2.

Lịch sử.
Công nghệ Raid bắt nguồn từ những ý tưởng gom những dung
lượng nhỏ còn trống ở nhiều ổ cứng để tạo một ổ cứng có dung
lượng lớn hơn.Ngày 30-5-1978 Norman Ken Ouchi tại IBM đã
nhận được giải thưởng bằng sáng chế với chủ đề “System for
recovering data stored in failed memory unit” .Chủ đề này nói
về cách hoạt động ghi song song,ánh xạ và ghép đôi mà ngày
nay được ứng dụng trong các loại Raid.Sau nhiều năm nghiên
cứu thì tại viện nghiên cứu Berkeley , David A Patterson ,
GVHD: Lê Mạnh Hải


13

Garth A Gibson và Randy Katz đã đưa ra định nghĩa vể Raid và
các ứng dụng của nó. Vào tháng 6/1988 , trong một hội nghị
SIGMOD , RAID chính thức được công bố là từ viết tắt của
“Redundant Arrays of inexpensive Disks” và cũng từ ngày này
trở đi , khái niệm về RAID được xuất hiện
2.3.

Các chuẩn.
Các chuẩn RAID là các công nghệ lưu trữ , phân tách dữ liệu.
Các loại RAID hay còn gọi là cấp độ RAID là những chế độ
RAID được ứng dụng dựa trên các công nghệ của những chuẩn
RAID
Các chuẩn RAID đang nghiên cứu và phát triển hiện nay :
•

Chuẩn Striping

Là một trong những chuẩn RAID mang lại hiệu quả cao, nó
giúp ta tăng tốc độ truy cập lên tối đa bằng cách ghi song
song dữ liệu lên các ổ đĩa này . Kỹ thuật này sẽ chia các tập
tin dữ liệu ra và ghi đồng thời lên ổ đĩa cứng trong cùng
một thời gian. Và khi đọc thì cũng đọc cùng lúc trên tất cả
các ổ đĩa làm cho tốc độ đọc cao , mang lại hiệu suất cao.

•

Chuẩn Duplexing

Còn gọi là chuẩn Ghép Đôi. Dữ liệu cũng được ghi trên hai

ổ cứng nhưng phải có hai bộ điều khiển RAID kết nối với
GVHD: Lê Mạnh Hải


14

hai đĩa cứng . Chi phí cho kĩ thuật này tốn kém hơn vì phải
sử dụng hai bộ điều khiển và dung lượng lưu trữ thật sự chỉ
bằng một nửa dung lượng của các ổ đĩa.

•

Chuẩn Parity Raid

Đây là phương pháp bảo vệ an toàn cho dữ liệu , nó sử dụng
các thông tin mang tính chẵn lẻ bằng cách lưu giữ số nhị
phân 0 hoặc 1 cho biết tổng các bit trong gói tin là chẵn hay
lẻ. Nếu dùng chuẩn này thì lợi ích lớn nhất của nó là không
yêu cầu hệ thống RAID bớt đi một phần dung lượng để lưu
trữ dữ liệu. Nhưng khuyết điểm của nó là phải yêu cầu hệ
thống có một phần cứng thật mạnh
•

Chuẩn Mirroring

Chuẩn “mirroring” (nhân bản dữ liệu).Chuẩn này cần 2 ổ
cứng riêng biệt có cùng dung lượng. Một ổ sẽ là ổ hoạt
động, ổ còn lại là ổ dự phòng.Khi dữ liệu được ghi vào ổ
hoạt động thì đồng thời nó cũng được ghi vào ổ dự phòng.
3.

