Nghiên cứu công nghệ ảo hóa và ứng dụng xây dựng hệ thống thông tin doanh nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

--------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VÀ ỨNG DỤNG
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DOANH NGHIỆP

TRẦN HẢI PHƯƠNG

HÀ NỘI - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

--------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VÀ ỨNG DỤNG
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DOANH NGHIỆP
TRẦN HẢI PHƯƠNG

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
MÃ SỐ:

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN VĂN TAM

HÀ NỘI – 2015
ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kì công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Trần Hải Phương

iii


LỜI CÁM ƠN
Em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy giáo PGS.TS. Nguyễn
Văn Tam, người đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin được gửi đến các thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, khoa
Sau đại học của viện Đại học Mở Hà Nội lời cảm ơn sâu sắc vì những kiến thức mà
các thầy cô đã giảng dạy cho chúng em trong suốt những năm học tại trường. Được
trang bị những kiến thức này đã giúp cho em trưởng thành hơn và có khả năng cống
hiến, phục vụ nhiều hơn cho xã hội.
Em cũng xin cảm ơn các ta đồng nghiệp, các ta cùng học tập, đã trực tiếp
hoặc gián tiếp giúp em hoàn thành luận văn này.

iv

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ........................................................................................................................ v
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 4
1.1

BỐI CẢNH ......................................................................................................... 4

1.2

TẠI SAO ẢO HÓA LẠI QUAN TRONG ĐỐI VỚI DOANH NGHIỆP .............. 5

1.2.1

Tối ưu hóa công suất sử dụng phần cứng ...................................................... 5

1.2.2

Nhu cầu ảo hóa dữ liệu ................................................................................. 5

1.2.3

Ứng dụng công nghệ xanh để đạt hiệu quả sử dụng năng lượng tốt hơn .............. 6

1.2.4

Chi phí quản lý hệ thống rất lớn và ngày càng tăng....................................... 7

1.3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN.................................................................................... 7

1.4

CẤU TRÚC LUẬN VĂN ................................................................................... 8

CHƯƠNG 1:
1.1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA ............................................ 9

GIỚI THIỆU CHUNG ......................................................................................... 9

1.1.1

Định nghĩa ................................................................................................... 9

1.1.2

Lịch sử phát triển ........................................................................................ 10

1.2

PHÂN LOẠI ẢO HÓA ..................................................................................... 12

1.2.1

Ảo hóa mạng(virtual Lan, virtual Nics….) ................................................. 12

1.2.2

Ảo hóa lưu trữ (Raid, San) ......................................................................... 13

1.2.3

Ảo hóa máy chủ(Vmware, Microsoft –Hyper V…..) .................................. 14

1.2.4

Ảo hóa ứng dụng(Application) ................................................................... 15

1.3

CÁC CÔNG NGHỆ GIÚP ẢO HÓA HỆ THỐNG ............................................ 17

1.3.1

Công nghệ máy ảo...................................................................................... 17

1.3.2

Công nghệ cân bằng tải (Load Balancing) .................................................. 18

1.3.3

Công nghệ cân bằng tải mạng (Network Load Balancing (NLB)) ............... 19
v


1.3.4

Công nghệ cân bằng tải Clustering ............................................................. 20

1.3.5

Công nghệ RAID ....................................................................................... 21

1.3.5.1

Striping (Song Hành) .......................................................................... 21

1.3.5.2

Duplexing (Ghép Đôi) ......................................................................... 22

1.3.5.3

Parity RAID ........................................................................................ 22

1.3.5.4

JBOD .................................................................................................. 23

1.3.6

Công nghệ lưu trữ SAN .............................................................................. 23

CHƯƠNG 2:

GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG ẢO HÓA MÁY

CHỦ VÀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ VỚI VMWARE ESX SERVER............. 25
2.1

CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG ẢO HÓA MÁY CHỦ .................. 25

2.1.1

Tài nguyên vật lý (host machine, host hardware) ........................................ 25

2.1.2

Máy chủ ảo (virtual machine) ..................................................................... 25

2.1.3

Hệ điều hành .............................................................................................. 25

2.1.4

Ưu điểm, nhược điểm của máy chủ ảo ........................................................ 26

2.1.4.1

Ưu điểm .............................................................................................. 26

2.1.4.2

Nhược điểm ......................................................................................... 27

2.1.5

2.2

AN TOÀN BẢO MẬT KHI TRIỂN KHAI ẢO HÓA MÁY CHỦ ............. 28

2.1.5.1

Giải quyết sự cố .................................................................................. 28

2.1.5.2

Vấn đề bảo mật ................................................................................... 29

MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ ................................................. 29

2.2.1

Công nghệ ảo hoá Virtuozzo Containers của Parallels ................................ 31

