ảo hóa với vmware esx server và xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh nghiệp nhỏ

Hình 3.8 :Sơ đồ lưu trữ mạng San.

3.4 : Công Nghệ High Availability

High Availability được cung cấp bởi nhà sản suất VMware . Đây là một

tiện ích hoàn hảo được thiết kế

cho hệ

thống máy chủ

ESX

và VMware

Infrastructure .Mục đích của công nghệ này là di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang một máy chủ khác khi sảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mất kết nối mạng.Công nghệ này giúp các máy ảo ứng dụng có thể được phục hồi và hoạt động ngay khi chuyển sang máy chủ mới mà không có lo lằng gì về vấn đề tương thích với máy chủ vật lý.

Đây là một tính năng rất mạnh vì bất cứ hệ

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 52 trang tài liệu này.

thống hoặc thiết bị

phần

cứng nào cũng đều có thể bị rủi ro và hư hỏng,và các vấn đề trục trặc này khó có thể đoán trước được .Vì vậy để đảm bảo an toàn dữ liệu và các máy chủ ứng dụng có thể hoạt động trực tuyến ngay lập tức khi bị sự cố thì giải pháp chính là cấu hình cho hệ thống hoạt động tính năng High Availability.

Hình 3.11 : sơ đồ hoạt động của VMware High Availability

3.4.1 : yêu cầu của VMware High Availability

 Công nghệ High Availability chỉ hỗ trợ cho một số phần Phần mềm

ảo hóa do VMware cung cấp như là VMware ESX Server.

VMware Infrastructure hoặc

 Để cấu hình tính năng này phải có ít nhất là hai hệ thống máy chủ sử dụng ảo hóa.

 Phải có ít nhất một thiết bị thống.

lưu trữ

mạng SAN để

kết nối hai hệ

 Yêu cầu phải có tương thích về hoạt động của các hệ thống máy chủ.

3.4.2 : Ưu điểm của High Availability

 Cung cấp độ an toàn cao cho các máy ảo,nhờ đó các máy ảo có thể hoạt động được ngay khi đươc di chuyển sang hệ thống máy chủ mới.

 Không phân loại hệ điều hành,High Availability có thể di chuyển bất cứ hệ điều hành nào được cài trên máy ảo.

 Cấu hình dễ dàng và triển khai nhanh chóng.

 Có thể kết hợp với các công nghệ khác như bộ phân phối tài nguyên nguyên (Distributed Resource Scheduler) và VMonitor để các máy ảo di chuyển sang hệ thống khác mà không gây mất kết nối đối với người dùng.

3.4.3: Hạn chế

Bên cạnh những ưu điểm đó thì High Availability còn có những nhược

điềm chưa khắc phục được như là :

 Các CPU trên mỗi máy chủ phải tương thích với nhau.

 Các máy động lại.

ảo nằm trên hệ

thống máy chủ

gặp trục trặc cần phải khởi

 Không đảm bảo an toàn cho các ứng dụng khi máy tự động khởi động lại sau khi chuyển qua máy chủ mới.

Chương 4 : Ảo Hóa Với Vmware esx Server

4.1.Giới Thiệu

Vmware được mọi 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 của

VMware đã trở thành chuẩn trong ứng dụng doanh 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 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 một hệ điều hành.

Hình 4.1 : Các sản phẩm ảo hóa của VMware

VMware Workstation là một phần mềm ảo hóa mạnh mẽ dành cho các

nhà phát triển,kiểm tra phần mềm và các chuyên gia công nghệ thông tin cần

chạy nhiều hệ điều hành một lúc trên một máy máy chủ để nghiên cứu kiểm tra hoặc đánh giá một sản phẩm nào đó.

tuy rất mạnh trong lĩnh vực nghiên cứu và học tập nhưng vmware workstation còn nhiều giới hạn bởi vì nó chạy trên lớp 3 của mô hình ảo hóa (hình 3.1). Có nghĩa là lớp ứng dụng này có rất 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 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 việc học tập và giả lập các môi trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào tính năng có thể chạy bất kì hệ điều hành nào trên nó.

Một bước tiến bộ hơn kế sau đó là máy chủ GSX . Máy chủ GSX đơn giàn chỉ là một gói phần mềm cài đặt trên một hệ điều hành chủ nào đó (linux hoặc window). Nó cung cấp một số phương pháp quản lý và giao diện truy cập

vào các máy

ảo. Điều giới hạn của nó là cũng như

Vmware workstation 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 các máy ảo, hoặc những hệ thống sử dụng rất ít 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 vmware workstation, GSX hay microsof virtual server 2005 là các gói phần mềm được cài đặt vào máy chủ lưu

trữ Hệ điều hành ESX là một hệ điều hành máy chủ, nó được thiết kế cho phù

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

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

Ngoài hiệu suất thì độ dùng đánh giá cao.

tin cậy của sản phẩm ESX server được người

4.2 : Cấu trúc Vmware Esx Server.