Các loại Raid
3.1.
Raid 0:

GVHD: Lê Mạnh Hải


15

Sử dụng chuẩn ghi “striping” như phía trên đã trình bày để ghi dữ
liệu lên ổ đĩa.Vì thế tốc độ của chuẩn này thì nhanh và ít tốn kém
vì chỉ dùng một thiết bị điều khiển Raid.Nhược điểm của nó là
không bảo đảm an toàn dữ liệu.Khi một ổ cứng bị lỗi thì dữ liệu
trên các ổ cứng còn lại sẽ không sử dụng được.Không thể thay
nóng ổ cứng vì nếu mất một ổ cứng thì toàn bộ dữ liệu sẽ không
sử dụng được.Raid 0 đòi hỏi ít nhất hai ổ đĩa và dung lượng là
tổng dung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB thì
Raid 0 sẽ tạo thành một ổ đĩa 160GB

RAID 0 thực ra không phải là cấp độ RAID hợp lệ. Cấp độ 0 được
đưa ra không thể cung cấp cấp độ dự phòng nào cho các dữ liệu
được lưu trữ. Do vậy nếu một ổ cứng bị lỗi thì sẽ gây nguy hiểm
cho dữ liệu.
3.2.

Raid 1:
Sử dụng chuẩn ánh xạ hay ghép đôi để ghi dữ liệu lên các ổ
đĩa.Tốc độ truy xuất dữ liệu bình thường như đối với một ổ đĩa
đơn.Ưu điểm của Raid 1 là tính an toàn dữ liệu cao,vì dữ liệu

được sao chép và lưu trữ trên hai ổ đĩa khác nhau.Khi một ổ đĩa
hỏng thì ổ đĩa thứ hai sẽ hoạt động và dữ liệu được đảm bảo an
toàn.Có thể thay nóng một ổ cứng bị hỏng.
RAID 1 cung cấp một phiên bản dự phòng dữ liệu đầy đủ cho hệ
thống. Nếu một ổ gặp sự cố, ổ còn lại vẫn còn hoạt động. Hạn chế

GVHD: Lê Mạnh Hải


16

của kĩ thuật này là dung lượng RAID chỉ bằng dung lượng nhỏ
nhất của hai ổ cứng nếu như dung lượng lưu trữ trên hai ổ được sử
dụng độc lập.

Công nghệ này cũng đòi hỏi ít nhất hai ổ cứng,và dung lượng sau
khi Raid 1 là một nửa tổng dung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ
có hai ổ đĩa 80GB sau khi Raid 1 sẽ tạo thành 1 ổ đĩa 80GB và
một ổ dự phòng.
3.3.

Raid 5
Đây là loại Raid phổ biến nhất hiện nay vì tốc độ nhanh và độ an
toàn dữ liệu cao vì sử dụng kết hợp chuẩn ghi song hành và kiểm
tra tính chẳn lẽ (parity) của dữ liệu để ghi lên ổ đĩa.
Ta có công thức: 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
toán 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 khôi phục lại dữ liệu khi ổ đó được thay thế.

Có thể Ví dụ như nếu dữ liệu ghi vào đĩa 1 và đĩa 2 lần lượt là 10.Tổng số bit là 1 nên parity sẽ là 1.Vậy dữ liệu ghi trên 3 đĩa lúc
này là 1-0-1. Khi đĩa 1 bị hư hỏng thì dữ liệu lúc này sẽ là ?-0-1
và dựa vào quy luật trên ta có thể suy ra dữ liệu trên ổ đĩa 1 là bit
1.Tương tự cho ổ đĩa thứ hai bị hư thì dữ liệu sẽ là 1-?-1 và dựa
vào quy luật trên ta có thể suy ra bit trong ổ đĩa thứ hai là bit 0.

GVHD: Lê Mạnh Hải


17

Ta có thể thấy dữ liệu có thể được lấy lại một cách nhanh chóng.
Tuy nhiên để triển khai cho phương pháp này thì khá tốn kém.Nó
yêu cầu ít nhất ba ổ đĩa và dung lượng ổ đĩa sử dụng là tổng dung
lượng Raid trừ đi một ổ đĩa. Ví dụ có 3 ổ cứng với dung lượng
80GB /ổ thì tổng dung lượng sẽ là (3-1)x80GB = 160GB

3.4.

