Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ ảo hóa máy chủ (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
-------------------------------

Phạm Thanh Duy

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 8480104

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2018


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIÊN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Tam

Phản biện 1: PGS.TS. Đặng Văn Chuyết
Phản biện 2: PGS.TS. Đỗ Trung Tuấn

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ……..giờ…….ngày ……..tháng……..năm …….

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, nhiều nền tảng ảo hoá mới xuất hiện, trong đó có cả
giải pháp phần mềm và phần cứng. Ảo hoá từ chip xử lý cho đến hạ
tầng công nghệ thông tin (IT) đang được phát triển mạnh mẽ với kỳ
vọng vào những lợi ích công nghệ này sẽ mang lại.
- Ảo hóa cho phép giúp nhiều tổ chức có thể chia sẻ các tài
nguyên IT theo cách tốn ít chi phí, làm cho cơ sở hạ tầng IT trở nên
linh động và bảo đảm cung cấp tự động với những nhu cầu thiết yếu.
- Tăng hiệu quả sử dụng các máy chủ là một lý do chủ yếu để
giải thích tại sao công nghệ ảo hóa có được sức hấp dẫn trong môi
trường doanh nghiệp. Giảm chi phí song vẫn đảm bảo có được một
trung tâm dữ liệu hiệu quả, linh hoạt, tiết kiệm năng lượng và những
nhu cầu về không gian là một yếu tố tích cực khác mà công nghệ ảo
hóa mang lại.
- Công nghệ ảo hoá không trực tiếp tăng cường vấn đề an toàn
của các hệ thống IT, nhưng nó có thể cho phép tổ chức quản lý các hệ
thống một cách hiệu quả hơn. Nó tạo nhiều thuận lợi trong việc cấu
hình và quản lý hành vi người dùng bằng cách tăng hiệu suất máy
chủ, quản lý hệ thống và xử lý tải trọng công việc một cách hợp lý.
- Một lý do quan trọng nữa mà công nghệ ảo hóa thu hút được
các tổ chức, đặc biệt là các doanh nghiệp là khả năng giảm nhu cầu
về tài nguyên cho những ứng dụng và tăng sự tận dụng tài nguyên.
Trong các lĩnh vực phân phối ứng dụng và máy khách, các chuyên
gia IT sẽ tiết kiệm được chi phí quản trị khi việc bảo trì - hỗ trợ cho
các ứng dụng và môi trường máy khách được tập trung và dễ dàng
quản lý.
- Công nghệ ảo hoá được tính đến khi có nhu cầu hợp nhất
phần cứng. Tình trạng phần cứng lỗi thời, tràn trung tâm dữ liệu quá

2
tải, tốn điện năng… là một số vấn đề điển hình tồn tại trong các thiết
bị vật lý.
- Hệ thống các máy chủ luôn làm việc ở trạng thái rỗi nên hiệu
quả sử dụng tài nguyên (bộ xử lý và bộ nhớ) thường rất thấp, gây
lãng phí rất lớn. Để tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên tức là khai thác
tối đa năng lực máy chủ, tạo ra môi trường làm việc cho nhiều người
cùng chia sẻ máy chủ, ý tưởng này có từ thời mainframe nay gọi là
“ảo hóa”. Trên cơ sở phân tích trên, học viên chọn đề tài “Nghiên
cứu và ứng dụng công nghệ ảo hóa máy chủ “ để tìm hiểu, nghiên
cứu.

2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Việc ra đời của công nghệ ảo hóa đã dẫn đến những động lực
phát triển và các mục tiêu mới cho các nhà cung cấp sản phẩm ảo hóa
cho phù hợp với nhu cầu thị trường và yêu cầu thực tiễn.
Nhưng không ngừng lại ở đó, những khả năng và lợi ích của
ảo hoá còn hơn thế, nơi gặt hái được nhiều thành công và tạo nên
thương hiệu của công nghệ ảo hóa đó chính là trong môi trường hệ
thống máy chủ ứng dụng và hệ thống mạng.
- Nghiên cứu nhằm trang bị kiến thức cơ bản về ảo hóa để có
thể tiếp cận các đề tài nghiên cứu khoa học đang được nhiều nhà
khoa học quan tâm như ảo hóa mạng máy tính, ảo hóa trên điện toán
đám mây, ảo hóa máy chủ, SDN …
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Xây dựng mô hình, giải pháp
triển khai ứng dụng máy chủ ảo cho cơ quan, doanh nghiệp.
- Luận văn sẽ là tài liệu tham khảo về công nghệ ảo hóa và ứng
dụng.

3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu và nắm được các công nghệ, phương pháp, các kỹ
thuật của công nghệ ảo hóa. Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên
cứu về công nghệ ảo hóa nhằm áp dụng vào ảo hóa máy chủ và ứng
dụng tại trường Cao Đẳng Y Tế Hà Đông.

