Ảo hóa máy chủ và ứng dụng tại trường Cao Đẳng Công nghệ Viettronics

CHƯƠNG 2. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA

2.1 Hyper-V

2.1.1 Giới thiệu về Hyper-V

Hyper-V chính là công nghệ ảo hóa thế hệ mới dựa trên hypervisor, khai thác phần cứng server 64-bit thế hệ mới. Người dùng (chủ yếu là doang nghiệp) không cần phải mua thêm phần mềm để khai thác các tính năng ảo hóa. Kiến trúc mơt 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.

Với Hyper-V, Microsoft cung cấp một nền tảng ảo hóa mạnh và linh hoạt, có thể đáp ứng nhu cầu ảo hóa mọi cấp độ cho môi trường doang nghiệp.

Hyper-V có 3 phiên bản Windows Server 2008 64-bit là Standard (một máy ảo), Enterprise (4 máy ảo) và Datacenter (không giới hạn số lượng máy ảo). Tuy nhiên nó hỗ trợ hệ điều hành khách trên cả 32-bit và 64-bit.

2.1.2 Các chức năng chính của Hyper-V

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 65 trang tài liệu này.

Hyper-V cung cấp cơ sở hạ tầng phần mềm và các công cụ quản lý cơ bản mà bạn có thể sử dụng để tạo ra và quản lý một môi trường điện toán máy chủ ảo hóa. Môi trường ảo này có thể được sử dụng để giải quyết một loạt các mục tiêu kinh doanh nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí. Một môi trường máy chủ ảo hóa có thể giúp doanh nghiệp:

Giảm chi phí vận hành và duy trì các máy chủ vật lý bằng cách tăng sử dụng phần cứng của bạn. Bạn có thể giảm số lượng phần cứng cần thiết để chạy khối lượng công việc máy chủ của bạn.

Tăng cường phát triển và hiệu quả kiểm tra bằng cách giảm số lượng thời gian cần thiết để thiết lập phần cứng và phần mềm và tái tạo môi trường kiểm tra.

Cải thiện tính sẵn sàng phục mà không cần sử dụng nhiều máy tính vật lý như bạn sẽ cần trong một cấu hình chuyển đổi dự phòng mà chỉ sử dụng máy tính vật lý.

Những điểm nổi bật của Hyper-V:

Broad operating system support: khả năng hỗ trợ đa dạng các hệ điều hành của máy trạm khác nhau bao gồm cả 32 bit lẫn 64 bit và đa dạng về nền tảng máy chủ như Windows, Linux…

Hardware Assisted Virtualization: yêu cầu cao về hệ thống phải có hỗ trợ Intel-VT hoặc AMD-V khi triển khai.

Symmetric Multiproccessor (SMP) Support: hỗ trợ 4 bộ vi xử lý cho một môi trường máy ảo từ đó tận dụng được lợi thế nhiều luồng ứng dụng được xử lý trên một máy ảo.

Virtual Machine Snapshots: cho phép chụp lại cấu hình và tình trạng của một máy ảo ở bất kỳ thời điểm nào, cung cấp khả năng khôi phục lại các Snapshot hiện hành nào đó chỉ vài giây.Giúp cho việc khôi phục lại hiện trạng ban đầu của các máy trạm khi bị lỗi một cách nhanh chóng, không tốn nhiều thời gian. Chức năng Snapshot Hyper-V được thiết kế đặc biệt để kiểm tra và phát triển môi trường, không phải trong cấu trúc làm việc.

Hot adding and hot removal of storage: với tính năng này thì có thể tách riêng phần mềm chạy trên một phần cứng, dễ dàng triển khai và quản lý. Với sự linh hoạt này thì khả năng mở rộng cũng như giảm bớt được việc lưu trữ tách biệt các máy ảo. Với Windows Server 2008 R2 Hyper-V, đã thêm khả năng thêm và xóa các đĩa cứng ảo từ một máy ảo khi nó vẫn trong tình trạng hoạt động.

Dynamic Memory : trong phiên bản Windows Server 2008 R2 SP1 có một tính năng mới được gọi là Dynamic Memory dành cho máy chủ Hyper-V cho phép quản lý tự động các yêu cầu về bộ nhớ ảo trong Hyper-V Server.

Cluster Share Volumes (CSV): được thực hiện cho độ sẵn sàn cao trong giải pháp Failover Clustering.

2.1.3 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” (phân vùng) mà thực thể ảo sẽ chạy trong đó.

Một partition là một đơn vị cách ly về mặt luận lý và có thể chứa một hệ điều hành làm việc trong đó. Luôn có ít nhất 1 partition gốc chứa Windows Server 2008 và ngăn ảo hóa, có quyền truy cập trực tiếp các thiết bị phần cứng. Partition gốc tiếp theo có thể sinh các partition con (được gọi là máy ảo) để chạy các hệ điều hành khách. Một partition co cũng có thể sinh tiếp các partition con của mình.