RAID level 1+0
Đây cũng là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay vì tính
năng chạy nhanh hơn và độ an toàn cao do sử dụng kết hợp cả
chuẩn song hành và chuẩn ánh xạ.Nó yêu cầu ít nhất 4 ổ cứng và
chia thành 2 cặp.Mỗi cặp sẽ được cấu hình Raid 0 để tăng tốc đọc
ghi dữ liệu .Và 2 ồ đĩa sau khi thực hiện Raid 0 sẽ được cấu hình
Raid 1 với nhau đề đảm bảo an toàn dữ liệu.Điều này cho thấy là
chi phí cho loại này cũng rất cao.Tổng dung lượng của ổ đĩa sau
khi Raid 1-0 sẽ là một nửa tổng dung lượng Raid của các ổ cứng.

GVHD: Lê Mạnh Hải

18

4.

Công nghệ lưu trữ SAN
4.1 Khái niệm:

Công nghệ lưu trữ mạng cục bộ SAN (Storage Area Network ) là
một hệ thống được được thiết kế cho việc thêm các các ổ đĩa lưu
trữ cho một hệ thống máy chủ một cách dễ dàng và linh hoạt như
ổ đĩa cứng,hoặc băng từ.Công nghệ này còn cho phép người dùng
kết nối từ xa đến các thiết bị lưu trữ trên mạng vì thế nên nó dễ
dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng
thông qua quá 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.Trong ảo hóa công nghệ lưu trữ mạng được dùng làm trung
tâm của dữ liệu và cũng có thể làm nơi chứa các máy ảo khi cần
thiết.Nó hỗ trợ các máy chủ có thể lấy dữ liệu từ nó để khởi động.
GVHD: Lê Mạnh Hải


19

4.2 Lợi ích:
SAN cũng có thể được thiết kế tích hợp các tính năng lưu trữ và
cho phép nhiều máy chủ cùng lưu trữ trên nó.Ngoài ra một ưu
điểm nổi trội của nó là phục hồi dữ liệu một cách nhanh chóng
bằng cách thay nóng một thiết bị bị lỗi.Từ đó cho thấy SAN là

một thành phần không thể thiếu trong một hệ thống lớn.
5.

Các công nghệ Hight Availabitity
High Availability được cung cấp bởi nhà sản suất VMware. 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 này sang một máy chủ khác khi
sảy 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 không 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 đoán 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.
5.1 Ưu điểm:
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,High Availability có thể di chuyển
bất cứ hệ điều hành nào được cài trên máy ảo.
Cấu hình dễ dàng và triển khai nhanh chóng.

GVHD: Lê Mạnh Hải


20

Có thể kết hợp với các công nghệ khác như bộ phân phối tài
nguyên nguyên (Distributed Resource Scheduler) và monitor để
các máy ảo di chuyển sang hệ thống khác mà không gây mất kết
nối đối với người dùng.
5.2 Nhược điểm:
Bên cạnh những ưu điểm đó thì High Availability còn có những
nhược điềm chưa khắc phục được như là :
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.
III.

Ảo Hóa Với Vmware esx Server.
1. Giới thiệu:

Vmware được mọi người biết đến như là một nhà cung cấp các sản
phẩm ảo hóa hàng đầu .Các giải pháp công nghệ ảo hóa của VMware
đã trở thành chuẩn phát triển và trong ứng dụng doanh nghiệp. Năm
1999 Vmware giới thiệu sản phẩm vmware workstation. Sản phẩm
này được thiết kế để hỗ trợ việc nghiên cứu, kiểm tra phần mềm và đã
trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo các máy tính ảo chạy đồng thời
nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tính vật lý, nó khác
với chế độ khởi động kép là những máy tính được cài nhiều hệ điều
hành và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được
với một hệ điều hành.