4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Lý thuyết về Công nghệ ảo hóa
- Các mô hình, kiến trúc ảo hóa

5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tài liệu: nghiên cứu các tài liệu liên quan đến
công nghệ ảo hóa, cung cấp tài nguyên trong nền tảng máy chủ chia
sẻ,các công nghệ nền tẳng của ảo hóa, Ảo hóa dựa trên Vmware
vsphere, Hyper – V
- Phương pháp thực nghiệm: Cài đặt, cấu hình Vmware ESX,
Cài đặt ứng dụng trên máy chủ ESX Server tại trường Cao Đẳng Y
Tế Hà Đông

6. Nội dung của luận văn
Bao gồm 3 chương
Chương 1: Trình bầy tổng quan, các khái niệm về ảo hóa, một
số loại ảo hóa và ứng dụng.
Chương 2: Các công nghệ ảo hóa máy chủ, trình bày và nắm
bắt các công nghệ ảo hóa máy chủ hiện hành các phương pháp ảo
hóa.
Chương 3: Áp dụng mô hình ảo hóa VNWare, ảo hóa máy chủ
và một số thử nghiệm thực tế tại trường Cao đẳng Y tế Hà Đông.

Phần kết luận tóm tắt lại các nội dung đã trình bầy, kết quả và
huớng phát triển của luận văn.


4
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA
1.1. Giới thiệu về công nghệ ảo hóa
1.1.1. Khái niệm Định nghĩa
- Ảo hóa có tên tiếng Anh là "Virtualization" - Là một thuật
ngữ trong ngành công nghiệp máy tính ra đời từ những năm 60. 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.

1.1.2. Quá trình phát triển
- Thuật ngữ “Ảo Hóa” ra đời năm
0 trên những máy tính có
khả năng xử lý lớn, ban đầu nó ch là những phương pháp phân chia
tài chuyên cách hợp lý để chạy các ứng dụng khác nhau, từ đó thuật
ngữ “Ảo Hóa” phát triển cho đến nay.

1.2. Các thành phần của một hệ thống ảo hóa
1.2.1. Tài nguyên vật lý
Các tài nguyên vật lý trong môi trường ảo hóa cung cấp tài
nguyên mà các máy ảo sẽ sử dụng tới. Một môi trường tài nguyên lớn
có thể cung cấp được cho nhiều máy ảo chạy trên nó và nâng cao
hiệu quả làm việc của các máy ảo. Các tài nguyên vật lý có thể kể
đến là là ổ đĩa cứng, ram, card mạng….

1.2.2. Phần mềm ảo hóa
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 tảng 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


5
nguyên này đến các máy ảo... Ngoài ra phần mềm ảo hóa còn cung
cấp giao diện quản lý và cấu hình cho các máy ảo.

1.2.3. Máy ảo
Ý tưởng chính phía sau công nghệ ảo hóa máy chủ là từ
một máy thực đơn lẻ có thể tạo ra nhiều máy ảo độc lập. Mỗi
máy ảo như vậy đều có một thiết lập thành các hệ thống riêng
lẻ: hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng.
1.3 Phân loại công nghệ ảo hóa
1.3.1. Phân loại theo kiến trúc
a) Kiến trúc ảo hóa Hosted-based
Còn gọi là kiến trúc hosted hypervisor, kiến trúc này sử dụng
một lớp hypervisor chạy trên nền tảng hệ điều hành, sử dụng các dịch
vụ được hệ điều hành cung cấp để phân chia tài nguyên tới các máy
ảo. Nếu ta xem hypervisor này là một lớp phần mềm riêng biệt, thì
các hệ điều hành khách của máy ảo sẽ nằm trên lớp thứ 3 so với phần
cứng máy chủ.

b) Kiến trúc ảo hóa Hypervisor-based
Còn gọi là kiến trúc bare-metal hypervisor. Trong mô hình

này, lớp phần mềm hypervisor chạy trực tiếp trên nền tảng phần cứng
của máy chủ, không thông qua bất kì một hệ điều hành hay một nền
tảng nào khác. Qua đó, các hypervisor này có khả năng điều khiển,
kiểm soát phần cứng của máy chủ. Đồng thời, nó cũng có khả năng
quản lý các hệ điều hành chạy trên nó. Nói cách khác, các hệ điều
hành sẽ chạy trên một lớp nằm phía trên các hypervisor dạng baremetal.

c) Kiến trúc ảo hóa Hybrid
Hybrid là một kiểu ảo hóa mới hơn và có nhiều ưu điểm.
Trong đó lớp ảo hóa hypervisor chạy song song với hệ điều hành


6
máy chủ. Tuy nhiên trong cấu trúc ảo hóa này, các máy chủ ảo vẫn
phải đi qua hệ điều hành máy chủ để truy cập phần cứng nhưng khác
biệt ở chỗ cả hệ điều hành máy chủ và các máy chủ ảo đều chạy trong
chế độ hạt nhân.