2.2.2

Công nghệ ảo hoá XenServer của Citrix ..................................................... 33

2.2.3

Công nghệ ảo hóa OpenVZ ........................................................................ 35

2.2.4

Công nghệ ảo hóa Hyper_V ....................................................................... 36

2.3

ẢO HÓA VỚI VMWARE ESX SERVER......................................................... 39

2.3.1

Cấu trúc VMWARE ESX SERVER ........................................................... 39

vi


2.3.1.1

Hệ điều hành điều kiển (Console Operating System) ........................... 41

2.3.1.2

Vmkernel (lõi hệ điều hành) ................................................................ 42

2.3.1.3

ESX Boot Process(Quá trình khởi động máy chủ ESX) ........................ 42

2.3.2

Khả năng quản lý tài nguyên ...................................................................... 43

2.3.3

Hiệu suất và khả năng mở rộng .................................................................. 44

2.3.4

Tính năng của ESX Server ......................................................................... 45

2.3.4.1

Virtual Machine File System (VMFS) .................................................. 45

2.3.4.2

Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP) .............................. 45

2.3.4.3

Sẵn sàng cao (High Availability) ......................................................... 45

2.3.4.4

VMotion & Storage Vmotion ............................................................... 47

2.3.4.5

VMware Consolidated Backup (VCB).................................................. 48

2.3.4.6

Trung tâm quản lý nâng cấp (Vcenter update Manager) ...................... 48

2.3.4.7
DRS)

Phân phối tài nguyên theo lịch trình (Distributed resource scheduler(
49

2.3.4.8

Quản lý phân phối điện năng (Distributed Power Manager (DPM)).... 49

2.3.4.9

Quản lý khôi phục site (Site Recovery Manager (SRM)) ...................... 50

2.3.4.10

Khôi phục dữ liệu (VMware vShere Data Recovery) ............................ 50

2.3.4.11

Chuyển đổi máy ảo (vCenter Convert)................................................. 51

2.3.5

Các công cụ quản lý Vmware ESX Server .................................................. 52

2.3.5.1

Truy cập giao diện điều khiển vào giao diện dịch vụ ........................... 52

2.3.5.2

SSH vào giao diện dịch vụ ................................................................... 53

2.3.5.3

Truy cập web từ cơ sở hạ tầng ảo hóa vào máy chủ ESX ..................... 53

2.3.5.4

Vmware Virtual Infrastructure Client (VI Client) vào máy chủ ............ 55

2.3.5.5
VMware Virtual Infrastructure Client (VI Client) vào Virtual Center
Server (VC Server)................................................................................................ 58
CHƯƠNG 3:

XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA CHO DOANH NGHIỆP60

3.1 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CỦA DOANH
NGHIỆP VÀ NHU CẦU ẢO HÓA ............................................................................. 60
3.2

THIẾT KẾ MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA CHO DOANH NGHIỆP .......... 61

vii


3.2.1

Mục tiêu giải pháp...................................................................................... 61

3.2.2

Các yêu cầu cần thực hiện .......................................................................... 61

3.2.2.1

Yêu cầu phần cứng .............................................................................. 61

3.2.2.2

Phần mềm sử dụng trong giải pháp ..................................................... 63

3.2.3
3.3

Sơ đồ thiết kế ............................................................................................. 63

TRIỂN KHAI HỆ THỐNG VỚI VMWARE ESX SERVER ............................. 63

3.3.1

Cài đặt VMware ESX Server ...................................................................... 63

3.3.2

Cài đặt vCenter Server và vSphere Client ................................................... 68

KẾT LUẬN..................................................................................................................... 69
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .............................................................................................. 69
HẠN CHẾ ................................................................................................................... 69
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 70
Phụ Lục 1: Hướng đẫn cài đặt và cấu hình openfiler ........................................................ 71
Phụ Lục 2: Hướng dẫn cài đặt hệ điều hành lên DataCenter ............................................. 82
Phụ Lục 3: Hướng dẫn cấu hình VMHA .......................................................................... 89
Phụ Lục 4 : Hướng dẫn cài đặt và cấu hình vCenter Converter ........................................ 93
Phụ Lục 5 : Hướng dẫn cấu hình VMotion and SVMotion ............................................... 99
Phụ Lục 6: Hướng dẫn cài đặt và cấu hình vCenter Update Manager ............................. 103

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1:

x86 Virtuallization ............................................................................... 9

Hình 1.2:

Ảo hóa network (hình 1) .................................................................... 13

Hình 1.3:

Ảo hóa Network (hình 2) ................................................................... 16

Hình 1.4:

Kiến trúc xử lý mới hổ trợ ảo hóa. ..................................................... 15

