intTypePromotion=1
ADSENSE

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật: Nghiên cứu về công nghệ ảo hóa và ứng dụng

Chia sẻ: Xuan Hien | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:83

256
lượt xem
67
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật: Nghiên cứu về công nghệ ảo hóa và ứng dụng nêu lên tổng quan về công nghệ ảo hóa; các công nghệ nền tảng của ảo hóa; ảo hóa dựa trên Vmare Vsphere 5; đề xuất mô hình ảo hóa trong điện toán đám mây. Tài liệu hữu ích với các bạn chuyên ngành Kỹ thuật.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật: Nghiên cứu về công nghệ ảo hóa và ứng dụng

  1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
  2. TRẦN VĂN ĐOÀN
  3. NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HOÁ  VÀ ỨNG DỤNG
  4. LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2013
  5. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
  6. TRẦN VĂN ĐOÀN
  7. NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HOÁ  VÀ ỨNG DỤNG ̣ CHUYÊN NGÀNH: HÊ THÔNG THÔNG TIN ́
  8. MàSỐ:               60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:  PGS. TS ĐOAN VĂN  BAN ̀ HÀ NỘI – NĂM 2013
  9. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.  Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai   công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Trần Văn Đoàn
  10. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm  ơn đến toàn thể  các thầy, cô giáo Học  viện Công nghệ  Bưu chính Viễn thông đã tận tình chỉ  bảo em trong suốt thời   gian học tập tại nhà trường.  Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Đoàn Văn Ban, người đã trực   tiếp hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và tận tình chỉ  bảo cho em trong  suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp.  Bên cạnh đó, để hoàn thành đồ án này, em cũng đã nhận được rất nhiều sự  giúp đỡ, những lời động viên quý báu của các bạn bè, gia đình và đồng nghiệp.   Em xin chân thành cảm ơn.  Tuy nhiên, do thời gian hạn hẹp, mặc dù đã nỗ  lực hết sức mình, nhưng  chắc rằng đồ án khó tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự thông cảm  và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và các bạn. HỌC VIÊN Trần Văn Đoàn
  11. MỤC LỤC
  12. DANH MỤC CÁC HÌNH
  13. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Thông thường việc đầu tư  cho một trung tâm công nghệ  thông tin là rất  tốn kém. Chi phí đầu tư mua các máy chủ cấu hình mạnh và các phần mềm bản   quyền là rất đắt đỏ. Trong thời buổi kinh tế khó khăn hiện nay doanh nghiệp nào  cũng muốn cắt giảm và hạn chế  tối đa các chi phí không cần thiết mà vẫn đáp   ứng được năng suất và tính  ổn định của hệ  thống. Thế  nên việc  ứng dụng  ảo   hóa trở  thành nhu cầu cần thiết của bất kì doanh nghiệp lớn hay nhỏ. Thay vì  mua mười máy chủ  cho mười  ứng dụng thì chỉ  cần mua một hoặc hai máy chủ  có hỗ  trợ   ảo hóa thì vẫn có thể  chạy tốt mười  ứng dụng trên. Điều này cho ta   thấy sự khác biệt giữa hệ thống  ảo hóa và không ảo hóa. Bên cạnh đó việc ứng   dụng ảo hóa còn đem lại những lợi ích sau đây. Quản lý đơn giản: khi triển khai  hệ thống  ảo hoá thì số lượng máy chủ  vật lý giảm đi đáng kể và khi đó việc theo dõi và giám sát  hệ thống rất dễ dàng  và hầu như  được thực hiện bởi công cụ  phần mềm quản trị tập trung  từ  xa do  nhà cung cấp phần mềm ảo hoá hỗ trợ.  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. Triển khai nhanh: Khi triển khai hệ thống thì không cần nhất thiết phải   cài đặt toàn bộ máy ảo trên hệ thống. Vì mỗi máy ảo chỉ là một tập tin được cài  trên một phân vùng trên ổ cứng nên chúng ta có thể  tận dụng điều này để giảm  thiểu thời gian cài đặt bằng cách sao chép các tập tin này và cấu hình lại cho   đúng với yêu cầu của máy ảo đang sử dụng. Với cách làm này sẽ giảm thời gian   cài đặt từng máy  ảo và  tận dụng tối đa tài nguyên nhàn rỗi của tất cả  các máy  chủ  vật lý. Vì thực tế  hiện nay tại trung tâm dữ  liệu có nhiều máy chủ  không   khai thác thác hết tài nguyên phần cứng của hệ thống.