Máy ảo không có quyền truy cập đến bộ xử lý vật lý, mà chỉ “nhìn thấy” bộ xử lý được hypervisor cấp cho. Máy ảo cũng chỉ sử dụng được thiết bị ảo, mọi yêu cầu đến thiết bị ảo sẽ được chuyển qua VMBus đến thiết bị ở partition cha. Thông tin hồi đáp cũng được chuyển qua VMBus. Nếu thiết bị ở partition cha cũng là thiết bị ảo, nó sẽ được chuyển tiếp cho đến khi gặp được thiết bị thực ở partition gốc. Toàn bộ tiến trình trong suốt đối với hệ điều hành khách.

Hyper-V được tích hợp sẵn tronh hệ điều hành Windows Server, và hypervisor móc trực tiếp đến các luồng xử lý của bộ xử lý, nhờ vậy việc vận hành ảo hóa hiệu quản hơn so với kiến trúc ảo hóa trước đây.

Hình 2.1: Kiến trúc Hyper-V

2.1.4 Yêu cầu cài đặt Hyper-V

2.1.4.1 Bộ vi xử lý

 Bộ xử lý x64 sử dụng các phiên bản Standard, Enterprise và Datacenter

 Bộ vi xử lý hỗ trợ ảo hóa

 Tính năng hardware-enforced Data Execution Prevention (DEP) phải sẵn sàng dùng và kích hoạt.

 Hyper-V hỗ trợ máy tính vật lý lên đến 16 bộ xử lý. Đối với máy ảo là 4 bộ vi xử lý

2.1.4.2 Bộ nhớ RAM

 Windows Server 2008 Enterprise và Windows Server 2008 Datacenter có thể sử dụng đến 1TB bộ nhớ vật lý và các máy ảo có thể sử dụng 64GB trên mỗi máy ảo

 Windows Server 2008 Standard, máy tính vật lý có thể sử dụng 32 GB bộ nhớ vật lý và các máy ảo có thể sử dụng 32GB trên mỗi máy ảo.

2.1.4.3 Cấu hình mạng

 Mỗi máy ảo có thể cấu hình đến 12 card mạng ảo

 Mỗi card mạng ảo hỗ trợ mạng LAN ảo (VLAN)

 Mỗi card mạng ảo có thể được cấu hình với một địa chỉ MAC tĩnh hoặc động.

 Với Hyper-V bạn có thể xây dựng một số lượng không hạn chế các máy ảo, bạn có thể bổ xung số lượng không hạn chế các máy ảo.

Danh sách các hệ điều hành host 64bit hiện đang được hỗ trợ cho Hyper-V: Windows Server 2008 Standard Edition

Windows Server 2008 Enterprise Edition Windows Server 2008 Datacenter Edition Guest Operating System Support

Danh sách các hệ điều hành guest x86 có thể dùng với các phiên bản Windows Server 2008 Standar, Enterprise, and Datacenter, cũng như Microsoft Hyper-V Server 2008:

Windows 2000 (hỗ trợ cho một bộ xử lý ảo) Windows 2000 Server with SP4

Windows 2000 Advanced Server with SP4

Windows Server 2003x86 (hỗ trợ 1 đến 2 bộ xử lý ảo) Windows Server Web Edittion with SP2

Windows Server Standard Edittion with SP2 Windows Server Datacenter Edittion with SP2

Windows Server 2003 R2 x86 (hỗtrợ1 đến 2 bộxửlý ảo) Windows Server Web Edition with SP2

Windows Server Standard Edition with SP2 Windows Server Enterprise Edition with SP2 Windows Server Datacenter Edition with SP2 Windows Server 2003 x64 (hỗtrợ1 đến 2 bộxửlý ảo) Windows Server Standard Edition with SP2 Windows Server Enterprise Edition with SP2 Windows Server Datacenter Edition with SP2

Windows Server 2003 R2 x64 (hỗtrợ1 đến 2 bộxửlý ảo) Windows Server Standard Edition with SP2

Windows Server Enterprise Edition with SP2 Windows Server Datacenter Edition with SP2

Windows Server 2008 x86 (hỗtrợ1, 2 đến 4 bộxửlý ảo) Windows Server 2008 Standard Edition

Windows Server 2008 Enterprise Edition Windows Server 2008 Datacenter Edition Windows Web Server 2008 Edition

Windows Server 2008 Standard Edition without Hyper-V Windows Server 2008 Enterprise Edition without Hyper-V Windows Server 2008 Datacenter Edition without Hyper-V Windows Server 2008 x64 (hỗtrợ1, 2 đến 4 bộxửlý ảo) Windows Server 2008 Standard Edition

Windows Server 2008 Enterprise Edition Windows Server 2008 Datacenter Edition Windows Web Server 2008 Edition