Hình 1.5 :

Mô hình các lớp tương tác trong hệ thống.......................................... 17

Hình 1.6:

Mô hình cân bằng tải Clustering ........................................................ 20

Hình 2.1:

Kiến trúc ảo hoá Virtuozzo Containers .............................................. 32

Hình 2.2:

Thống kê tình hình sử dụng tài nguyên của các máy ảo trên cùng hệ
thống (Cửa sổ Parallels Management Console) .................................. 33

Hình 2.3:

Mô hình ảo hóa OpenVZ .................................................................. 36

Hình 2.4:

Kiến trúc Hyper - V ........................................................................... 38

1

DANH MỤC VIẾT TẮT
NIS: Network Information Server
LAN: Local Area Network.
VLAN: virtual Lan
VNIC: virtual Nics
IP: Internet Protocol
TCP/IP: Transmission Control Protocol and Internet
UDP: User Datagram Protocol
MAC: Medium Access Control
NLB: Network Load Balancing
HDD: Hard Disk Drive
NTFS: New technology file system
Raid : Redundant Arrays of Independent Disks
San: storeage area network
CPU: Center processing unit
RAM: Random Access Memory
OS: Operation System
HĐH: Hệ điều hành
AD: Active Directory
DNS: Domain Name System
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
Port: Cổng
Login: Đăng nhập
2


Database: Cơ sở dữ liệu
Domain: tên miền
Remote Access: Truy cập từ xa qua mạng
Server: Máy chủ

Client: Máy con, dùng để kết nối với máy chủ (Server)
SSH: Secure Shell
VMFS: Virtual Machine File System
VSMP: Virtual symmetric multi-processing
HA: High Availability
DRS: Distributed resource scheduler
VCB: VMware Consolidated Backup
DPM: Distributed Power Manager
SRM: Site Recovery Manager
VI Client: Virtual Infrastructure Client
VC Server: Virtual Center Server

3


PHẦN MỞ ĐẦU
1.1 BỐI CẢNH
Nền công nghệ thông tin trên thế giới đang phát triển với tốc độ
nhanh chóng.Ngày càng nhiều sản phẩm và nhiều tiện ích được phát triển và đưa
đến tay người dùng. Các công nghệ cũ dần dần đã thể hiện nhiều mặt hạn chế và
không phù hợp với nhu cầu thực tiễn nữa, đặc biệt trong thời buổi kinh tế phát triển
không ổn định như lúc này, các doanh nghiệp phải đối mặt với nhiều rủ ro. Do đó
yêu cầu nhất thiết được đặt ra là tìm mọi cách để giảm thiểu các chi phí có thể.
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin thì công nghệ ảo hóa là giải pháp lý tưởng
cho các doanh nghiệp có thể giải quyết bài toán về các trung tâm dữ liệu
của họ. Công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư mua nhiều máy chủ,tiết kiệm
điện năng ,hệ thống làm mát …
Nhiệm vụ của công nghệ ảo hóa chính là tận dụng tối đa hiệu suất làm việc
của các máy chủ bằng cách cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên một máy
chủ vật lý duy nhất. Và việc quản lý cũng trở nên dễ dàng hơn khi quản lý tập trung

nhiều máy trên một máy chủ duy nhất. Vấn đề khó khăn của công nghệ này chính là
sự an toàn dữ liệu khi lo lắng rằng nếu máy chủ này bị sự cố về ổ đĩa thì sẽ bị mất
dữ liệu. Tuy nhiên vấn đề đó đã được khắc phục bằng một loạt các công nghệ đảm
bảo an toàn dữ liệu và hoạt động ổn định của máy chủ như công nghệ High
Availability,Vmmonitor,raid ,công nghệ lưu trữ mạng SAN.
Hiện nay các nhà cung cấp các sản phẩm phần mềm máy chủ đều ra sức
tập trung để nghiên cứu và phát triển công nghệ này.nổi bật là VMware
và Microsoft. Đây là hai nhà cung cấp đang nắm giữ phần lớn thị trường ảo hóa
hiện nay.
Tại việt nam, ứng dụng công nghệ ảo hóa còn rất dè dặt do chưa có
nhiều doanh nghiệp thấy được nhu cầu cần thiết và nắm được công nghệ này.
Bên cạnh đó thì việc còn thiếu một đội ngũ lành nghề và

lo ngại về tính an

toàn của công nghệ này cũng làm cho các doanh nghiệp lo ngại và ít chú tâm
vào công nghệ này.
4