1.3.2. Phân loại theo mức
a) Ảo hóa toàn phần - Full Virtualization
Đây là loại ảo hóa mà ta không cần ch nh sửa hệ điều hành
khách (guest OS) cũng như các phần mềm đã được cài đặt trên nó để
chạy trong môi trường hệ điều hành chủ (host OS). Khi một phần
mềm chạy trên guest OS, các đoạn code của nó không bị biến đổi mà
chạy trực tiếp trên host OS và phần mềm đó như đang được chạy trên
một hệ thống thực sự. Bên cạnh đó, ảo hóa toàn phần có thể gặp một
số vấn đề về hiệu năng và hiệu quả trong sử dụng tài nguyên hệ
thống.

b) Paravirtualization - Ảo hóa cận toàn phần

Là một phương pháp ảo hóa máy chủ mà trong đó, thay vì mô
phỏng một môi trường phần cứng hoàn ch nh, phần mềm ảo hóa này
là một lớp mỏng dồn các truy cập các hệ điều hành máy chủ vào tài
nguyên máy vật lý cơ sở, sử dụng môt kernel đơn để quản lý các
Server ảo và cho phép chúng chạy cùng một lúc (có thể ngầm hiểu,
một Server chính là giao diện người dùng được sử dụng để tương tác
với hệ điều hành).

1.3.3. Phân loại theo đối tượng ảo hóa
a) Ảo hóa hệ điều hành.
Một hệ điều hành được vận hành ngay trên một hệ điều hành
chủ đã tồn tại và có khả năng cung cấp một tập hợp các thư viện
tương tác với các ứng dụng, khiến cho mỗi ứng dụng truy xuất tài
nguyên phần cứng cảm thấy như truy xuất trực tiếp máy chủ vật lý.
Từ phối cảnh của ứng dụng, nó được nhận thấy và tương tác với các


7
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.

b) Ảo hóa ứng dụng.
Thông thường, khi muốn sử dụng một phần mềm nào đó như
office, design, người dùng hay có suy nghĩ rằng cần phải tốn thời
gian cài đặt phần mềm đó lên trên máy tính, cụ thể hơn là lên hệ điều
hành đang sử dụng. Điều này tốn khá nhiều thời gian, nhất là nếu áp
dụng trên những doanh nghiệp lớn, có cả ngàn máy tính, và đồng thời
vấn đề quản lý các phần mềm này như ai truy xuất, thời gian truy

xuất cho phép ra sao trở thành một thách thức thật sự.

c) Ảo hóa hệ thống lưu trữ
Ảo hóa hệ thống lưu trữ về cơ bản là sự mô phỏng, giả lập việc
lưu trữ từ các thiết bị lưu trữ vật lý. Các thiết bị này có thể là băng từ,
ổ cứng hay kết hợp cả 2 loại. Việc làm này mang lại các ích lợi như
việc tăng tốc khả năng truy xuất dữ liệu, do việc phân chia các tác vụ
đọc, viết trong mạng lưu trữ. Ngoài ra, việc mô phỏng các thiết bị lưu
trữ vật lý cho phép tiết kiệm thời gian hơn thay vì phải định vị xem
máy chủ nào hoạt động trên ổ cứng nào để truy xuất.

d) Ảo hóa hệ thống mạng
Ảo hóa hệ thống mạng là một tiến trình hợp nhất tài
nguyên, thiết bị mạng cả phần cứng lẫn phần mềm thành một hệ
thống mạng ảo. Sau đó, các tài nguyên này sẽ được phân chia thành
các channel và gắn với một máy chủ hoặc một thiết bị nào đó.

e) Ảo hóa hệ thống máy chủ
Ảo hóa hệ thống máy chủ cho phép ta có thể chạy nhiều máy
ảo trên một máy chủ vật lý, đem lại nhiều lợi ích như tăng tính di
động, dễ dàng thiết lập với các máy chủ ảo, giúp việc quản lý, chia


8
sẻ tài nguyên tốt hơn, quản lý luồng làm việc phù hợp với nhu cầu,
tăng hiệu suất làm việc của một máy chủ vật lý.

1.4. Lợi ích, tính đa dạng của việc ảo hóa
- Giúp tận dụng tối đa tài nguyên phần cứng của máy chủ vật
lí, tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống.Tài nguyên (RAM, vi xử lý,…)

của server ảo được sử dụng nhiều hơn (so với server cài một hệ điều
hành/ứng dụng) với nhiều hệ điều hành và ứng dụng chia sẻ trên một
tài nguyên server vật lý.
- Ảo hóa là một khái niệm quan trọng trong xây dựng nền tảng
bảo mật máy tính.
- Máy ảo có thể được sử dụng để tạo ra hệ điều hành, hay môi
trường thực thi với tài nguyên giới hạn, mang lại một lịch trình đúng,
bảo đảm tài nguyên.
- Máy ảo có thể cung cấp ảnh ảo của phần cứng, hay cấu hình
phần cứng mà bạn không có (chẳng hạn như thiết bị SCSI, đa xử
lý,...). Ảo hóa cũng có thể được sử dụng để mô phỏng mạng hay các
máy tính độc lập.

