Ðiện toán ðám mây và máy chủ ảo

PHỤ LỤC

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 1


Lời nói đầu:
Ngày nay,nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh. Cùng với nó là sự tiến
bộ vượt bậc của nền khoa học công nghệ,đặc biệt là công nghệ thông tin. Máy tính
đã giúp con người rất nhiều từ tối ưu hóa công việc,giảm thời gian làm việc,tăng
hiệu suất và mang lại hiệu quả cao. Với tình hình phát triển như hiện nay thì bất cứ
một cơ quan,tổ chức,cá nhân nào cũng cần một hệ thống máy chủ cũng như lượng
thông tin đáp ứng tối đa cho quá trình xử lý công việc.
Điện toán đám mây và máy chủ ảo ra đời, là giải pháp tối ưu hóa công
việc,tối giản hóa chi phí. Đó cũng chính là đề tài mà nhóm đã thực hiện trong thời
gian qua: “ Tìm hiểu về Điện toán đám mây và máy chủ ảo”. Do thời gian hạn chế
và khả năng không cho phép, nhóm chỉ có thể tìm hiểu được 1 phần nhỏ về Điện
toán đám mây và máy chủ ảo.
Trong nội dung mà nhóm đã tìm hiểu, không thể tránh khỏi những sai sót,
mong thầy giáo có những ý kiến đóng góp để nhóm hiểu kỹ hơn và hoàn thiện bài
báo cáo.
Các thành viên trong nhóm xin chân thành cảm ơn!

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 2


A.ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
I. Khái quát về điện toán đám mây
1. Lịch sử
-Thuật ngữ điện toán đám mây xuất hiện bắt nguồn từ ứng dụng Điện toán
lưới (grid computing) trong thập niên 1980, tiếp theo là Điện toán nhu
cầu(utility computing) và Phần mềm dịch vụ (SaaS). Điện toán lưới đặt

trọng tâm vào việc di chuyển một tải công việc (workload) đến địa điểm của
các tài nguyên điện toán cần thiết để sử dụng. Một lưới là một nhóm máy
chủ mà trên đó nhiệm vụ lớn được chia thành những tác vụ nhỏ để chạy
song song, được xem là một máy chủ ảo.
-Với điện toán đám mây, các tài nguyên điện toán như máy chủ có thể được
định hình động hoặc cắt nhỏ từ cơ sở hạ tầng phần cứng nền và trở nên sẵn
sàng thực hiện nhiệm vụ, hỗ trợ những môi trường không phải là điện toán
lưới như Web ba lớp chạy các ứng dụng truyền thống hay ứng dụng Web
2.0.
2. Khái niệm
-Điện toán đám mây là việc ảo hóa các tài nguyên tính toán và các ứng
dụng. Thay vì việc bạn sử dụng một hoặc nhiều máy chủ thật (ngay trước
mắt, có thể sờ được, có thể tự bạn ấn nút bật tắt được) thì nay bạn sẽ sử
dụng các tài nguyên được ảo hóa (virtualized) thông qua môi trường
Internet.
3. Kiến trúc
Điểm chủ yếu trong cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây hiện nay bao gồm các
dịch vụ tin cậy được phân phối qua trung tâm dữ liệu và được xây dựng trên các máy chủ
với các công nghệ ảo hóa khác nhau. Các dịch vụ này có thể truy cập được từ bất kỳ nơi
nào trên thế giới, và “đám mây” là điểm truy cập duy nhất đáp ứng tất cả nhu cầu của
người dùng máy tính. Việc cung cấp đám mây phải phù hợp với yêu cầu của khách hàng
về chất lượng dịch vụ và mức độ chấp nhận của dịch vụ. Các tiêu chuẩn mở và phần
mềm nguồn mở cũng quyết định đến sự lớn mạnh của điện toán đám mây.

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 3


Kiến trúc đám mây gồm: nền tảng đám mây (Cloud Platform), các dịch vụ đám mây
(Cloud Service), cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure), lưu trữ đám mây (Cloud
Storage).

4. Thành phần
Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động
qua lại lẫn nhau:

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 4


Hình 2: Thành phần của điện toán đám mây

a) Client (Lớp Khách hàng):
-Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, để
dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng/dịch vụ
được cung cấp từ điện toán đám mây. Chẳng hạn máy tính và đường dây kết
nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)….
b) Application (Lớp Ứng dụng):
-Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như
một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không cần phải cài đặt và chạy các
ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng được chỉnh sữa và
người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ.
- Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phía
khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông
qua
website.
- Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản,
bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám
mây”.
c) Platform (Lớp Nền tảng):
-Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu
trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng

dụng hoạt động trên nền tảng đó.
d) Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng):
-Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách
hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết
nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được
giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy
chủ ảo (Virtual Private Server).
e) Server (Lớp Server - Máy chủ):
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 5


-Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây
dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây. Các server phải được xây
dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rất may) để đám ứng nhu cầu sử dụng
của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ.
5. Các dịch vụ điện toán đám mây cung cấp
Cloud Computing cung cấp 3 dịch vụ : dịch vụ phần mềm – SaaS, dịch vụ hướng
nền tảng – PaaS, dịch vụ hạ tầng – IaaS . hình 2 dưới đây mô tả kiến trúc 3 dịch vụ
này :

Hình 2 : Các mô hình Cloud cung cấp
Trong đó đặc điểm các mô hình như sau :
- Dịch vụ phần mềm – SaaS : cung cấp các ứng dụng hoàn chỉnh như một dịch
vụ theo theo yêu cầu cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bản cài đặt.
- Dịch vụ hướng nền tảng – PaaS: cung cấp nền tảng điện toán cho phép
khách hàng phát triển các phần mềm, phục vụ nhu cầu tính toán hoặc xâ y
dựng thành dịch vụ nền tảng Cloud đo. App engine của Google là một dịch
vụ PaaS điển hình
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 6

- Dịch vụ hạn tầng – IaaS : cung cấp dịch vụ cơ bản bao gồm năng lực tính
toán, khong gian lưu trữ, kết nối mạng tới khách hàng.

6. Cách thức hoạt động của điện toán đám mây
-Tưởng tượng rằng “đám mây” bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end.

Hạ tầng thiết bị được chứa ở lớp Back-End, và giao diện người dùng của các ứng
dụng được chứa tại lớp Front-End
-Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện
thông qua giao diện người dùng. Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến,
họ sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ
được chạy trên lớp Back-end nằm ở “đám mây”.
-Lớp Back-end bao gồm các cấu trúc phần cứng và phần mềm để cung cấp giao
diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diện đó.
-Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các đám mây
cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần cứng
như sử dụng máy tính cá nhân. Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế
của hệ điều hành khi sử dụng các ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử
dụng máy tính thông thường.
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 7


7. Sự khác biệt giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống
Trong mô hình điện toán truyền thống, các cá nhân, doanh nghiệp sẽ xây dựng riêng cơ
sở hạ tầng kỹ thuật để tự cung cấp các dịch vụ cho các hoạt động thông tin đặc thù của
mình. Với mô hình này, mọi thông tin sẽ được lưu trữ, xử lý nội bộ và họ sẽ trả tiền để
triển khai, duy trì cơ sở hạ tầng đó (mua thiết bị phần cứng, phần mềm chuyên dụng, trả
lương cho bộ phận điều hành...).Khác với mô hình điện toán truyền thống, điện toán đám
mây lưu trữ và xử lý toàn bộ thông tin trong đám mây Internet. Mọi công nghệ, kỹ thuật,

cơ sở hạ tầng cũng như chi phí triển khai trong đám mây sẽ do nhà cung cấp đảm bảo xây
dựng và duy trì. Do đó, thay vì phải đầu tư từ đầu rất nhiều tiền cho chi phí xây dựng cơ
sở hạ tầng riêng, các cá nhân, doanh nghiệp trong quá trình hoạt động sẽ chỉ phải trả số
tiền vừa đủ theo nhu cầu sử dụng của mình (pay-for-what-you-use).

Như vậy, mô hình này có rất nhiều lợi ích như sử dụng hợp lý nguồn vốn, điều hòa chi
tiêu tính toán theo thực tế sử dụng, luôn hưởng năng suất tính toán theo cam kết của nhà
cung cấp dịch vụ, tận dụng được sức mạnh của Internet và các siêu máy tính, giảm cơ
bản trách nhiệm quản lý hệ thống CNTT nội bộ.

II.

Mô hình điện toán đám mây điển hìnhGoogle
1. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống lưu trữ dữ liệu của Google

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 8


-Nền tảng của đám mây Google là hệ thống với tên gọi Google File
System. Đó là một hệ thống máy tính phân tán xử lý các yêu cầu thông
tin nhờ các lệnh xử lý tập tin cơ bản như open, read và write (mở, đọc
và ghi). Toàn bộ hệ thống file này bao gồm những mạng lưới được gọi
là clusters.
-Cách thức hoạt động của Google File System:
Google File System sẽ dựa vào các máy chủ chính (master server) để
điều phối các yêu cầu dữ liệu (data request) – mỗi một cluster sẽ bao
gồm một máy chủ chính.
• Khi người dùng tương tác với thông tin lưu trữ trên đám mây, các hành
động của người dùng sẽ được chuyển thành các yêu cầu dữ liệu. Có thể
là các yêu cầu đơn giản, như xem một file, hoặc lưu file mới lên đám

mây. Máy tính của người dùng lúc này được coi là một client (máy trạm)
– là thiết bị gửi yêu cầu dữ liệu tới các máy khác trong đám mây của
Google
• Cuối cùng, một máy chủ master sẽ nhận các yêu cầu này và gửi một bản
tin tới những cỗ máy chứa dữ liệu của Google – những cỗ máy này được
Googe gọi là chunkservers. Chunkserver sẽ gửi dữ liệu trực tiếp cho
máy client – thông tin không bao giờ chạy qua máy chủ master.