1.2 TẠI SAO ẢO HÓA LẠI QUAN TRONG ĐỐI VỚI DOANH NGHIỆP
Dường như mọi nơi ta đến, người ta đều đang đang nói đến ảo hóa. Các tạp
chí công nghệ thổi phồng công nghệ này trên các mặt báo. Các phiên bản ảo hóa
luôn được đề cao trong các hội nghị công nghệ. Và các nhà cung ứng công nghệ mô
tả tại sao sản phẩm của họ lại tân tiến nhất trong côngnghệ ảo hóa. Tại sao ảo hóa là
chủ đề nóng hổi như vậy? Tại sao mọi người đều nói về ảo hóa? Tại sao ảo hóa lại
thu hút sự quan tâmcủa mọi người? Trong phần này, hãy cùng nhau tìm hiểu 4 lý do
tại sao ảo hóa lại quan trọng đến vậy ?
1.2.1 Tối ưu hóa công suất sử dụng phần cứng
Ngày nay, hệ thống máy chủ ở các trung tâm dữ liệu thường hoạt động với

10 hoặc 15% tổnghiệu 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.
Như vậy, quả thật là chúng ta đang lãng phí các tài nguyên của cả hệ thống.
Hãy xem điều gì sẽ xảy ra? Với sự không ngừng cải tiến các đặc điểm hoạt động
của phần cứng máy tính, máy tính trong năm tới sẽ có công suất gấp đôi máy tính
của năm nay (đây là tương lai có thể thấy trước được). Hiển nhiên, phải có một cách
nào đó hữu hiệu hơn để 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. Vì
vậy, đây chính là lý do tại sao ảo hóa giúp nâng cao công suất của máy tính lại
khiến mọi người quan tâm đến vậy.
1.2.2 Nhu cầu ảo hóa dữ liệu
Các trung tâm dữ liệu đang dùng hết dung lượng của mình. Trong 20 năm
qua, các tài liệu kinh doanh đã và đang được chuyển từ dạng giấy tờ sang dạng điện
tử. Đây là quá trình số hóa tài liệu.
5


Sự xuất hiện của Internet đã thúc đẩy nhanh hơn nữa sự chuyển biến này.
Các công ty muốn trao đổi trực tiếp với khách hàng và đối tác qua Internet. Đương
nhiên, việc này thúc đẩy việc các tài liệu kinh doanh được vi tính hóa.
Trong một thấp kỷ qua, ảnh hưởng của Internet khiến một số lượng lớn các
máy chủ được đồng loạt đưa vào sử dụng tại các trung tâm dữ liệu để lưu trữ hệ
thống tài liệu khổng lồ này và vấn đề của nó là: khả năng lưu trữ của cac trung tâm
dữ liệu này đang cạn kiệt và sự gia tăng nhanh chóng dữ liệu đòi hỏi phương pháp
lưu trữ dữ liệu mới. Những phương pháp này thường được gọi là ảo hóa lưu trữ,
như ta có thể đoán được có nghĩa là việc lưu trữ này có khả năng được xử lý bởi bất

kỳ một phần cứng độc lập nào.
Với khả năng host cùng lúc các hệ thống khách trên một máy chủ vật lý duy
nhất, ảo hóa cho phép các công ty nâng cấp trung tâm dữ liệu, do đó cắt giảm chi
phí mở rộng dung lượng trung tâm dữ liệu. Đây là lợi ích lớn nhất của ảo hóa, vì chi
phí xây dựng các trung tâm dữ liệu có thể lên tới hàng chục triệu đôla.

1.2.3 Ứng dụng công nghệ xanh để đạt hiệu quả sử dụng năng lượng tốt hơn
Tác động của cuộc cách mạng xanh khiến các công ty đang tìm cách giảm
lượng năng lượng tiêu thụ -- và một trong số những nơi họ nhận thấy có thể làm
được điều đó đầu tiên là các trung tâm dữ liệu. Để thấy rõ sự quan tâm của mọi
người đến lượng năng lượng tiêu thụ trong các trung tâm dữ liệu, hãy xem xét thực
tế sau: “Một cuộc nghiên cứu do một nhà khoa học thực hiện chỉ ra rằng trong
những năm 2000 đến năm 2005, lượng năng lượng các trung tâm dữ liệu ở Mỹ tiêu
thụ tăng đã gấp đôi. Hơn nữa, nhà khoa học này cũng dự đoán tới cuối thập niên
này, lượng năng lượng tiêu thụ sẽ tăng 40%. Lượng năng lượng các máy chủ ở
trung tâm dữ liệu tiêu thụ và để làm mát chiếm khoảng 1,2% tổng năng lượng tiêu
thụ ở Mỹ.
Dựa trên kết quả của cuộc nghiên cứu, Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ
(EPA) đã thành lập một nhóm làm việc để xây dựng các tiêu chuẩn cho các kế
hoạch và việc tiêu thụ năng lượng của máy chủ và áp dụng các tiêu chí “Ngôi sao
năng lượng” (ES) mới cho các máy chủ sử dụng năng lượng hiệu quả.
6


Do chi phí để vận hành các máy tính cùng với thực tế là nhiều máy tính
choán hết trung tâm dữ liệu và đang hoạt động với hiệu suất thấp, khả năng giảm số
lượng máy chủ vật lý có thể giúp cắt giảm rất đáng kể tổng chi phí năng lượng của
các công ty.