1.5. Ứng dụng của Ảo hóa
Việc ứng dụng công nghệ ảo hóa vào hạ tầng công nghệ là yếu
tố quan trọng giúp thúc đẩy sự phát tiển ứng dụng công nghệ thông
tin trong các cơ quan, sử dụng công nghệ để tăng năng suất lao động.
Ứng dụng trong máy chủ. Nếu nhiều máy chủ vận hành ứng
dụng mà ch tiêu thụ một phần nhỏ tài nguyên sẵn có, thì công nghệ
máy ảo có thể được sử dụng để cho phép nhiều ứng dụng chạy song
song trên một máy chủ duy nhất, ngay cả.


9
Kết luận chương 1:
Công nghệ ảo hóa xâm nhập vào nhiều lĩnh vực và có nhiều
ứng dụng to lớn cho sự phát triển của ngành công nghệ thông tin
trong những năm qua. Việc ứng dụng ảo hóa đang là một xu thế tất
yếu. Hiện nay công nghệ ảo hóa tồn tại ở khắp mọi nơi, từ những
công ty nhỏ đến các trung tâm dữ liệu với hàng nghìn máy tính truy

cập. Ảo hóa, hiểu theo cách đơn giản là công nghệ giúp tạo ra các
máy tính ảo dựa trên phần cứng máy tính thật. Thay vì mỗi phần ứng
ch tạo ra một máy tính, thì giờ đây bạn có thể tạo ra nhiều máy ảo,
có chức năng hoàn toàn giống máy thật.


10
Chương 2 - CÔNG NGHỆ ẢO HOÁ MÁY CHỦ
2.1. Một số công nghệ ảo hoá máy chủ.
2.1.1. Công nghệ ảo hoá Virtuozzo Containers của Parallels.
Virtuozzo Containers của hãng Parallels là một giải pháp ảo
hóa khai thác đầy đủ năng lực của hạ tầng công nghệ thông tin bằng
cách gia tăng việc tận dụng tài nguyên dư thừa của các máy chủ hiện
hữu gấp 2 - 3 lần so với các công nghệ khác.
Tổng quan về Parallels Virtuozzo Containers.
 Một số đặc tính:
Phân vùng thông minh: Mỗi máy ảo chứa liên kết ánh xạ
đến phiên bản hệ điều hành
Quản lý tài nguyên linh hoạt: việc phân bổ tài nguyên hệ
thống được thực thi tự động hoặc bởi quản trị viên
Quản lý tập trung: tiến trình vận hành, bảo trì, nâng cấp đều
được thực hiện một cách tập trung thông qua công cụ quản lý
Di trú trực tiếp (Linux Only): di chuyển linh hoạt các
containers giữa các máy chủ vật lý.
 Công cụ quản lý:
Parallels Virtuozzo Containers: Cung cấp các công cụ quản
lý hướng tới 3 yếu tố là dễ sử dụng, quản lý tập trung và đa chức
năng.
Parallels Virtual Automation: Tiền thân là Parallels
Infrastructure Manager cho phép quản trị viên quản lý hầu hết các

ứng dụng ảo hóa bao gồm Parallels Virtuozzo Containers (Windows
and Linux), Parallels Server Bare Metal (standard and advanced
editions), Parallels Server for Mac and Parallels Server for Mac Bare
Metal Edition thông qua giao diện web.


11
Parallels Management Console là một thành phần được tự
động cài đặt chung với Parallels Virtuozzo Containers. Với PMC,
quản trị viên có thể thực hiện các tác vụ:

2.1.2. Công nghệ ảo hoá XenServer của Citrix.
Citrix XenServer là môt nền tảng quản lý máy chủ ảo hóa hoàn
ch nh, được xây dựng trên trên nền tảng Xen Hypervisor mạnh mẽ.
Công nghệ Xen được các chuyên gia trong ngành thừa nhận rộng rãi
là một phần mềm ảo hóa nhanh nhất và an toàn nhất. XenDesktop
được thiết kế để quản lý các máy chủ ảo Windows và Linux một cách
hiệu quả nhất và cung cấp giải pháp hợp nhất máy chủ với chi phí
hợp lí và đảm bảo tính liên tục trong các hoạt động kinh doanh.
Tổng quan về XenServer.
Một số đặc tính:

• Chuyển đổi và Hợp Nhất
Chuyển đổi những máy chủ vật lý thành máy ảo bằng các sử
dụng XenConvert và tạo ra những máy chủ áo mới từ trình điều
khiển trung tâm XenCenter.

• Vận hành và Quản lý
Thực thi các tác vụ của trung tâm dữ liệu một cách tự động
bằng các sử dụng các tính năng của phiên bản miễn phí của

XenServer trong môi trường vận hành trực tiếp.