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 9


Google File System
-Ví dụ người dùng muốn lưu một dữ liệu mới, quá trình này diễn ra như sau:
Đầu tiên, yêu cầu ghi dữ liệu của bạn sẽ được gửi tới máy chủ master.
Máy chủ này sẽ chọn một chunkserver lưu chữ dữ liệu tích hợp để phản hồi
lại yêu cầu của người dùng – chunkserver này sẽ được gọi là primary
replica chunkserver.
Máy chủ master sẽ cho máy client biết vị trí của các replica chunkserver lưu
trữ tập tin của người dùng. Khi người dùng thay đổi nội dung tập tin, sự
thay
đổi này sẽ gửi tới replica chunkserver đầu tiên mà máy của người dùng kết
nối tới. Yêu cầu ghi dữ liệu này sẽ được lặp lại trong hệ thống tới tất cả
repleca chunkserver còn lại, bao gồm cả primary replica. Lúc này, primary
replica mới ghi dư liệu thực sự và gửi một bản tin tới các replica khác để
các replica này cùng ghi dữ liệu. Khi tất cả các replica ghi dữ liệu thành
công và gửi bản tin xác nhận lại cho primary replica, thì primary replica
mới thông báo tới máy client.
2. Ứng dụng của google với điện toán đám mây
Google Cloud Connect

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 10


Google Cloud Connect
Google Cloud Connect: kết hợp đám mây điện toán và API (application
programming interface) của Microsoft Office. Sau khi cài một plug-in cho bộ
Microsoft Office, người dùng có thể lưu tập tin của bạn lên đám mây. Tập tin này
sẽ trở thành tập tin chính cho tất cả mọi người trong nhóm của người dùng sử
dụng. Google Cloud Connect sẽ gán cho mỗi file một địa chỉ URL duy nhất. Người
dùng có thể chia sẻ địa chỉ URL này với những người khác để họ có thể xem được
tài liệu. Nếu người dùng ai đó trong nhó có thể chỉnh sửa tài liệu này, thì người đó
có thể download và mở tập tin bằng Microsoft Office.
Google Cloud Print
-Google Cloud Print là dịch vụ cho phép người dùng thực hiện việc in ấn qua
mạng Internet, dù người dùng ở xa máy in vẫn có thể thực hiện lệnh in với chiếc
máy in ở nhà.
Để sử dụng Google Cloud Print, người dùng cần có
•
Một tài khoản Google.
•
Một ứng dụng, phần mềm hoặc trang web tương thích với dịch vụ Google
Cloud Print.
•
Một máy in có tính năng cloud-ready (sẵn sàng với khả năng in qua đám
mây điện toán), hoặc một máy in nối với máy tính kết nối vào internet.

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 11


Google Cloud Print

Google Cloud Music

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 12


Google Cloud Music
Ở mức đơn giản nhất, Google Music là dịch vụ lưu trữ đám mây kết hợp với giao
diện nghe nhạc đơn giản. Người dùng có thể tải các bài hát lên tài khoản Google
Music và nghe chúng thông qua bất kỳ thiết bị kết nối internet nào sử dụng phần
mềm Google Music. Google cho phép upload tới 20.000 bài hát miễn phí, mỗi bài
có kích thước tối đa 250 megebyte. Điều này có thể ngăn cản người dùng chuyển
những bản nhạc sang file chất lượng quá cao.
Google Music hỗ trợ định dạng MP3, AAC với tất cả các hệ điều hành. Với hệ điều
hành Window Google hỗ trợ thêm file dạng WMA và OGG cho các máy tính chạy
Linux.

III.

Đánh giá về mô hình "Điện toán đám mây"
1. Ưu điểm

a. Tốc độ xử lý nhanh, cung cấp cho người dùng những dịch vụ nhanh chóng và
giá thành rẻ dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng tập trung (đám mây).
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 13


b. Chi phí đầu tư ban đầu về cơ sở hạ tầng, máy móc và nguồn nhân lựa của người
sử dụng điện toán đám mây được giảm đến mức thấp nhất.
c. Không còn phụ thuộc vào thiết bị và vị trí địa lý, cho phép người dùng truy cập
và sử dụng hệ thống thông qua trình duyệt web ở bất kỳ đâu và trên bất kỳ thiết bị