  14. Phục hồi và lưu trữ hệ thống  nhanh : Vì máy ảo chỉ là một tập tin trên   ổ đĩa nên việc sao lưu rất đơn giản là sao chép lại các tập tin này.Và  Khi  một   máy ảo gặp sự cố và hỏng hóc do lỗi hệ điều hành nào đó thì việc phục hồi đơn   giản là chép đè tập tin đã được sao chép lên tập tin cũ và hệ  thống có thể  hoạt   động bình thường lại ngay như  lúc chưa bị  lỗi. Thời gian để  phục hồi hệ thống   là rất ít. Nếu được đầu tư thêm một số máy chủ  khác thì ta có thể cấu hình tính  năng High Availibility cho các máy chủ ảo hóa này. Khi đó một máy ảo hay một   máy chủ  bị  sự  cố  thì tất cả  các máy  ảo sẽ  được di chuyển nóng đến máy chủ  khác và có thể hoạt động lại ngay tức thì.  Cân bằng tải và phân phối tài nguyên linh hoạt: Với các công cụ quản  lý từ xa các máy chủ và máy ảo, ta sẽ thấy được tình trạng của toàn bộ hệ thống  từ  đó có chình sách nâng cấp CPU, Ram,  ổ  cứng cho máy chủ  hoặc máy  ảo đó  hoặc di chuyển máy  ảo đang quá tải đó sang máy chủ  vật lý có cấu hình mạnh   hơn, có nhiều tài nguyên còn trống hơn để hoạt động. Tiết kiệm: công nghệ   ảo hóa giúp các doanh nghiệp có thể  tiết kiệm  được một chi phí lớn đó là điện năng chiếu sáng và hệ thống làm mát.Ảo hóa cho  phép gom nhiều máy chủ  vào một máy chủ  vật lý nên chỉ  tốn kém chi phí điện  tiêu thụ,làm mát và chiếu sáng  cho một vài máy chủ  thôi,  bên cạnh đó thì diện  tích sử  dụng để  đặt máy chủ  cũng được thu hẹp lại.Và hệ  thống dây cáp nối  cũng ít đi. Ao hóa góp ph ̉ ần tăng cường tính liên tục trong doanh nghiệp  và bảo  mật của hệ  thống các  ứng dụng. Ví dụ, việc sao lưu các máy  ảo có thể  thực  hiện dễ dàng vì thông thường máy chủ  ảo là một tập tin (file) trên máy chủ  vật   lý gốc, chỉ  cần sao lưu tập tin này là đủ. Các tính năng  ưu việt của các phần  mềm ảo hóa cũng cho phép thiết lập sự kết hợp các máy ảo cài đặt trên các máy   chủ vật lý khác nhau. Nếu một trong các máy chủ vật lý gặp hỏng hóc, máy chủ  ảo trên máy vật lý còn tốt sẽ tự động bước vào hoạt động thay thế cho máy chủ  ảo nằm trên máy vật lý bị  hỏng. Những lợi ích thu được khi áp dụng ảo hóa đã  14
  15. thúc đẩy mạnh mẽ  xu hướng này trong các hệ  thống IT. Kết quả  khảo sát từ  nhiều tổ  chức khác nhau đều đã xác nhận vị  thế  của xu hướng  ảo hóa. Theo  khảo sát của InformationWeek, khoảng 90% chuyên gia IT khẳng định rằng công   ty của họ đã triển khai hoặc có kế hoạch triển khai công nghệ ảo hóa. Và câu trả  lời tại sao ảo hóa được đưa vào sử dụng cho thấy 88% hướng tới mục đích hợp  nhất hệ  thống máy chủ, 55% cho mục đích phục hồi thảm họa, 50% cho mục   đích thử nghiệm phần mềm, 26% cho mục đích quản trị hệ thống lưu trữ, và 5%   cho các mục đích khác Một khảo sát khác được Tạp chí CIO thực hiện với gần 300 CIO (Chief   Information Officer) cũng cho kết quả tương tự. Theo khảo sát này, động lực để  áp dụng  ảo hóa của các DN một lần nữa khẳng định những lợi ích đã phân tích   của ảo hóa. 81% số câu trả lời hướng tới giảm thiểu chi phí nhờ vào sự hợp nhất  hệ  thống máy chủ  bằng công nghệ   ảo hóa. 63% hướng tới hoàn thiện các giải  pháp sao lưu và phục hồi thảm họa qua các giải pháp ảo hóa.  