Windows Server 2008 Standard Edition without Hyper-V Windows Server 2008 Enterprise Edition without Hyper-V Windows Server 2008 Datacenter Edition without Hyper-V Windows HPC Server 2008 (hỗtrợ1, 2 đến 4 bộ xử lý ảo)

Suse Linux Enterprise Server 10 x86 (hỗtrợ1, 2 đến 4 bộ xử lý ảo) SUSE Linux Enterprise Server 10 with SP1

SUSE Linux Enterprise Server 10 with SP2

Suse Linux Enterprise Server 10 x64 (hỗtrợ1 bộ xử lý ảo) SUSE Linux Enterprise Server 10 with SP1

SUSE Linux Enterprise Server 10 with SP2

2.2 Vmware ESX Server

2.2.1 Giới thiệu

Vmware được mợi người biết đến như là một nhà cung cấp các sản phẩm ảo hóa hàng đầu thế giới. Các giải pháp công nghệ và ảo hóa Vmware đã trở thành chuẩn trong ứng dụng doang nghiệp. 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 đông 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 mối lúc chỉ làm việc được với một hệ điều hành.

Hình 2.2: Các sản phầm của Vmware

Vmware Workstation là một phần mềm ảo hóa mạnh mẽ dành cho các nhà phát triển, triểm tra phần mềm và các chuyên gia công nghệ thông tin cần chạy nhiều hệ điều hành một lúc trên một máy tính chủ để nghiên cứu kiểm tra hoặc đánh giá một sản phẩm nào đó. Tuy rất mạnh trong lĩnh vực nghiên cứu và học tập nhưng Vmware workstation còn nhiều giới hạn bởi vì nó chạy trên lớp 3 của mô hình ảo hóa (Hình 2.2.1) có nghĩa là lớp ứng dụng này có rât hạn chế quyền truy cập và kiểm soát tài nguyên phần cứng. Các hoạt động của nó chủ yếu được mô phỏng bởi các máy ảo cho giống như là đang thao tác trên máy tính thật và nhược điểm lớn nhất của nó là không có một công cụ quản lý từ xa nào. Vì vậy nên Vmware workstation không đáp ứng được nhu cầu hiệu suất và

độ tin cậy trong môi trường là những hệ thống lớn. Tuy vậy Vmware thật sự là một công cụ mạnh mẽ cho học tập và giả lập các môi trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào các tính năng có thể chạy bất kì hệ điều hành nào trên nó.

Một bước tiến bộ hơn kế sau đó là máy chủ GSX. Máy chủ GSX đơn giản chỉ là một gói phần mềm cài đặt trên một hệ điều hành chủ nào đó (linux hoặc window). Nó cung cấp một số phươn pháp quản lý và giao diện truy cập vào các máy ảo. Điều giới hạn của nó cũng như Vmware workstation làm việc tại lớp 3 của mô hình ảo hóa. Nó vẫn phải thông qua hệ điều hành chủ. Điều này làm giảm khả năng tương tác với phần cứng và dẫn tới hiệu suất không cao. GSX không hẳn là một sản phẩm tốt nhưng cũng không thể phủ nhận lợi ích thực sự của nó đối với những hệ thống không yêu cầu khả năng mở rộng các tính năng cho máy ảo, và những hệ thống không yêu cầu tối đa hiệu suất. GSX cũng được sử dụng trong các trung tâm thí nghiệm và đánh giá các sản phẩm trong một môi trường ảo.

Sản phẩm thế mạnh của Vmware trong môi trường ảo hóa hệ thống đó là phiên bản ESX Server. Đây không phải đơn thuần chỉ là một gói phần mềm mà nó là một hệ điều hành của riêng nó. Nó khác hẳn với Vmware workstation, GSX hay Microsoft Virtual Server 2005 là các gói phần mềm được cài vào máy chủ nơi lưu trữ dữ liệu. Hệ điều hành ESX là một hệ điều hành máy chủ, nó được thiết kế cho phù hợp với nhu cầu ảo hóa ngày càng phát triển và vấn đề hiệu suất làm việc của các hệ thống máy chủ ngày càng được chú tâm hơn. Nó cung cấp việc quản lý và chia sẻ tài nguyên phần cứng một cách chặt chẽ và hiệu quả. Và việc quản lý các máy ảo chạy trên nó cũng được dễ dàng hơn nhờ các công cụ hỗ trợ từ xa.

Các máy chủ ESX cung cấp, phân phối và chia sẻ các tài nguyên hệ thống một cách linh hoạt đặc biệt là vì ESX là một hệ điều hành máy chủ nên có thể cung cấp cho các máy ảo khả năng tương tác cao nhất với phần cứng cũng như tài nguyên hệ thống. Vì thế nên các máy ảo có thể đạt hiệu suất làm việc cao nhất. Ngoài hiệu suất thì độ tin cậy của sản phầm ESX Server được người dùng đánh giá cao.