nào mà họ sử dụng (chẳng hạn là PC hoặc là điện thoại di động…)
d. Chia sẻ tài nguyên và chi phí trên một địa bàn rộng lớn, mang lại các loại ích
cho người dùng như:
• Tập trung cơ sở hạ tầng tại một vị trí giúp người dùng không tốn nhiều giá
thành
đầu
tư
về
trang
thiết
bị.
• Công suất xử lý nhanh hơn do tài nguyên được tập trung. Ngoài ra, người dùng
không cần phải đầu tư về nguồn nhân lực quản lý hệ thống.
• Khả năng khai thác và hiệu suất được cài thiện hơn 10-20% so với hệ thống
máy tính cá nhân thông thường.
e. Với độ tin cậy cao, không chỉ giành cho người dùng phổ thông, điện toán đám
mây phù hợp với các yêu cầu cao và liên tục của các công ty kinh doanh và các
nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên, một vài dịch vụ lớn của điện toán đám mây đôi
khi rơi vào trạng thái quá tải, khiến hoạt động bị ngưng trệ. Khi rơi vào trạng thái
này, người dùng không có khả năng để xử lý các sự cố mà phải nhờ vào các
chuyên gia từ đám mây tiến hành xử lý.
f. Khả năng mở rộng được, giúp cải thiện chất lượng các dịch vụ được cung cấp
trên “đám mây”.
g. Khả năng bảo mật được cài thiện do sự tập trung về dữ liệu.
h. Các ứng dụng của điện toán đám mây dễ dàng để sửa chữa hơn bởi lẽ chúng
không được cìa đặt cố định trên một má tính nào. Chúng cũng dễ dàng hỗ trợ và
cài thiện về tính năng.
i. Tài nguyên sử dụng của điện toán đám mây luôn được quản lý và thống kê trên
từng khách hàng và ứng dụng, theo từng ngày, từng tuần, từng tháng. Điều này
đảm bảo cho việc định lượng giá cả của mỗi dịch vụ do điện toán đám mây cung

cấp để người dùng có thể lựa chọn phù hợp.
2. Nhược điểm

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 14


a. Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán
đám mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một
mục đích nào khác?
b. Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho người
dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng thời
gian nào đó khiến ảnh hưởng đến công việc?
c. Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ
ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải
sao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân. Điều này sẽ mất nhiều
thời gian. Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị
mất và không thể phục hồi được.

Dữ liệu chứa trên các "đám mây" sẽ phải giao phó toàn bộ"số phận" cho "đám
mây
d. Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệu người dùng
có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây khác?
Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cáp từ đám
mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm
cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy
toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động.
e. Khả năng bảo mật: Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách thức
hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính là mối lo của
người sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây. Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn
công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng. Tuy nhiên, đây không thực

sự là vấn đề của riêng “điện toán đám mây”, bởi lẽ tấn công đánh cắp dữ liệu là
vấn đề gặp phải trên bất kỳ môi trường nào, ngay cả trên các máy tính cá nhân.
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 15


B.MÁY CHỦ ẢO VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
I.Khái niệm
1. Khái niệm máy chủ ảo
Ảo hóa là 1 công nghệ được thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần
cứng và phần mềm chạy trên nó.
Ảo hoá là công nghệ tiên tiến nhất trong một loạt các cuộc cách mạng công nghệ
nhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống cho phép tăng hiệu suất làm việc của máy tính
lên một cấp độ chưa từng có. Ở mức đơn giản nhất, ảo hóa cho phép bạn sử dụng ít
nhất một máy tính hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau trên một phần
cứng duy nhất. Ví dụ, với ảo hóa,bạn có thể đồng thời sử dụng một máy Linux và
một máy Windows cùng trên một hệ thống. Hay bạn có thể dùng một máy bàn
Windows95 và một máy bàn Windows XP trên một trạm máy.
Máy chủ ảo( Virtual Private Server - VPS) là mộ phương pháp phân vùng một
máy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗi máy chủ đã có khả năng của
riêng.Máy chủ ảo là giải pháp giúp tạo ra nhiều máy chủ chia sẻ tài nguyên của
một hệ thống phần cứng. Mỗi máy chủ ảo là một hệ thống hoàn toàn riêng biệt,
chạy hệ điều hành riêng có toàn quyền quản lý và khởi động lại hệ thống thống bất
cứ lúc nào.
Máy chủ thực ra cũng là một máy tính nhưng có cấu hình,tính năng và các chức
năng lớn hơn hẳn các máy tính thông thường. Nó dùng làm trung tâm liên kết
các máy tính và thiết bị mạng trong một cơ quan, tổ chức lại với nhau,là một
trung tâm dữ liệu nơi chia sẻ và lưu trữ dữ liệu.Và các dữ liệu này luôn sẵn sàng
đối với người dùng hợp lệ được phép truy cập vào nó. Nói chung máy chủ là
một máy tính mà nó cung cấp các dịch vụ đang chạy trên nó cho nhiều máy tính
khác. Các dịch vụ đó có thể như là :