1.2.4 Chi phí quản lý hệ thống rất lớn và ngày càng tăng

Các máy không hoàn toàn tự hoạt động. Mỗi máy chủ đều cần đến sự giám
sát và cung cấp điện của hệ thống quản lý. Các tác vụ quản lý phổ biến của hệ thống
bao gồm: giám sát trạng thái của phần cứng; thay thếTại Sao Ảo Hóa Lại Rất Quan
Trọng Đối Với Doanh Nghiệp? các chi tiết phần cứng bị lỗi; cài đặt hệ điều hành
(OS) và phần mềm ứng dụng; bảo trì và sửa chữa nhanh ứng dụng; quản lý các tài
nguyên máy chủ then chốt như bộ nhớ và đĩa; và sao lưu dữ liệu máy chủ sang các
phương tiện lưu trữ để bảo mật và dự phòng.
Như mọi người có thể tưởng tượng, những công việc này đòi hỏi rất nhiều
nhân lực. Để thuê những nhân viên quản trị hệ thống – người giữ cho các máy có
thể hoạt động tốt – không hề rẻ chút nào. Và không giống như các lập trình viên,
các nhân viên quản trị hệ thống thường làm việc bên cạnh máy chủ, do họ cần xử lý
phần cứng vật lý.
Để kiểm soát sự gia tăng chi phí điều hành, ảo hóa mang lại cơ hội cắt giảm
chi phí quản lý hệ thống bằng việc giảm số lượng máy tính cần được quản trị. Mặc
dù, nhiều công việc liên quan đến quản lý hệ thống (hệ điều hành và ứng dụng, sao
lưu dự phòng) không thể thay đổi trong một môi trường được ảo hóa, rất nhiều tác vụ
không cần phải thực hiện nếu các máy chủ vật lý chuyển sang ảo hóa. Nói chung, ảo
hóa có thể giảm thiểu phần lớn các yêu cầu quản lý. Do đó, ảo hóa trở thành sự lựa
chọn tuyệt vời để giải quyết vấn đề tăng chi phí thuê nhân viên điều hành.
1.3 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên cứu công nghệ ảo hóa nhằm đáp ứng
và xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh nghiệp. Từ đó có thể cho thấy các
lợi ích mà công nghệ có thể đem lại và cũng để đánh giá, tìm ra giải pháp và xây
dựng các giải pháp nhằm tối ưu hóa hệ thống công Nghệ thông tin của doanh nghiệp
7


1.4 CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Phần mở đầu
Chương này sẽ nêu lên bối cảnh của nền khoa học công nghệ hiện nay,những

hạn và lãn 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 1 : Tổng quan về công Nghệ Ảo Hóa.
Chương này sẽ giới thiệu về lịch sử phát triển công nghệ ảo hóa và phân loại, các
công nghệ hỗ trợ trong hệ thống ảo hóa mà chúng ta sẽ ứng dụng xây dựng hệ thống
Chương 2 : Giới thiệu các thành phần trong hệ thống ảo hóa máy
chủ và Công nghệ ảo hóa máy chủ với VMWARE ESX SERVER
Chương này sẽ giới thiệu những phần hình thành hệ thống ảo hóa máy chủ,
nêu ra ưu và nhược điểm của hệ thống ảo hóa máy chủ và giới thiệu một số công
nghệ ảo hóa máy chủ của những hãng sản xuất lơn, sau đó 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 : Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp
Chương này sẽ trình bày triển khai xây dựng mô hình thực tế cho doanh
nghiệp ,từ đó sẽ thấy được ưu nhược điểm của ứng dụng.
Kết Luận
Trình bày những kết quả đạt được,những hạn chế và hướng phát triển của
đề tài.

8


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1 Định nghĩa
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. Bằng cách đưa ra một khái

niệm logic về tài nguyên máy tính hơn là một khái niệm vật lí, các giải pháp ảo hóa
có thể thực hiện rất nhiều việc có ích.