• Lợi ích:
Là một giải pháo ảo hóa máy chủ thực thụ, XenServer giúp
doanh nghiệp đạt được lợi ích kinh tế từ đám mây thông qua việc tự
động hóa các trung tâm dữ liệu, tăng cường hiệu quả giám sát và
quản lý, với độ tin cậy cao và đảm bảo tính liên tục trong kinh doanh,
khả năng tân dụng điện toán đám mây như một giải pháp mở rộng cơ
sở hạ tầng của doanh nghiệp.

2.1.3. Công nghệ ảo hoá Hyper – V của Microsoft.


12
Hyper-V chính là công nghệ ảo hóa thế hệ kế tiếp dựa trên
hypervisor, khai thác phần cứng server 64-bit thế hệ mới. Người
dùng (chủ yếu là doanh nghiệp) không cần phải mua thêm phần mềm
để khai thác các tính năng ảo hoá. Kiến trúc mở của Hyper-V cho
phép các nhóm phát triển nội bộ và các nhà phát triển phần mềm của
hãng thứ ba cải tiến công nghệ này và các công cụ [4].

a) Kiến trúc Hyper-V
Hyper-V gồm 3 thành phần chính: hypervisor, ngăn ảo hóa và
mô hình I/O (nhập/xuất) ảo hóa mới. Hypervisor là lớp phần mềm rất
nhỏ hiện diện ngay trên bộ xử lý (BXL) theo công nghệ Intel-V hay
AMD-V, có vai trò tạo các "partition" (phần vùng) mà thực thể ảo sẽ
chạy trong đó.

b) Các tính năng chính trong Hyper-V
Broad operating system support: Khả năng hỗ trợ đa dạng hệ

điều hành máy khách bao gồm cả 32-bit lẫn 64-bit và đa dạng về nền
tảng máy chủ như Windows, Linux và những hệ điều hành khác.
Extensibility: Được hỗ trợ với khả năng mở rộng đang kể nhờ
việc xây dựng dựa trên Windows Management Instrumentation
(WMI) và application programming interfaces (APIs) cho phép khả
nhà sản xuất phản mềm và các nhà phát triển có thể xây dựng nên
những công cụ hỗ trợ, các tiện ích và ccai3 tiến cho nền tảng áo hóa
này.
Netwok Load Balancing: Được trang bị các khả năng cho phép
chuyển mạch ảo từ đó cung cấp các tính năng Windows Network
Load Balancing (NLB) cho các máy ảo đang chạy trên các máy chủ
vật lý khác nhau.
Microkernelized architecture: Hyper-V được thiết kế dưa trên
kiến trúc microkernwlized hypervisor 64bit cho phép cung cấp một


13
chuỗi các thiết bị hỗ trợ các phương thức cải tiến hiệu suất cũng như
vấn đề bảo mật.
Hardware sharing architecture: Hyper-V bao gồm kiến trúc
Virtualization Service Provider (VSP) và Virtualization Service
Client (VSC) cung cấp việc cải tiến quá trình truy xuất và sử dụng tài
nguyên phần cứng như đĩa cứng, mạng, video.
Quick migration: Đây là tính năng khá mạnh và nổi bật nhất
trong Hyper-V với khả năng cung cấp việc di trú máy ảo đang hoạt
động từ máy vật lý đang chạy sang một máy vật lý khác mà vẫn đảm
bảo thời gian downtime là thấp nhất gia tăng tính sẵn sàng cho hệ
thống.

c) Các lợi ích chính khi sử dụng Hyper - V

Độ tin cậy: Hyper-V cung cấp độ tin cậy tốt hơn và khả năng
mở rộng lớn hơn cho ảo hóa cơ sở hạ tầng. Hypervisor không phụ
thuộc vào bất kì trình điều khiển thiết bị nào của hãng thứ ba.
Máy chủ ảo hóa mạnh: Ảo hóa cho phép khả năng sử dụng,
quản lý các tài nguyên, các ứng dụng hiệu quả trên một máy chủ. Các
máy chủ ảo hóa có khả năng làm công việc của mình với sự linh hoạt
cao, tận dụng khả năng phần cứng tối đa, mà không có xung đột với
các máy chủ ảo hóa khác
Bảo mật: An ninh bảo mật là một thách thức chính trong mọi
giải pháp máy chủ. Các máy chủ ảo hóa ít tiếp xúc với các chức năng
máy chủ khác trên cùng một hệ thống chính
Hiệu suất: Hyper-V có thể giải quyết khối lượng công việc đòi
hỏi nhiều hơn các giải pháp ảo hóa trước đây và cung cấp khả năng
phát triển trong hệ thống

2.2. Cấu trúc Vmware Esx Server.
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


14
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.

2.2.1. Hệ điều hành điều khiển (Console Operating System).
Hệ điều hành điều khiển
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 [6] [8].

2.2.2. Vmkernel (lõi điều khiển chính).
Khi hệ điều hành được nạp, các vmkernel bắt đầu khởi động và
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.