 File service
 Database service
 Mail service

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 16


 Web service
 Centification

Service…


Với tình hình phát triển như hiện nay thì bất cứ một cơ quan,tổ chức nào cũng
cần một hệ thống máy chủ (Server) chứ không phải chỉ một vài máy tính con
đơn lẻ nữa.
Ảo hóa có nguồn gốc từ việc phân chia ổ đĩa, chúng phân chia một máy chủ thực
thành nhiều máy chủ con. Một khi máy chủ thực được chia, mỗi máy chủ con có
thể chạy một hệ điều hành và các ứng dụng độc lập.
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 17


Tiên phong cho công nghệ ảo hóa này là từ hãng IBM với hệ thống máy ảo
VM/370 nổi tiếng được công bố vào năm 1972.Đến năm 1999 Vmware giới thiệu
sản phẩm vmware workstation. Sản phẩm này ban đầu được thiết kế để hỗ trợ việc
phát triển và kiểm tra phần mềm và đã trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo 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 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 1 hệ điều
hành.

VMware, được EMC (hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng 12 năm
2003, đã mở rộng tầm hoạt động từ máy tính để bàn (desktop) đến máy chủ
(server) và hiện hãng vẫn giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hoá.
2. Các thành phần của hệ thống máy chủ ảo
Một hệ thống ảo hóa bao gồm các thành phần sau

a) Tài nguyên vật lý (host machine / host hadware)
Các tài nguyên vật lý trong môi trường ảo hóa cung cấp tài nguyên mà các máy ảo
sẻ sử dụng tới.một môi trường tài nguyên lớn có thể cung cấp được cho nhiều máy
ảo chạy trên nó và hiệu quả làm việc của các máy ảo cao hơn.Các tài nguyên vật lý
thông thường như là ổ đĩa cứng, ram, card mạng….
b) Các phần mềm ảo hóa (virtual software)
Lớp phần mềm ảo hóa này cung cấp sự truy cập cho mỗi máy ảo đến tài nguyên hệ
thống. Nó cũng chịu trách nhiệm lập kế hoạch và phân chia tài nguyên vật lý cho
các máy ảo. Phần mềm ảo hóa là nền tản của một môi trường ảo hóa. Nó cho phép
tạo ra các máy ảo cho người sử dụng, quản lý các tài nguyên và cung cấp các tài
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 18


nguyên này đến các máy ảo.Kế hoạch quản lý sử dụng tài nguyên khi có sự tranh
chấp một tài nguyên đặc biệt của các máy ảo, điều này dẫn tới sự hiệu quả làm việc
của các máy ảo. Ngoài ra phần mềm ảo hóa còn cung cấp giao diện quản lý và cấu
hình cho các máy ảo.
c) Máy ảo (virtual machine)
Thuật ngữ máy ảo được dùng chung khi miêu tả cả máy ảo (lớp 3) và hệ điều hành
ảo (lớp 4). Máy ảo thực chất là một phần cứng ảo một môi trường hay một phân
vùng trên ổ đĩa. Trong môi trường này có đầy đũ thiết bị phần cứng như một máy
thật . Đây là một kiểu phần mềm ảo hóa dựa trên phần cứng vật lý. Các hệ điều
hành khách mà chúng ta cài trên các máy ảo này không biết phần cứng mà nó nhìn
thấy là phần cứng ảo.

d) Hệ điều hành khách(Guest operating system)
Hệ điều hành khách được xem như một phần mềm (lớp 4) được cài đặt trên một
máy ảo (lớp 3) giúp ta có thể sử dụng dễ dàng và xử lý các sự cố trong môi trường
ảo hóa, Nó giúp người dung có những thao tác giống như là đang thao tác trên một
lớp phần cứng vật lý thực sự.
3. Các mô hình ảo hóa cơ bản
Có 3 mô hình ảo hóa cơ bản: ảo hóa phần cứng, ảo hóa phần mềm và ảo hóa song
song.
3.1. Ảo hóa phần cứng:
Mô hình này tạo nhiều máy ảo trên một máy chủ thực, mỗi máy ảo chạy hệ điều
hành riêng và được cấp riêng số xung nhịp bộ xử lý trung tâm (CPU), dung lượng
lưu trữ và băng thông mạng. Tài nguyên máy chủ có thể được cấp theo nhu cầu của
từng máy ảo, giải pháp này tạo khả năng hòa mạng các hệ thống máy chủ cồng
kềnh .