Hình 1.1: x86 Virtuallization
ẢO HÓA là một công nghệ phần mềm, nó thay đổi nhanh chóng toàn cảnh
của lĩnh vực Công nghệ Thông tin (CNTT) và cách tính toán của con người.Nó thu
hẹp không gian trong lĩnh vực CNTT nhỏ lại về mặt vậy lý cũng như luận lý.
Máy chủ trong các hệ thống CNTT ngày nay thường được thiết kế để chạy
một hệ điều hành và một ứng dụng. Điều này không khai thác triệt để hiệu năng của
hầu hết các máy chủ rất lớn. Ảo hóa cho phép ta vận hành nhiều máy chủ ảo trên
cùng một máy chủ vật lý, dùng chung các tài nguyên của một máy chủ vật lý qua
nhiều môi trường khác nhau. Các máy chủ ảo khác nhau có thể vận hành nhiều hệ
điều hành và ứng dụng khác nhau trên cùng một máy chủ vật lý.

9


1.1.2 Lịch sử phát triển
Ký thuật ảo hóa đã không còn xa lạ kể từ khi Vmware giới thiệu sản phẩm
Vmware Workstation đầu tiên vào năm 1999. Sản phẩm này ban đầu được thiết kế
để hỗ trợ việc phát triển và kiểm tra phần mềm. Nó đã trở lên phố biến nhờ khả
năng tạo ra những máy tính “ảo” chạy đồng thời nhiều hệ điều hành khác nhau trên
cùng một máy tính “thực”(khác với chế độ “khởi động kép ” - máy tính được cải
nhiều hệ điều hành và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được
với một hệ diều hành).
Vmware đã được EMC – hãng chuyên về lĩnh vực thiết bị lưu trữ mua lại vào
tháng 12 năm 2003. EMC đã mở rộng tầm hoạt động lĩnh vực ảo hóa từ máy tính để
bàn đến máy chủ và hiện hãng vẫn giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hóa, tuy nhiên
Vmware không giữ vị trí “độc tôn” mà phải cạnh tranh với rất nhiề sản phẩm ảo hóa
các hãng khách như Virtualization Engine của IBM, Hyper V – Microsoft, Virtuozzo

của SWSoft và vitual iron của iron software… và ảo hóa cũng không còn bó hệp
trong một lĩnh vực mà đã mở rộng cho toàn bộ hạ tầng công nghệ thông tin, từ phần
cứng như chip xử lý cho đến hệ thống máy chủ và cả hệ thống mạng
Hiện nay, Vmware là hãng đẫn đầu thị trường ảo hóa nhưng không phải là
hãng tiên phong, vai trò thuộc về IBM với hệ thống ảo hóa VM/370 nổi tiếng được
công bố vào năm 1972 và “ảo hóa” vẫn đang hiện diện trong các hệ thống máy chủ
của IBM
1961 Time sharing introduced By IBM
1964 IBM System/360
1964 CP-40
1965 IBM System/360 Model 67 and TSS
1967 CP-40 and CM5
1968 Version 1 of CP67
1969 Version 2 of CP67
1970 Version 3 of CP67
1971 Version 3.1 of CP67
10


1972 IBM System/360 advanced function
1973 MVMUA is founded
1974 VM/370 Release 2
1974 Popek and goldberg virtualization Requirements
1987 VM TCP/IP(Fal)
1988 Connectix is Founded
1991 CMS Multi-tasking
1991 P/370
1996 connectix VPC 1.0 for mac
1998 Vmware is founded
199

Vmware introduces Vmware virtual platform

2000 Vmware GSX server 1.0 for Linux and windows
2001 Vmware ESX server 1.0
2002 Vmware ESX server 1.5, Vmware GSX server 2.0
2004

EMC acquires connectix VPC and Virtual server

2004 Vmware GSX server 3.0, Vmware GSX server 3.1
2004 Microsoft Virtual server 2005
2004 Vmware Esx server 2.5
2005 Vmware GSX server 3.2, Dual –core CPU support
2005 Microsoft Virtual server 2005 R2
Một vài mốc lịch sử ảo hóa: Giữa năm 1960, IBM’s Cambridge Scientific
Center đã tiến hành phát triển sản phẩm CP-40, sản phẩm đầu tiên của dòng
CP/CMS. Nó được chính thức đưa vào sản xuất vào tháng 1 năm 1967. Ngay từ khi
thiết kế CP-40 đã đặt mục đích phải sử dụng ảo hóa đầy đủ. Để làm được vấn đề
này nó yêu cầu phần cứng và đoạn mã của S/360-40 phải kết hợp hoàn chỉnh với
nhau, nó phải cung cấp cách truy cập địa chỉ vung nhớ, tập lệnh CPU và các tính
năng ảo hóa.
Năm 1970 IBM công bố sản phẩm System 370. Nhưng điều khiến người
dùng thất vọng nhất về sản phẩm này do nó không có tính năng Virtial memory
11