Áp dụng  ảo hóa trong các hệ  thống IT mang lại những lợi ích thiết thực   như đã được phân tích trong bài viết. Với người sử dụng đầu cuối, việc tạo máy  ảo (ví dụ  với VMware) trên các máy cá nhân (PC, laptop) đã không còn xa lạ  và   nhìn chung họ đều trực tiếp trải nghiệm được những lợi ích mà áp dụng ảo hóa  mang lại.  Tuy nhiên khi tiến ra quy mô lớn hơn cho một hệ  thống IT của DN, tổ  chức, việc áp dụng các công nghệ ảo hóa vẫn cần có sự cân nhắc kỹ lưỡng dựa   trên đánh giá thực trạng hệ  thống và nhu cầu sử  dụng, cũng như  đường hướng   phát triển của DN, tổ  chức. Trong nhiều trường hợp, quyết định có áp dụng ảo   hóa trong hệ thống IT của DN hay không bao hàm thách thức mang tính tổ  chức  và chính sách nhiều hơn là thách thức về mặt công nghệ. Lợi ích của ảo hóa chỉ  thực sự được phát huy khi ảo hóa được áp dụng trong các hoàn cảnh phù hợp. Để hiểu rõ hơn về Công nghệ ảo hóa và lợi ích của ảo hóa mang lại, em  đã chọn đề tài “Nghiên cứu về công nghệ ảo hóa và ứng dụng” để làm luận văn   tốt nghiệp.
  16. 2.  Mục đích nghiên cứu. Nắm vững các vấn đề liên quan đến mô hình, các phương pháp, kỹ  thuật  ảo hóa, các kiến trúc nền tảng máy chủ  chia sẻ.Công nghệ  ảo hóa, Ảo hóa dựa  trên Vmware Vsphere và thử nghiệm 3.  Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Tổng quan về công nghệ ảo hóa. Mô hình kiến trúc chung của ảo hóa. Giới thiệu VMware Vsphere 4. 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 Phương pháp thực nghiệm: cài đặt thử nghiệm các chương trình liên quan  đến kỹ thuật cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa dựa trên nền tảng máy chủ  chia sẻ. 5. Nội dung luận văn Bố cục của luận văn gồm có 4 chương: Chương 1: Tổng quan về  công nghệ   ảo hóa: tập trung trình bày giới thiệu  về công nghệ ảo hóa, lợi ích của việc ảo hóa, tìm hiểu một số hệ thống ảo hóa   điển hình, ứng dụng của ảo hóa. Chương 2: Các công nghệ  nền tảng của  ảo hóa: trình bày các thành phần  của một hệ thống ảo hóa, các kiểu ảo hóa cơ bản, các công nghệ hỗ trợ ảo hóa. Chương 3:  Ảo hóa dựa trên VMWare và thử  nghiệm: Trình bày tổng quan  về các thành phần của công nghệ  VMWare, trình bày các dịch vụ ứng dụng của   vmware, các dịch vụ cơ sở hạ tầng của vmware. Chương 4: Đề xuất mô hình ảo hóa, mô hình điện toán đám mây riêng trong   việc điều hành, triển khai phần mềm tin học bưu chính tại Bưu điện tỉnh Hải   16
  17. Dương: trình bày nội dung cơ bản về điện toán đám mây, các loại hình dịch vụ  điện toán đám mây, các mô hình triển khai điện toán đám mây, bài toán quản lý   của Bưu điện tỉnh Hải Dương, đề  xuất các yêu cầu kỹ  thuật để  triển khai đám   mây riêng tại bưu điện tỉnh Hải Dương, thử nghiệm môi trường ảo hóa tại Bưu   điện tỉnh Hải Dương, So sánh và đánh giá các phần mềm cung cấp tính năng ảo   hóa, Cài đặt hệ thống Vmware. Phần kết luận, phần này trình bày tóm tắt về các nội dung thực hiện trong   luận văn này, đồng thời đưa ra những vấn đề nghiên cứu tiếp theo cho tương lai.