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

2.2.4. Phần cứng ảo (HardwareVirtualization).
ESX có trách nhiệm cung cấp các phần cứng ảo cho các máy
ảo.khi một máy ảo yêu cầu truy suất hay truy cập một tài nguyên nào
đó thì vmkernel sẽ chịu trách nhiệm thiết lập một bản đồ ảo tương tác


15
giữa các yêu cầu của máy ảo với phần cứng vật lý để xử lý .một số tài
nguyên như ổ cứng, card mạng có nhiều lựa chọn

2.2.5. Tính Năng Của ESX Server.
a) VMware Distributed Resource Scheduler
Distributed Resource Scheduler (DRS) là một tính năng nhằm
cung cấp một tiện ích giúp tự động phân phối nguồn tài nguyên đến
nhiều máy chủ ESX được cấu hình trong cùng một cluster. Một ESX
cluster là một tập hợp tiềm ẩn về sức mạnh CPU và bộ nhớ của tất cả
các máy chủ tham gia vào cluster đó.
b) Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP)
VMware Virtual Symmetric Multi-Processing (VSMP, hay
SMP ảo) cho phép nhà quản trị cơ sở hạ tầng có thể xây dựng các
máy ảo với nhiều bộ xử lý ảo. VMware Virtual SMP không phải là
một sản phẩm bản quyền cho phép ESX được cài đặt trên máy chủ
với nhiều bộ xử lý, mà nó là công nghệ có phép sử dụng nhiều bộ xử
lý bên trong một máy chủ ảo hóa.
c) VMware High Availability (VMHA)
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.
d) VMotion & Storage Vmotion
VMotion hay còn được gọi là live migration, là một tính năng
của ESX và vCenter Server cho phép một máy ảo đang chạy có thể
được di chuyển từ một máy chủ vật lý này đến một máy chủ vật lý


16

khác mà không cần phải tắt nguồn máy ảo. Sự di chuyển giữa hai
máy chủ vật lý xảy ra không có thời gian chết và không làm mất kết
nối mạng đến máy ảo.
e) VMware Consolidated Backup (VCB)
VBC là một nhóm các tiện ích dòng lệnh của Windows, được
cài đặt trên hệ thống Windows, có kết nối SAN đến hệ thống file
ESX Server VMFS. Với VCB, bạn có thể thực hiện các backup mức
file và mức image, khôi phục các máy khách VM, quay trở về máy
chủ VCB.
g) Vcenter update Manager
Quản lý nâng cấp (Update Manager) là một tính năng mới đi
kèm với Virtual Center & ESX Server. Với Update Manager, bạn có
thể thực hiện các nâng cấp ESX Server, các nâng cấp của hệ điều
hành Windows và Linux đối với máy khách VM. Để thực hiện các
nâng cấp ESX Server, bạn có thể sử dụng Vmotion và nâng cấp ESX
Server mà không hề gây ra thời gian chết máy đối với các máy khách
VM đang chạy trên nó.
h) Virtual Machine File System (VMFS)
VMFS của VMware ch được tạo dành cho ảo hóa VMware.
Vì vậy nó là hệ thống file hiệu suất cao nhất có sẵn để sử dụng trong
việc ảo hóa doanh nghiệp. Tuy được gộp vào phiên bản nào đó hoặc
gói ESX Server hay VI bạn chọn nhưng VMFS vẫn được đưa ra như
một sản phẩm riêng bởi Vmware. Điều này là vì nó cũng khá độc
nhất.
i) Virtual Center (VC) & Infrastructure Client (VI Client) của
Vmware
VMware Infrastructure client và Virtual Center cũng là một
tính năng tiên tiến của ESX Server & VI Suite. Virtual Center là một
phần trong nhiều tính năng máy chủ ESX. Nó có nhiều tính năng tiên

17
tiến bên trong. Khi đi kèm với VC, VI Client thực sự là một giao diện
cho quản trị viên VMware sử dụng để cấu hình, tối ưu và quản trị tất
cả các hệ thống máy chủ ESX.
k) Quản lý khôi phục site (Site Recovery Manager (SRM))
Quản lý khôi phục site là một tính năng khôi phục thảm họa
tuyệt vời. Nếu bạn có hai trung tâm dữ liệu (một chính và được bảo
vệ còn một phụ và được dùng để khôi phục - primary/protected secondary/recovery), các máy chủ ESX của VMware và SRM được
hỗ trợ SAN tại mỗi site thì bạn có thể sử dụng SRM để lập kế hoạch,
kiểm tra và khôi phục toàn bộ cơ sở hạ tầng ảo hóa VMware của
mình.
l) VMware vShere Data Recovery
Một trong những tính năng mới trong vSphere là Data
Recovery, trong cụm giải pháp “Essentials Plus” hoặc phiên bản
vSphere Advanced. Tính năng mới này được cung cấp như một máy
ảo bên trong môi trường vSphere và tích hợp với máy chủ vCenter
nhằm cung cấp cách thức quản lý tập trung đối với các backup.
m) vCenter Convert
Tính năng này cho phép convert máy vật lý đang chạy (bao
gồm cả hệ điều hành và dữ liệu trên máy vật lý tùy bạn muốn) thành
máy ảo chạy trong VMware ESX Server (cả windows và linux). Tính
năng này miễn phí.