GVHD: Lê Mạnh Hải

21

VMware Workstation là một phần mềm ảo hóa mạnh mẽ dành cho các
nhà phát triển,kiểm tra phần mềm và các chuyên gia công nghệ thông
tin cần chạy nhiều hệ điều hành một lúc trên một máy máy chủ để
nghiên cứu kiểm tra hoặc đánh giá một sản phẩm nào đó. Tuy rất
mạnh trong lĩnh vực nghiên cứu và học tập nhưng vmware
workstation còn nhiều giới hạn. Các hoạt động của nó chủ yếu được
mô phỏng bởi các máy ảo cho giống như là đang thao tác trên máy
thật và nhược điểm lớn nhất của nó là không có một công cụ quản lý
từ xa nào. Vì vậy nên Vmware workstation không đáp ứng được nhu
cầu hiệu suất và độ tin cậy trong những hệ thống lớn.Tuy vậy vmware
thật sự là một công cụ mạnh mẽ cho việc học tập và giả lập các môi
trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào tính năng có thể chạy bất
kì hệ điều hành nào trên nó.
Một bước tiến bộ hơn kế sau đó là máy chủ GSX . Máy chủ GSX đơn
giàn chỉ là một gói phần mềm cài đặt trên một hệ điều hành chủ nào
đó (linux hoặc window). Nó cung cấp một số phương pháp quản lý và
giao diện truy cập vào các máy ảo. Điều giới hạn của nó là cũng như
Vmware workstation là nó vẫn phải thông qua hệ điều hành chủ. Điều
này làm giảm khả năng tương tác với phần cứng và dẫn tới hiệu suất
không cao. GSX cũng được sử dụng trong các trung tâm thí nghiệm
và đánh giá các sản phẩm trong một môi trường ảo .
Sản phẩm thế mạnh của Vmware trong môi trường ảo hóa hệ thống đó
là phiên bản ESX server . Đây không phải đơn thuần chỉ là một gói
phần mềm mà nó là một hệ điều hành của riêng nó. Nó khác hẳn
vmware workstation, GSX hay microsof virtual server là các gói phần
mềm được cài đặt vào máy chủ lưu trữ Hệ điều hành ESX là một hệ

điều hành máy chủ, nó được thiết kế cho phù hợp với nhu cầu ảo hóa
ngày càng phát triển và vấn đề hiệu suất làm việc của các hệ thống
máy chủ ngày càng được chú tâm hơn. Nó cung cấp việc quản lý và
chia sẻ tài nguyên phần cứng một cách chặt chẽ và hiệu quả.Và việc
quản lý các máy ảo chạy trên nó cũng được dễ dàng hơn nhờ các công
cụ hỗ trợ từ xa.

GVHD: Lê Mạnh Hải


22

Các máy chủ ESX cung cấp, phân phối và chia sẽ các tài nguyên hệ
thống một cách linh hoạt.đặc biệt là vì esx là một hệ điều hành máy
chủ nên nó có thề cung cấp cho các máy ảo khả năng tương tác cao
nhất với phần cứng cũng như tài nguyên hệ thống. Vì thế các máy ảo
có thể đạt hiệu suất làm việc cao nhất
2.

Cấu trúc:

Máy chủ Esx sử dụng cấu trúc VMM– Hypervisor, nghĩa là máy chủ
Esx sẽ tạo một lớp ảo hóa hypervisor để điều khiển quá trình chia sẻ
và sử dụng tài nguyên của các máy ảo.Nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt
nên các máy ảo có thể tận dụng tối đa hiệu suất phần cứng và quản lý
dễ dàng hơn.
Trong mô hình này các máy ảo không phải thông qua hệ điều hành
chủ để truy cập phần cứng . Mọi vấn đề liên lạc giữa máy ảo với phần
cứng được thực hiện qua lớp ảo hóa Hypervisor do máy chủ Esx tạo
ra. Vì vậy tốc độ làm việc của các máy ảo nhanh hơn và đạt hiệu quả

cao hơn.

Esx server được tạo thành từ hai thành phần chính đó là :

GVHD: Lê Mạnh Hải


23
•

Hạt nhân máy chủ ESX hay còn gọi là vmkernel, vmkerlnel quản
lý và phân phối việc truy cập tới tài nguyên phần cứng trên máy
chủ, nhờ đó vmkernel cho phép cài hệ điều hành lên các máy ảo...
nó quản lý bộ nhớ cho các máy ảo, phân phối các chu kì của bộ xử
lý, duy trì các thiết bị chuyển mạch của các kết nối mạng.