  18. CHƯƠNG 1­ TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA 1.1. Tổng quan Ảo hóa Ảo hóa là một công nghệ  được ra đời nhằm khai thác triệt để  khả  năng   làm việc của các phần cứng trong một hệ  thống máy chủ. Nó hoạt động như  một tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên  nó. Ý tưởng của công nghệ  ảo hóa máy chủ  là từ  một máy vật lý đơn lẻ  có thể  tạo thành nhiều máy  ảo độc lập.  Ảo hóa phép tạo nhiều máy  ảo trên một máy  chủ vật lý, mỗi một máy ảo cũng được cấp phát tài nguyên phần cứng như máy   thật gồm có Ram, CPU, Card mạng, ổ cứng, các tài nguyên khác và hệ điều hành  riêng.  Các bộ  xử  lý của hệ  thống máy tính lớn được thiết kế  hỗ  trợ  công nghệ  ảo hoá và cho phép chuyển các lệnh hoặc tiến trình nhạy cảm  của các máy ảo  có thể ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên hệ thống  cho hệ điều hành chủ xử lý,   sau đó lớp ảo hóa sẽ mô phỏng kết quả để trả về cho máy ảo. Tuy nhiên không   phải tất cả  bộ  xử  lý đều hỗ  trợ   ảo hóa. Các bộ  xử  lý cũ trên máy để  bàn điều   không có hỗ trợ chức năng này. Ngày nay hai nhà sản xuất bộ xử lý lớn trên thế  giới là Intel và AMD đều tích cố  gằn tích hợp công nghệ   ảo hóa vào trong các  sản phẩm của họ. Các bộ  xử  lý có ứng dụng  ảo hóa thường là Intel VT(Virtual   Technology) hoặc AMD Pacifica. Sử  dụng công nghệ   ảo đã hóa đem đến cho người dùng nhiều  tiện ích.  Việc có thể  chạy nhiều hệ điều hành đồng thời trên cùng một máy tính thuận  tiện cho việc học tập ngiên cứu và đánh giá một sản phẩm hệ  điều hành hay   một phần mềm tiện ích nào đó. Nhưng không ngừng lại  ở  đó, những khả  năng  và lợi ích của ảo hoá còn hơn thế và 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. 18
  19. 1.2. Các lợi ích của công nghệ Ảo hóa Việc sử dụng công nghệ ảo hóa làm giảm số lượng máy chủ vật lý, giảm  lượng điện tiêu thụ, tiết kiệm được chi phí cho việc bảo trì phần cứng, nâng cao   hiệu quả công việc. Ngoài ra ta còn có thể dễ dàng mở rộng hệ thống khi có nhu   cầu, triển khai máy chủ  mới nhanh, tận dụng tài nguyên hiện có:vì mỗi máy ảo  đơn giản chỉ  là một tập tin hoặc thư  mục, ta có thể  tạo ra máy chủ  mới bằng  cách sao chép từ  một file máy chủ   ảo hiện tại và cấu hình lại, chọn máy chủ  vật lý còn dư  tài nguyên để  đưa máy  ảo mới lên. Ta cũng có thể  chuyển các  máy   ảo   sang   một   môi   trường   cách   ly   một   cách   dễ   dàng   nên   ta   có   thể   thử  nghiệm chương trình, nâng cấp hệ  thống  ứng dụng mà không sợ   ảnh hưởng  đến tính ổn định của hệ thống hiện tại, đồng thời cho phép quản trị viên có thể  sử dụng cùng lúc nhiều hệ điều hành khác nhau. Với công cụ quản lý tập trung vCenter Server, ta sẽ theo dõi được máy chủ  nào đang quá tải, từ  đó sẽ  áp dụng chính sách là tăng tài nguyên về  CPU, RAM,   HDD cho máy chủ  ảo đó hoặc