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 19


Trong mô hình này, phần mềm dùng để ảo hóa (thường được biết đến là một
hypervisor) trình diễn một môi trường phần cứng đã mô phỏng để các hệ điều hành
khách hoạt động trên đó. Môi trường phần cứng được mô phỏng này thường ám
chỉ phần mềm điều khiển máy ảo (Virtual Machine Monitor - VMM), nó tạo ra môi
trường phần cứng được chuẩn hóa trên đó hệ điều hành khách khu trú và tương tác.
Do hệ điều hành máy khách và VMM tạo ra một gói thống nhất, gói này có thể
được chuyển từ máy này sang máy khác, mặc dù các cấu hình thực của hệ thống
mà gói chạy trên đó có thể khác. Hypervisor khu trú giữa VMM và phần cứng vật
lý chuyển yêu cầu tài nguyên từ VMM sang máy chủ thực.
Như vậy các ứng dụng chạy trên một hệ điều hành khách hoàn toàn biệt lập với ít
nhất một hệ điều hành khách đang hoạt động (một hệ điều hành chạy trên mỗi
VMM), Các VMM đều khu trú trên một hypervisor ảo, như vậy nó không chỉ hỗ

trợ nhiều hệ điều hành, mà còn hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau. Những hệ
điều hành này có thể khác nhau về phiên bản hoặc hoàn toàn khác nhau như
Windows và Linux có thể chạy đồng thời trên phần mềm ảo hóa phần cứng. Trình
điều khiển máy ảo phải cung cấp cho máy ảo một “ảnh” của toàn bộ hệ thống, bao
gồm BIOS ảo, không gian bộ nhớ ảo, và các thiết bị ảo. Trình điều khiển máy ảo
cũng phải tạo và duy trì cấu trúc dữ liệu cho các thành phần ảo (đặc biệt là bộ nhớ),
và cấu trúc này phải luôn được cập nhật cho mỗi một truy cập tương ứng được thực
hiện bởi máy ảo.
Ảo hóa phần cứng được sử dụng rộng rãi trong phát triển phần mềm và bảo đảm
chất lượng (QA), vì nó đảm bảo các hệ điều hành khác nhau chạy đồng thời trên
một máy, cho phép phát triển song song hoặc thử nghiệm phần mềm ở nhiều môi
trường hệ điều hành khác nhau. Mô phỏng phần cứng cũng được dùng để hợp nhất
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 20


máy chủ, ở đó các môi trường ứng dụng/hệ điều hành được copy và chuyển từ
nhiều máy chủ thực riêng rẽ sang một máy chủ thực chạy phần mềm ảo. Một trong
những nhược điểm của việc mô phỏng phần cứng là nó ảnh hưởng đến khả năng
hoạt động của hệ thống khiến cho các ứng dụng trên các máy ảo chạy chậm hơn
bình thường.
Các công ty cung cấp phần mềm ảo hóa mô phỏng phần cứng gồm có VMWare (ở
hai phiên bản VMWare Server và ESX Server) và Microsoft. Microsoft cung cấp
một sản phẩm được gọi là Virtual Server. VMWare chỉ hỗ trợ các máy chủ x86, đặc
biệt là Hệ điều hành Microsoft. Phần mềm Virtual Server của Microsoft được dự
đoán là sẽ bị Hyper-V thay thế, phần mềm này được biết đến là một phần của
Microsoft Windows Server 2008. Một phần mềm khác đó là Xen, phần mềm thay
thế nguồn mở dựa trên hypervisor
3.2.

Ảo hóa phần mềm

Ảo hóa phần mềm(ảo hóa hệ điều hành) là sử dụng bản sao của một hệ điều
hành để tạo các máy chủ ảo ngay trên hệ điều hành, nếu Linux là hệ điều hành chủ
- cho phép tạo thêm nhiều bản Linux làm việc trên cùng máy, như vậy chỉ cần một
hệ điều hành có bản quyền, nhưng không thể chạy nhiều hệ điều hành cùng một
máy.
Một hệ điều hành được khai thác ngay trên một hệ điều hành chủ có sẵn cho phép
cung cấp một tập hợp các thư viện tương tác với các ứng dụng, khiến cho mỗi ứng
dụng được hỗ trợ cảm thấy như đang chạy trên một máy chủ thực. Từ phối cảnh
của ứng dụng, nó được nhận thấy và tương tác với các ứng dụng chạy trên hệ điều
hành ảo, và tương tác với hệ điều hành ảo mặc dù nó kiểm soát tài nguyên hệ điều
hành ảo. Nói chung, không thể thấy các ứng dụng này hoặc các tài nguyên hệ điều
hành đặt trong hệ điều hành ảo khác.
Ảo hóa hệ điều hành rất tốt cho các công ty máy chủ Web, ảo hóa container (OS
ảo) để khiến cho một trang Web chủ “tin rằng” trang web này kiểm soát toàn bộ
máy chủ Tuy nhiên, trên thực tế mỗi trang Web chủ chia sẻ cùng một máy với các
trang Web khác, mỗi trang Web này lại có một container riêng.
Giải pháp này yêu cầu rất ít tài nguyên hệ thống, bảo đảm hầu hết tài nguyên máy
sẵn có cho các ứng dụng chạy trên container. Tuy vậy nó giới hạn lựa chọn hệ điều
hành, container hóa (các container cung cấp một hệ điều hành tương tự như hệ
điều hành chủ và thậm chí thống nhất về phiên bản và các bản vá lỗi).
Như chúng ta có thể tưởng tượng, có thể xảy ra vấn đề nếu nhà cung cấp muốn
chạy các ứng dụng khác nhau trên các container, do các ứng dụng thường được
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 21


3.3.

chứng thực cho một phiên bản hệ điều hành và các bản vá lỗi. Do đó, ảo hóa hệ
điều hành thích hợp nhất với cấu hình thuần nhất, trong các tình huống này ảo hóa
hệ điều hành là sự lựa chọn hoàn hảo.