•

Hệ điều hành điều khiển (t) hay còn gọi là COS
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 Esx thì vmkernel sẽ bắt đầu
hoạt động 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 “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:
•

User interaction with ESX, đây là giao diện tương tác giữa
người dùng với esx server. Cos có trách nhiệm trình bày
bằng nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện giao tiếp
giữa máy chủ Esx với hệ thống. Nó cho phép người sử dụng
tương tác với máy chủ sử dụng các dịch vụ như:
o
o
o
o

•

Giao diện truy cập trực tiếp(Direct console access)
Truy cập bằng Telnet và ssh
Giao diện Web (Web interface)
Truyền dữ liệu (FTP)

Proc file system: 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.

GVHD: Lê Mạnh Hải


24
•

Authentication: 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.

•

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 còn khuyến cáo người
dùng backup hệ thống lên cos để cos backup các file hệ
thống quan trọng.
2.2.Vmkernel

Khi hệ điều hành được nạp,các vmkernel bắt đầu khởi động hệ
thống.Nó chịu trách nhiệm quản lý và phân phối tài nguyên.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 server vật lý. Nó hoạt động như một người đứng giữa
và điều phối tài nguyên cho máy ảo khi cần thiết .
2.3. The ESX Boot Process
Là quá trình khởi động máy chủ Esx.Bằng việc quan sát quá
trình khởi động của một hệ thống máy chủ Esx này chúng ta có
thể thấy COS và vmkernel tương tác với nhau như thế nào và
lúc nào vmkernel nắm quyền quản lý tài nguyên hệ thống. Cần

phải nắm rõ quá trình này để hiểu rằng COS là một phần tách
biệt với vmkernel. Ngoài ra nếu máy chủ không thể khởi động
hoặc một số dịch vụ hoặc ứng dụng không thể hoạt động được
thì những kiến thức am tường về quá trình này sẽ giúp ích rất
GVHD: Lê Mạnh Hải


25

nhiều trong quá trình tìm kiếm,phát hiện và xử lý các sự cố.có
nhiều bước trong quá trình khởi động hệ thống và sau đây là
một số quá trình quan trọng
2.4. LILO
Còn gọi là linux loader là một bộ nạp khởi động ứng
dụng.Giống như ntloader của windows.Khi khởi động hệ thống
đọc nó từ trong ổ cứng. Dựa trên các thông tin có trong file
etc/lilo.Config hệ thống bắt đầu khởi tạo quá trình khởi động
của nó.Trong esx mặc định lilo sẽ tải và khởi động vmkernel.
Trong file này còn chứa các thông tin về cấu hình cos như nó
khởi động . Thông tin này chứa một lượng bộ nhớ để phân bổ
cho các thiết bị được cấu hình để cos sử dụng.
Nếu bình thường lilo được cài trên master boot record thì mặc
định nó sẽ tải hệ điều hành mà phân vùng đã được đánh dấu
tích cực lên để khởi động. Trong trường hợp có nhiều hệ điều
hành và có nhiều sự lựa chọn để khởi động thì lifo sẽ khởi tạo
dấu nháy báo hiệu cho người dùng lựa chọn một hệ điều hành
để khởi động.
Sau khi lilo được nạp thành công thì cos sẽ được tải lên.Đa số
các quá trình khởi động đều nằm trong cos.
2.5. Init

Quá trình đầu tiên mà Cos thực hiện là init .quá trình này đọc
file etc/inittab là tập tin xác định runlevel mà hệ thống đó sẽ
thực thi. Runlevel xác định những dịch vụ sẽ được khởi động
và thứ tự khởi động của chúng. Các giá trị runlevel biến đổi
trong linux được so sanh như các tùy chọn có sẵn trong window
như là safe mode hoặc command prompt.
2.6. Phần cứng ảo (HardwareVirtualization)

GVHD: Lê Mạnh Hải