di chuyển máy ảo đang quá tải đó sang máy chủ  vật lý có cấu hình mạnh hơn, có nhiều tài nguyên nhàn rỗi hơn để chạy. Toàn bộ  quá trình trên có thể được thực hiện mà không cần phải tắt máy ảo đó. Khi có sự cố xảy ra đối với máy ảo do bị virus, lỗi hệ điều hành thì việc   khắc phục đơn giản chỉ là phục hồi lại file vmdk của máy ảo đã được backup và  chạy lại máy ảo một cách bình thường. Khi có sự cố đối với máy chủ vật lý, thì toàn bộ máy ảo trên máy vật lý sẽ  được tự động di chuyển sang máy chủ vật lý khác. 1.3. Nhược điểm của việc ảo hóa Đáng lưu ý nhất là vấn đề lưu trữ dữ liệu. Thông thường, mỗi máy ảo chỉ  sử  dụng một file vmdk( file này có thể  được chia nhỏ  tùy theo cách cài đặt) để  lưu lại toàn bộ dữ liệu trong máy ảo và một số file nhỏ khác để lưu cấu hình của   máy ảo. Do đó, nếu một trong số những tập tin này bị  lỗi hoặc bị  mất mà chưa  kịp backup thì có thể xem như máy ảo đã bị hư hoàn toàn và không thể phục hồi. Ngoài ra nếu máy chủ có cấu hình phần cứng thấp nhưng lại có một máy 
  20. ảo sử  dụng quá nhiều tài nguyên hoặc chạy quá nhiều máy ảo thì sẽ  làm chậm  toàn bộ hệ thống. 1.4. Một số hệ thống ảo hóa điển hình Ảo hóa được xây dựng dựa trên giải pháp chia một máy vật lý thành nhiều  máy con. Giải pháp này được biết đến với cái tên là Virtual Machine Monitor  (VMM) sau này được biết gọi là hypervisor. VMM cho phép tạo tách rời các máy   ảo và điều phối truy cập của các máy ảo này đến tài nguyên phần cứng. Mặc dù  cho phép sử  dụng các hệ  điều hành bất kì trên các máy  ảo nhưng trong thực tế  để đạt một kết quả và hiệu suất cao nhất thì các nhà sản xuất  vẫn giới hạn và  khuyến cáo rằng nên sử dụng một số hệ điều hành nào đó. Đó là vì các vấn đề  tương thích giữa hệ  điều hành máy  ảo với hệ  điều hành máy chủ  và hệ  điều  hành máy chủ với phần cứng. Dựa vào đặc điểm cấu trúc thì có thể phân loại ảo  hóa thành những dạng sau. 1.4.1. Kiểu ảo hóa VMM – Hypervisor Công nghệ  VMM­Hypervisor là một dạng  ảo hóa cơ  bản.Nó hoạt động  như   là một lớp phần mềm nằm ngay trên phần cứng hoặc bên dưới một hoặc   nhiều hệ  điều hành khách. Mục đích chính của nó là cung cấp các môi trường   làm việc cho các máy  ảo. Cho phép các máy  ảo hoạt động trên một phần của   phần cứng được gọi là phân vùng (partition). Các hệ điều hành của máy ảo được  cài đặt trên phân vùng này. Mỗi phân vùng sẽ  được cung cấp tập hợp các tài  nguyên phần cứng riêng của nó chẳng hạn như bộ nhớ, các chu kỳ CPU và thiết   bị. Hypervisor có trách nhiệm điều khiển và phân phối các luồn truy cập đến các   tài nguyên phần cứng [2]. Trong máy tính, một máy tính  ảo hoặc màn hình máy  ảo (a hypervisor or   virtual machine monitor­VMM), là một phần của phần mềm máy tính, phần mềm  hoặc phần cứng tạo ra và chạy các máy ảo . 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2