Vào tháng 8 năm 1999, Vmware giới thiệu sản phẩm ảo hóa đầu tiên hoạt
dộng trên nên tảng x86. Vmware Virtual Platform…
Trước đây chúng ta phải mất tiền mua bản quyền sử dụng của Vmware’s

Workstion. Nhưng năm 2005 Vmware đã quyết định cung cấp sản phẩm ảo hóa chất
lượng cao cho người dung miễn phí. Tuy nhiên chức năng tạo máy chủ ảo và các
tính năng phụ khác nhằm mục đích tăng hiệu suất sử dụng máy ảo đã bị lược bỏ.
Năm 2006 đây là năm ảo hóa có một bước tiến mới trong quá trình phát
triển, đó là sự ra dời của Application Virtualization và Application Streaming.
Năm 2008 Vmware giới thiệu phiên bản Vmware workstation 6.5 beta, sản
phẩm đàu tiên cho phép các chương trình cuả windows và linux được sử dụng
Direct X9 để tăng tốc xử lý hình ảnh trong máy ảo Windows XP
1.2 PHÂN LOẠI ẢO HÓA
1.2.1 Ảo hóa mạng(virtual Lan, virtual Nics….)
Các thành phần mạng trong cơ sở hạ tầng mạng như Switch, Card mạng,
được ảo hoá một cách linh động. Switch ảo cho phép các máy ảo trên cùng một máy
chủ có thể giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các giao thức tương tự như trên
thiết bị chuyển mạch vật lý mà không cần phần cứng bổ sung. Chúng cũng hỗ trợ
VLAN tương thích với việc triển khai VLAN theo tiêu chuẩn từ nhà cung cấp khác,
chẳng hạn như Cisco.
Một máy ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo này
rất đơn giản và không giới hạn số card mạng tạo ra.Ta có thể nối các máy ảo
này lại với nhau bằng một Switch ảo. Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền
giữa các máy ảo này với nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ
rất cao theo chuẩn GIGABITE(1GB), đẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo
với nhau diễn ra rất nhanh.

12


Hình 1.2: Ảo hóa network (hình 1)
1.2.2 Ảo hóa lưu trữ (Raid, San)
Hiện nay các nhà lưu trữ đã cung cấp giải pháp lưu trữ hiệu suất cao cho
khách hàng của họ trong một thời gian kha khá. Trong hình thức cơ bản nhất của

nó, lưu trữ ảo hóa tồn tại trong việc ta lắp ráp ổ đĩa vật lý nhiều thành một thực thể
duy nhất để các máy chủ lưu trữ và chạy hệ điều hành chẳng hạn như triển khai
RAID. Điều này có thể được coi là ảo bởi vì tất cả các ổ đĩa được sử dụng và tương
tác như một ổ đĩa logic duy nhất, mặc dù bao gồm hai hoặc nhiều ổ đĩa trong.
Một công nghệ ảo hoá lưu trữ khá đình đám mà ta biết đến SAN (storeage
area network – lưu trữ qua mạng). Storage Area Network (SAN) là một mạng được
thiết kế cho việc thêm các thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như:Disk
Aray Controllers, hay Tape Libraries
Với những ưu điểm nổi trội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho
việc lưu trữ thông tin của doanh nghiệp hay tổ chức. SAN cho phép kết nối từ xa tới
các thiết bị lưu trữ trên mạng như: Disks và Tape drivers. Các thiết bị lưu trữ trên
mạng, hay các ứng dụng chạy trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị
của máy chủ (as locally attached divices)
Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SANs

13


Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống
máy tính. Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật lý, và
quản lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính sao
cho dữ liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật. Giới hạn của SAN thường
được nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access.
Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay các
ứng dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển, quá
trình truyền thông tin qua mạng.
1.2.3 Ảo hóa máy chủ(Vmware, Microsoft –Hyper V…..)
Một máy chủ riêng ảo tiếng anh Virtual Private Server, máy chủ ảo hoá là
một phương pháp phân vùng một máy chủ vật lý thành nhiều máy chủ ảo, mỗi máy
chủ có khả năng của riêng của mình chạy trên máy tính dành riêng. Mỗi máy chủ ảo

riêng của nó có thể chạy full-fledged hệ điều hành, và mỗi máy chủ độc lập có thể
được khởi động lại..
Lợi thế của ảo hoá máy chủ :
•

Tiết kiệm được chi phí đầu tư máy chủ ban đâu.

•

Hoạt động hoàn toàn như một máy chủ riêng.