Máy chủ Esx sử dụng cấu trúc VMM– Hypervisor, nghĩa là máy chủ Esx sẽ tạo một lớp ảo hóa hypervisor để điều khiển quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyên của các máy ảo.nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt nên các máy ảo có thể tận dụng tối đa hiệu suất phần cứng và quản lý dễ dàng hơn.

Trong mô hình này các máy ảo không phải thông qua hệ điều hành chủ để truy cập phần cứng . Mọi vấn đề liên lạc giữa máy ảo với phần cứng được thực hiện qua lớp ảo hóa Hypervisor do máy chủ Esx tạo ra. Vì vậy tốc độ làm việc của các máy ảo nhanh hơn và đạt hiệu quả cao hơn.

Hình 4.2 : Cấu trúc của ESX Server.

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

 Hạt nhân máy chủ ESX hay còn gọi là vmkernel, vmkerlnel quản lý và

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

 Hệ điều hành điều khiển (t) hay còn gọi là COS

Hình 4.3 : Sơ đồ tương tác trong ESX Server

4.2.1 : Hệ điều hành điều khiển (Console Operating System)

Hệ điều hành điều khiển (COS) được sử dụng để khởi động hệ thống và

chuẩn bị quá trình làm việc của phần cứng cho vmkernel. Khi hệ điều hành điều khiển được tải lên nó hoạt động như các chương trình khởi động cho vmkernel,

có nghĩa là nó chuẩn bị

tất cả

các tài nguyên cần thiết cho hoạt động của

vmkernel .Khi COS đã tải xong Esx thì vmkernel sẽ bắt đầu hoạt động khởi

động hệ thống và đảm nhận vai trò hệ điều hành chính. Lúc này vmkernel sẽ tải

lại COS và một số

thành phần phụ

gọi là “người giúp đỡ

công việc (helper

works)” và hoạt động ở chế độ đặc quyền.Lúc này hệ điều hành điều khiển có

một số nhiệm vụ khác khá quan trọng máy ảo như là

ảnh hưởng tới sự hoạt động của các

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

o Giao diện truy cập trực tiếp(Direct console access)

o Truy cập bằng Telnet và ssh

o Giao diện Web (Web interface)

o Truyền dữ liệu (FTP)

 Proc file system : hệ

thống tập tin proc được sử

dụng bởi cả

COS và

vmkernel để cung cấp số liệu thời gian thực và thay đổi các cấu hình.

 Authentication :có những tiến trình trong cos đòi hỏi cung cấp chứng thực để có cơ chế cho phép và ngăn chặn truy cập vào hệ thống.

 Running Support Applications.có một số ứng dụng chạy trong COS cung cấp các hỗ trợ mở rộng trên môi trường máy chủ .mỗi nhà cung cấp phần cứng sẽ có một số phương pháp đề phát hiện các vấn đề vế phần cứng khi

chúng phát sinh.trong một số trường hợp nó còn khuyến cáo người dùng

backup hệ thống lên cos để cos backup các file hệ thống quan trọng.

4.2.2 :Vmkernel

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.

Vmkernel thực hiện nhiều chức năng nhưng chức năng chính của nó là quản lý sự tương tác giữa phần cứng máy ảo và phần cứng của server vật lý.nó hoạt động như một người đứng giữa và điều phối tài nguyên cho máy ảo khi cần thiết .

4.2.3. The ESX Boot Process

Là quá trình khởi động máy chủ Esx .Bằng việc quan sát quá trình khởi động của một hệ thống máy chủ Esx này chúng ta có thể thấy COS và vmkernel

tương tác với nhau như thế nào và lúc nào vmkernel nắm quyền quản lý tài

nguyên hệ thống .cần phải nắm rõ quá trình này để hiểu rằng COS là một phần tách biệt với vmkernel .ngoài ra nếu máy chủ không thể khởi động hoặc một số

dịch vụ

hoặc

ứng dụng không thể

hoạt động được thì những kiến thức am

tường về quá trình này sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình tìm kiếm ,phát hiện và xử lý các sự cố.có nhiều bước trong quá trình khởi động hệ thống và sau đây là một số quá trình quan trọng,

4.2.3.1 LILO

Còn gọi là linux loader là một bộ

nạp khởi động

ứng dụng.giống như

ntloader của windows .khi khởi động hệ thống đọc nó từ trong ổ cứng .dựa trên các thông tin có trong file etc/lilo.config hệ thống bắt đầu khởi tạo quá trình khởi động của nó .trong esx mặc định lilo sẽ tải và khởi động vmkernel .trong file này

còn chứa các thông tin về cấu hình cos như nó khởi động .thông tin này chứa một lượng bộ nhớ để phân bổ cho các thiết bị được cấu hình để cos sử dụng.