Ảo hóa song song
Ảo hóa song song - phần mềm ảo hóa là một lớp dồn các truy cập các hệ điều
hành máy chủ vào tài nguyên máy chủ thực, dùng một hạt nhân đơn để quản lý các
máy chủ ảo và cho phép chúng chạy cùng một lúc, một máy chủ chính là giao diện
người dùng được sử dụng để tương tác với hệ điều hành (cách để cảm nhận được
hệ điều hành) gọi là ảo hóa song song. Nó đạt được tốc độ cao hơn, sử dụng tài
nguyên hiệu quả hơn ảo hóa khác, nhưng các hệ điều hành khách chạy trên máy ảo
phải được chỉnh sửa, tức là không phải bất cứ hệ điều hành nào cũng có thể chạy
song song được.

Ảo hóa song song chi phi thấp do lượng mã ít, ngược lại mô phỏng phần cứng chèn
toàn bộ một lớp mô phỏng phần cứng giữa hệ điều hành chủ và phần cứng thực, ảo
hóa song song cho phép một hệ điều hành chủ truy cập các tài nguyên phần cứng
thực, đồng thời ngăn không cho các hệ điều hành chủ khác truy cập các nguồn tài
nguyên đó.
Ảo hóa song song không giới hạn các trình điều khiển thiết bị trong phần mềm ảo
hóa, sử dụng các trình điều khiển thiết bị có trong một hệ điều hành chủ, như vậy
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 22


tận dụng tối đa phần cứng các máy chủ, không bị giới hạn phần cứng mà các trình
điều khiển phải sẵn có trong phần mềm ảo hóa như trường hợp mô phỏng phần
cứng. Nhưng dồn truy cập vào một phần cứng gốc, ảo hóa song song yêu cầu các
hệ điều hành chủ phải thay đổi để tương tác với giao diện song song tức là phải
truy cập mã nguồn hệ điều hành.
4. Ứng dụng của ảo hóa
4.1. Đối với DN
Theo khảo sát mới nhất của công ty Symantec, có đến 34% các doanh nghiệp VN
đang triển khai hoặc hưởng các lợi ích từ ảo hóa, trong đó có việc ảo hóa máy
trạm. Với những lợi ích to lớn mà ảo hóa mang lại, sẽ có ngày càng nhiều các tổ

chức, doanh nghiệp đầu tư vào ảo hóa. Sau đây là những lợi ích to lớn mà ảo hóa
mang lại đối với doanh nghiệp:
1. Giảm chi phí:
• Công nghệ ảo hóa sẽ giúp doanh nghiệp giảm 1 chi phí đáng kể cho phần
cứng và vận hành, sử dụng tối đa nguồn tài nguyên của máy chủ vật lí.
• Giúp giảm chi phí vận hành, điện, nhân lực hỗ trợ cho hàng trăn hàng nghìn
chiếc máy tính, nhất là khi 1000 chiếc máy phân bố ở nhiều nơi
2. Đơn giản hóa việc quản lý
• Quản lý tập trung hóa
• Quản lý tài nguyên máy sẽ được tự động hóa, ít sự phụ thuộc vào IT. Các IT
sẽ có nhiều thời gian cho các ứng dụng và dịch vụ mới mạng lại lợi ích cho
tổ chức
• Nhà quản trị dễ dàng theo dõi tình trạng của các máy ảo và của cả hệ
thống.Nếu máy chủ bị trục trặc thì có thể chuyển máy ảo từ máy chủ này
sang máy chủ khác ,có thể nâng cấp phần cứng bằng cách gắn thêm Ram,ổ
cứng một cách nhanh chóng và đơn giản.
3. Bảo vệ dữ liệu an toàn ngăn ngừa thảm họa
• Giải pháp ảo hoá đảm bảo việc sao lưu, khôi phục những dữ liệu, ứng dụng,
dịch vụ một cách nhanh chóng, dễ dàng và linh động, đáp ứng được các yêu
cầu về thời gian và dữ liệu cần phục hồi như:
• Phục hồi dữ liệu nhanh và đơn giản
• Đơn giản hóa việc bảo vệ dữ liệu một cách toàn diện.
• Cho phép thực hiện sao lưu dự phòng tập trung các máy ảo mà không ảnh
hưởng đến người dùng, ứng dụng
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 23