•

Có thể dùng máy chủ ảo hoá cài đặt các ứng dụng khác tùy theo nhu

cầu của doanh nghiệp
o

Bảo trì sửa chữa nâng cấp nhanh chóng và dễ dàng.

o

Dễ dàng nâng cấp tài nguyên RAM, HDD, Băng thông khi cần thiết.

o

Có thể cài lại hệ điều hành từ 5-10 phút.

o

Không lãng phí tài nguyên.
Các môi trường ảo hóa máy chủ

Có hai môi trường máy chủ ảo hoá, đó là ảo hoá toàn phần (Full
virtualization) và ảo hoá một nửa (Paravirtualization)
Full-virtualization: Phần cứng được mô phỏng để mở rộng chạy những hệ
điều hành khách trên nền tảng ảo hóa.Điều này có nghĩa rằng các thiết bị phần cứng
khác nhau đều được mô phỏng.Thông thường, có nhiều nền tảng ảo hóa cố gắng
14


chạy nhiều sự ủy nhiệm trên CPU chính (chạy nhanh hơn nhiều so với CPU mô
phỏng) nhằm nắm bắt và xử lý các sự ủy nhiệm một cách thích hợp.
Một số nền tảng ảo hóa hỗ trợ hoặc yêu cầu CPU mở rộng để hỗ trợ ảo hóa.
Trên 1 số những dòng chíp mới như x86 và x86_64 CPUs được cung cấp thông qua
VT-X (Intel) và AMD-V (AMD).Chúng được gọi là Phần Cứng Hỗ Trợ Ảo Hóa
(hardware-assisted full-virtualization).

Hình 1.4: Kiến trúc xử lý mới hổ trợ ảo hóa.
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 (Hypervisor) dồn các truy cập các hệ điều hành
máy chủ vào tài nguyên máy vật lý cơ sở.
1.2.4 Ảo hóa ứng dụng(Application)
Ảo hóa ứng dụng là giải pháp tiến đến công nghệ "điện tóan đám mây" cho
phép ta sử dụng phần mềm của công ty mà không cần phải cài phần mềm này vào
bất cứ máy tính con nào.

15

Hình 1.3: Ảo hóa Network (hình 2)
Giải pháp Ảo Hóa Ứng Dụng cho ta những lợi ích nổi trội sau
Tất cả các máy tính đều có thể sử dụng phần mềm ảo như đang cài trên máy
tính của mình mà không phải lo về cấu hình (ví dụ chạy Photoshop trên máy P4 chỉ
có 512 MB RAM). Tốc độ phần mềm luôn ổn định và ko phụ thuộc vào cấu hình
từng máy.
Các máy tính con luôn ở trong tình trạng sạch và chạy nhanh hơn. Lọai bỏ
hòan tòan việc phải sửa lỗi phần mềm do virus, spyware hoặc do người dùng sơ ý.
Cho phép sử dụng phần mềm mà không phải quan tâm đến hệ điều hành ta
đang sử dụng (ví dụ: ta có thể dùng Microsoft Office 2007 ngay trong Linux,
Windows 98 hoặc MAC-OS)
Ta có thể phân phối phần mềm 1 cách linh động đến 1 số cá nhân hoặc
nhóm có nhu cầu sử dụng thay vì cài vào tất cả mọi máy như cách phổ thông. Việc
phân phối hoặc gỡ bỏ phần mềm ra các máy tính có thể diễn ra chỉ trong vòng chỉ
vài giây thay vì hàng tuần nếu như công ty các ta có hàng chục máy tính.
Thông tin luôn luôn được lưu trữ an tòan ở server trung tâm thay vì có thể
phân tán ra từng máy con. Cho dù ta ở bất cứ nơi nào (tại 1 máy tính khác, tại nhà
hay thậm chí ở internet cafe), việc truy nhập và sử dụng phần mềm của doanh
16


nghiệp trở nên dễ dàng qua 1 hệ thống bảo mật hiện đại nhất.
Ảo hóa ứng dụng là giải pháp cho phép sử dụng và quản lý phần mềm doanh
nghiệp 1 cách hiệu quả có hệ thống. Tiết kiệm tối đa chi phí bảo trì, hỗ trợ kỹ thuật
và quản lý từng máy tính.
1.3 CÁC CÔNG NGHỆ GIÚP ẢO HÓA HỆ THỐNG
1.3.1 Công nghệ máy ảo
Máy ảo là một máy tính được cài trên một hệ điều hành khác hay một máy
tính khác. Một 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 chu kì 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 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.

.
Hình 1.3.1 : Mô hình các lớp tương tác trong hệ thống
Trong kiến trúc của một bộ xử lý ảo hóa được chia thành 4 lớp . Lớp 0 là lớp
có quyền cao nhất có thể truy cập và can thiệp sâu nhất đến tài nguyên phần cứng.
17