18
Kết luận chương 2:
Ảo hóa máy chủ là một công nghệ thay đổi nhanh chóng toàn
cảnh của lĩnh vực Công nghệ Thông tin và cách tính toán của con
người. Máy chủ trong các hệ thống công nghệ thông tin 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 bạn 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.


19
Chương 3 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA
MÁY CHỦ TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG Y TẾ HÀ ĐÔNG
Trường Cao đẳng Y tế Hà Đông thành lập vào 26/10/1960 tại
39 Nguyễn Viết Xuân, Hà Đông, Hà Nội. Với nhiệm vụ là đào tạo
nguồn nhân lực về y tế cho địa bàn thủ đô và các vùng lân cận. Cùng
theo sự phát triển của xã hội trường cũng dần áp dụng công nghệ
thông tin vào giảng dậy và làm việc hàng ngày.

3.1. Hiện trạng hệ thống thông tin trường Cao đẳng Y tế Hà
Đông
Vì là một trường chuyên ngành giảng dậy về y dược nên việc
đầu tư công nghệ thông tin còn khá là khiêm tốn và sơ sài. Ch có
một máy chủ chạy phần mềm quản lý điểm sinh viên, dữ liệu chung.
Một máy chủ chạy phần mềm thi trắc nghiệm trên máy tính đủ mạnh
phục vụ nhu cầu cho 40 sinh viên dự thi một ca thi. Mỗi máy chủ đặt
một tòa nhà riêng biệt gây khó khăn cho việc quản lý, điều hành và
chưa có tầm nhìn xa về tận dụng hết nguồn tài nguyên công nghệ.

3.2. Ứng dụng ảo hóa máy chủ vào hệ thống thông tin
trường Cao đẳng Y tế Hà Đông

3.2.1. Giải pháp tổng thể
Xây dựng một hệ thống ảo hóa máy chủ:
- Phục vụ được hầu hết các công việc cần đến máy chủ trong
nhà trường
- Dễ dàng triển khai, sử dụng, cài đặt, nâng cấp, backup dữ liệu
- Giảm thiểu về tài chính không cần phải mua nhiều Server
- Quản trị nguồn tài nguyên, dữ liệu tập trung
- Hiệu quả cao, dành cho sự phát triển lâu dài của nhà trường.

3.2.2. Giải pháp triển khai.


20
- 01 máy chủ: chạy phần mềm quản lý điểm sinh viên
- 01 máy chủ: chia sẻ dữ liệu, tài nguyên
- 02 máy chủ: chạy phần mềm thi trắc nghiệm trên máy tính

3.2.3. Thiết kế và thực thi hệ thống ứng dụng với Vmware
ESX Server.
Chuẩn bị chạy hệ thống:
- Phần cứng: 1 máy chủ HP Proliant ML10 E3 v2, Switch, 80
máy PC
- Phần mềm: Bộ công cụ của VMWare như là VMWare ESX,
VMWare vSpheer Client, Windows Server 2008, phần mềm quản lý
điểm Unimax, phần mềm thi trắc nghiệm trên máy tính mã nguồn
mở.
Cài đặt hệ thống :
- Chạy phần mềm cài đặt VMWare ESX
- Đặt IP cho máy chủ vật lý tại phần Configure Managament
Network. Tại đây set IP máy chủ là 192.168.1.221.

- Sau đó cài đặt phần mềm VMWare vSphere Client để kết nối
được từ máy Client đến máy chủ vật lý để quản lý tài nguyên của
máy vật lý và các máy chủ ảo sẽ được tạo ra. Kết nối bằng địa ch IP
set ở trên 192.168.1.221.
- Tạo ra 4 máy chủ ảo với tên CDYT Ha Dong 0 đến 04 cho
mỗi chức năng từng máy.
- Ta tiến hành chạy các phần mềm cần ảo hóa trên các máy chủ
ảo. Quá trình chạy thành công. Các phần mềm chạy ổn định.

3.3. Đánh giá hiệu quả của hệ thống ứng dụng với máy chủ
ảo và máy chủ thực
Ảo hóa máy chủ có thể nói mang lại rất nhiều lợi ích. Từ một
máy chủ vật lý có thể tạo ra được nhiều máy chủ ảo đảm nhận được
công việc, xử lý như một máy chủ thật mà hiệu năng không suy giảm


21
nhiều. Để có thể đưa ra được đánh giá lợi ích của việc ảo hóa máy
chủ. Ta thực hiện thử nghiệm hệ thống để đánh giá hiệu năng của
máy chủ ảo so với máy chủ vật lý