• Cung cấp khả năng sẵn sàng cao (HA) với sự độc lập về phần cứng, hệ điều
hành và ứng dụng.
• Không cần ngừng hệ thống khi phải thực hiện những nhiệm vụ bảo trì thông

thường: nâng cấp phần cứng, cập nhật hệ điều hành, firmware,…
• Khả năng tự động khởi động lại (restart) khi gặp lỗi.
• Giảm thời gian ngừng hệ thống (downtime) vì những lý do chủ quan: bảo trì,
nâng cấp phần cứng, phần mềm, di dời máy chủ,…mà không gây ảnh hưởng
đến các ứng dụng và dịch vụ đang chạy trên các máy chủ, cho phép các máy
ảo có thể dễ dàng di chuyển qua lại giữa các máy chủ vật lý khác nhau trên
những thiết bị lưu trữ khác nhau
Đặc biệt, từ năm 2014, Microsoft sẽ không hỗ trợ Windows XP nữa, khi đó, tất
cả các doanh nghiệp đều phải tính tới việc chuyển đổi sang một hệ điều hành mới,
ví dụ như Windows 7. Nếu là một doanh nghiệp thông minh, họ cần phải lên kế
hoạch nâng cấp toàn bộ hệ thống máy tính của doanh nghiệp mình (có thể lên đến
hàng trăm, hàng nghìn máy trải dài khắp lãnh thổ Việt Nam) sao cho vừa tiết kiệm
chi phí vừa tiết kiệm thời gian. Và giải pháp ảo hóa máy trạm sẽ là một trong
những phương án hữu hiệu nhất.
Tại Việt Nam, các tổ chức như ngân hàng, viễn thông,… cũng đang cân nhắc
xu hướng chuyển sang dùng “máy tính ảo”. Về cơ bản, việc chuyển sang máy tính
ảo không tác động cụ thể đến người dùng cuối vì họ vẫn thao tác như trên máy tính
bình thường. Vấn đề là quá trình chuyển đổi nên chuyển tòan bộ hay từng phần.
Nếu chuyển tòan bộ thì kinh phí chuyển đổi ban đầu khá lớn nhưng sẽ tiết kiệm
được kể từ năm thứ hai trở đi. Trong khi đó, nếu chuyển từng phần thì vẫn tốn chi
phí duy trì hệ thống cũ
4.2. Đối với học tập
Hiện nay, sinh viên đang được tiếp cận khá nhiều với công nghệ ảo hóa trong việc
học tập của mình. Việc cài đặt thêm 1(hoặc nhiều) máy ảo trên máy vật lý cá nhân
giúp qua trình nghiên cứu, học tập của sinh viên thuận lợi hơn rất nhiều. 1 phần
mềm tạo máy ảo khá nổi tiếng nhất hiện nay là Vmware WorkStation. Hoạt động
theo nguyên tắc ảo hóa, Vmware WorkStation cho phép người dùng tạo thêm các
máy ảo chạy các HDH khác nhau ngay trên máy thật. Ngoài ra, Vmware
WorkStation còn cung cấp nhiều tính năng thú vị khác. Ở đây, xin phép giới thiệu
những tính năng, tác dụng lớn nhất mà Vmware WorkStation mang lại:

Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 24


• Tạo ra nhiều máy ảo độc lập chạy các HDH riêng biệt, cung cấp sự trải
nghiệm các HDH mới với người dùng.
• Dễ dàng phục hồi và chia sẻ các môi trường ảo, giảm thiểu thời gian cài đặt.
• Tạo môi trường “sạch sẽ” để nghiên cứu, thử nghiệm các phần mềm, dự án.
• Bảo vệ dữ liệu của máy thật. Các chương trình, ứng dụng tải về có thể chạy
thử trên các máy ảo, nếu có vấn đề thì ta chỉ việc xóa bỏ dữ liệu của máy ảo
mà không sợ bất cứ ảnh hưởng nào tới mấy thật.
• Cung cấp môi trường ảo nhiều máy tính phục vụ cho các công việc nghiên
cứu, tạo mô hình mạng giữa các máy ảo…
• Các máy ảo độc lập với nhau nhưng có thể kết nối với nhau và với máy chủ,
dễ dàng chia sẻ tài liệu.
5. Các công nghệ hỗ trợ máy chủ ảo
5.1. Công Nghệ Máy ảo (Virtual Machine)
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
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.
5.2. Công nghệ Raid
RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent Disks có ngĩa là sự
tận dụng các phần dư trong các ổ cứng độc lập. Ban đầu, RAID được sử dụng như

một giải pháp phòng hộ 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 chủ, không phải là các máy bàn không thể
Máy chủ ảo và điện toán đám mây Page 25