Nếu bình thường lilo được cài trên master boot record thì mặc định nó sẽ

tải hệ

điều hành mà phân vùng đã được đánh dấu tích cực lên để

khởi

động.trong trường hợp có nhiều hệ điều hành và có nhiều sự lựa chọn để khởi động thì lifo sẽ khởi tạo dấu nháy báo hiệu cho người dùng lựa chọn một hệ điều hành để khởi động,

Sau khi lilo được nạp thành công thì cos sẽ được tải lên .đa số các quá trình khởi động đều nằm trong cos.

4.2.3.2 : init

Quá trình đầu tiên mà Cos thực hiện là init .quá trình này đọc file

etc/inittab là tập tin xác định runlevel mà hệ thống đó sẽ thực thi.runlevel xác

định những dịch vụ sẽ được khởi động và thứ tự khởi động của chúng.các giá

trị

runlevel biến đổi trong linux được so sanh như

các tùy chọn có sẵn trong

window như runlevel là 3 .

là safe mode hoặc command prompt. Hệ

thống Esx mặc định

4.2.4 :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 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 ,vì thế am hiểu về những phần cứng này sẽ giúp chúng ta xây dựng một hệ thống tương thích để hoạt động một cách hoàn hảo nhất.

Hình 4.4 : Sơ đồ phân phối card mạng .

4.2.5 : Tính Năng Của ESX Server

4.2.5.1 : Virtual Machine File System (VMFS)

Đây là một hệ thống tập tin hiệu suất cao cho phép nhiều hệ thống có thể truy cập vào hệ thống tập tin tại cùng một thời điểm. Nó là công nghệ hỗ trợ cho VMotion và High Availability.VMFS cho phép thêm và xóa các máy chủ Esx mà không làm ảnh hưởng đến các máy chủ khác.

Hình 4.5 : Sơ đồ hoạt động của VMFS

4.2.5.2: Virtual symmetric multiprocessing (Virtual SMP)

Virtual SMP cho phép VMware ESX Server có thể tận dụng đến bốn bộ vi xử lý vật lý trên hệ thống cùng lúc. Cân bằng tải các tác vụ giữa các bộ vi xử lý

4.2.5.3: VMware High Availability (VMHA)

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 ESX này sang một máy chủ ESX khác khi sảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mất kết nối mạng. Giúp các máy ảo đang ở máy ESX vật lý

bị hỏng chuyển qua máy ESX khác và phục hồi tình trạng mà không mất nhiều thời gian chết nên nó không ảnh hưởng đến tiến trình làm việc.

Đây là một tính năng rất mạnh vì bất cứ hệ

thống hoặc thiết bị

phần

Hình 3.11 : sơ đồ hoạt động của VMware High Availability

3.4.1 : yêu cầu của VMware High Availability

 Công nghệ High Availability chỉ hỗ trợ cho một số phần Phần mềm

ảo hóa do VMware cung cấp như là VMware ESX Server.

VMware Infrastructure hoặc

 Để cấu hình tính năng này phải có ít nhất là hai hệ thống máy chủ sử dụng ảo hóa.

 Phải có ít nhất một thiết bị thống.

lưu trữ

mạng SAN để

kết nối hai hệ

 Yêu cầu phải có tương thích về hoạt động của các hệ thống máy chủ.

3.4.2 : Ưu điểm của High Availability

 Cung cấp độ an toàn cao cho các máy ảo, nhờ đó các máy ảo có thể hoạt động được ngay khi đươc di chuyển sang hệ thống máy chủ mới.

 Không phân loại hệ điều hành, bất cứ hệ điều hành nào được cài trên máy ảo cũng sẽ được chuyển đồi.

 Cấu hình dễ dàng và triển khai nhanh chóng.

 Có thể cấu hình độ ưu tiên khởi động lại khi chuyển qua máy chủ

ESX server mới .

3.4.3: Hạn chế

 Các CPU trên mỗi máy chủ phải tương thích với nhau.

 Các máy động lại.

ảo nằm trên hệ

thống máy chủ

gặp trục trặc cần phải khởi

 Không đảm bảo an toàn cho các ứng dụng khi máy tự động khởi động lại sau khi chuyển qua máy chủ mới.

4.2.5.4: VMotion và Storage Vmotion

Vmonitor cho phép di chuyển các máy ảo từ máy chủ Esx này sang máy chủ Esx khác mà không gây đứt kết nối với người dùng. Storage Vmonitor cũng

giống như Vmonitor nhưng nó cho phép di chuyển và lưu trữ máy ảo trên các thiết bị lưu trữ mạng.

Hình 4.7 : Mô hình hoạt động của VMmonitor

 Khi một máy chủ Esx bị sự cố thì các máy ảo được di chuyển đến một máy chủ Esx hoạt động bình thường khác để hoạt động trở lại.

4.2.5.5 : VMware Consolidated Backup (VCB)

VMware Consolidated Backup là một phần mềm tiện ích của Vmware được cài trên hệ điều hành.Nó cho phép hệ thống có thể kết nối hệ thống lưu trữ SAN bên ngoài với hệ thống tập tin của máy chủ.