3.3.1. Mô hình và kịch bản thử nghiệm
Tiến hành thử nghiệm thi trắc nghiệm của sinh viên trên máy
chủ thật và máy chủ ảo đã được ảo hóa từ máy chủ thật ở trên.
80 máy PC làm máy khách để thực hiện kết nối vào phần mềm
thi trắc nghiệm làm bài thi. Trong phần mềm thi có đo thời gian load
bài thi bắt đầu tính giờ
Thử nghiệm lần : Dùng 20 máy PC đã đăng nhập 20 tài khoản
của sinh viên trên phần mềm thi kết nối cùng lúc làm bài thi trên máy
chủ vật lý thật. Sau đó 20 máy này lại kết nối đến máy chủ ảo làm bài

thi cùng lúc.
Thử nghiệm lần 2: Dùng 40 máy PC đã đăng nhập 40 tài khoản
của sinh viên trên phần mềm thi kết nối cùng lúc làm bài thi trên máy
chủ vật lý thật. Sau đó 40 máy này lại kết nối đến máy chủ ảo làm bài
thi cùng lúc.
Thử nghiệm lần 3: Dùng 60 máy PC đã đăng nhập 60 tài khoản
của sinh viên trên phần mềm thi kết nối cùng lúc làm bài thi trên máy
chủ vật lý thật. Sau đó 60 máy này lại kết nối đến máy chủ ảo làm bài
thi cùng lúc.
Thử nghiệm lần 4: Dùng 80 máy PC đã đăng nhập 80 tài khoản
của sinh viên trên phần mềm thi kết nối cùng lúc làm bài thi trên máy
chủ vật lý thật. Sau đó 80 máy này lại kết nối đến máy chủ ảo làm bài
thi cùng lúc.

3.3.2. Kết quả thử nghiệm đánh giá
Sau thử nghiệm thu được thời gian kết nối trung bình của tất cả
các máy đến máy chủ , số máy lỗi kết nối đến máy chủ không load
được bài thi có bảng kết quả thử nghiệm sau:


22
Bảng 1. Thử nghiệm 1
Thử nghiệm 1

Máy chủ thật

Máy chủ ảo

Thời gian kết nối

4,31 s

4,52 s

Số máy lỗi

0

0

Bảng 2. Thử nghiệm 2
Thử nghiệm 2

Máy chủ thật

Máy chủ ảo

Thời gian kết nối

4,63 s

4,67 s

Số máy lỗi

0

0

Bảng 3. Thử nghiệm 3

Thử nghiệm 3

Máy chủ thật

Máy chủ ảo

Time connect

7,83 s

6,12 s

Số máy lỗi

1

0

Bảng 4. Thử nghiệm 4
Thử nghiệm 4

Máy chủ thật

Máy chủ ảo

Thời gian kết nối

10,87 s

8,32 s

Số máy lỗi

6

0

Từ kết quả Thử nghiệm 1 ở Bảng 1, Thử nghiệm 2 ở Bảng 2 ta
có thể thấy thời gian load bài thi giữa máy chủ vật lý thật và ảo trong
thử nghiệm này không chênh lệch nhau nhiều. Máy chủ thật và máy
chủ ảo thực hiện tốt tác vụ và không phát sinh lỗi kết nối.
Từ kết quả Thử nghiệm 3 ở Bảng 3 ta có thể thấy lúc này thời
gian load của máy chủ thật và máy chủ ảo đã có sự khác biệt, hiệu
suất máy chủ ảo có bước tiến hơn máy chủ thật. Đặc biệt trên máy
chủ thật có phát sinh lỗi kết nối từ máy Client đến máy chủ trung
bình 01 máy.
Tại Thử nghiệm 4 ở Bảng 4 thì thời gian load giữa máy chủ vật
lý và máy chủ ảo hóa khác nhau rõ rệt, số máy lỗi kết nối tăng lên
nhiều 06 máy. Các máy Client này đã không thể load hết được số câu


23
hỏi trong bài thi trên phần mềm từ máy chủ thật gây nên tình trạng
treo, crash bài thi. Còn trên máy chủ ảo các tác vụ vẫn được thực
hiện tốt, không phát sinh lỗi kết nối, treo máy nào. Máy chủ ảo đã
phân chia tài nguyên và xử lý tác vụ tốt hơn máy chủ thật ở thực
nghiệm này đảm bảo được ổn định kết nối của các máy Client đến
phần mềm thi.

Kết luận chương 3:

Thiết kế và cài đặt thành công mô hình Ảo hóa Vmware ESX
Server trên máy chủ vật lí và thiết lập nên 4 máy chủ ảo. Cài đặt các
dịch vụ, phần mềm riêng biệt lên từng máy chủ ảo. Hệ thống được
ứng dụng công nghệ Ảo hóa máy chủ giúp tận dụng được tối đa
nguồn tài nguyên phần cứng của máy chủ vật lý; người dùng trên các
máy Client (trong phạm vi được cấp quyền) được sử dụng nhiều dịch
vụ hữu ích hơn nhờ có các máy chủ chuyên trách cung cấp các dịch
vụ khác nhau, từ đó góp phần nâng cao hiệu suất và hiệu quả trong
công việc.
Hệ thống máy ảo hoạt động tốt đã thực nghiệm. Đáp ứng được
nhu cầu sử dụng hiện tại của trường.