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

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 nào cũng cần một hệ thống máy chủ (Server) chứ không phải chỉ một vài máy tính con đơn lẻ nữa. 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 : § Application service § File service § Database service § Mail service § Ftp service § Web service § Authentication Service Thế nhưng thực tế cho ta thấy rằng các máy chủ sử dụng rất ít tài nguyên phần cứng của nó,chỉ từ 10% đến 30% cho một loại dịch vụ và phần tài nguyên còn lại thì không dùng đến,do vậy sinh ra lãn phí. Vì vậy nhu cầu thực thực tế là làm sao có thể tận dụng các phần tài nguyên còn lại đó một cách hiệu quả. Trong luận văn này chúng em sẻ trình bày về công nghệ ảo hóa để giải quyết vấn đề này. MỤC LỤC Chương 1 : Tổng Quan 1.1 : Bối cảnh . Trang 7 1.2 : Nhiệm vụ đô án Trang 8 1.3 : Cấu trúc đồ án Trang 8 Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa 2.1 : Tổng quan ảo hóa Trang 10 2.1.1 : Khái niệm ảo hóa . Trang 10 2.1.2 : Lịch sử ra đời . Trang 11 2.1.3 : Các thành phần của một hệ thống ảo hóa Trang 11 2.1.3.1 : Tài nguyên vật lý . Trang 12 2.1.3.2 : Phần mềm ảo hóa . Trang 12 2.1.3.3 : Máy ảo Trang 13 2.1.3.4 : Hệ điều hành khách Trang 13 2.2 : Các loại ảo hóa Trang 13 2.2.1: Type 1 – VMM-Hypervisor Trang 14 2.2.2: Type 2 – VMM . Trang 15 2.2.3 : Hybrid Trang 16 2.2.4 : Monolithic Hypervisor Trang 17 2.2.5 : Microkernelized Hypervisor . Trang 18 2.3 : Các lợi ích của công nghệ ảo hóa Trang 19 Chương 3 : Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống 3.1 : Công nghệ máy ảo Trang 22 3.2: Công nghệ Raid . Trang 24 3.2.1 : Khái niệm Raid . Trang 24 3.2.2 : Lịch sử ra đời và phát triển của Raid . Trang 25 3.2.3 : Các Chuẩn Raid . Trang 24 3.2.3.1 : Chuẩn Striping Trang 25 3.2.3.2 : Chuẩn Duplexing Trang 26 3.2.3.3 : Chuẩn Parity Raid Trang 26 3.2.4 : Các Loại Raid . Trang 26 3.2.4.1 : Raid level 0 . Trang 27 3.2.4.2 : Raid level 1 Trang 27 3.2.4.5 : Raid level 5 Trang 27 3.2.4.6 : Raid level 1-0 Trang 28 3.3 : Công nghệ lưu trữ mạng Sans Trang 30 3.3.1 : Công nghệ Sans Trang 30 3.3.1.1 : Định nghĩa Sans . Trang 30 3.3.1.2 : Lợi ích của Sans . Trang 30 3.3.1.3 : Các loại Sans Trang 30 3.4 : Công nghệ Hight Availability . Trang 31 3.4.1 : Yêu cầu phần cứng . Trang 31 3.4.2 : Ưu điểm . Trang 32 3.4.3 : Hạn chế Trang 32 Chương 4 : Ảo Hóa Với Vmware ESX Server 4.1 : Giới thiệu Trang 34 4.2: Cấu trúc Vmware ESX Server . Trang 34 4.2.1 : Console Operating System Trang 36 4.2.2 : Vmkernel Trang 37 4.2.3 : ESX Boot Process . Trang 37 4.2.3.1 : LILO . Trang 37 4.2.3.2 : Init Trang 38 4.2.4 : Phần cứng ảo Trang 38 4.2.5 : Tính năng của ESX Server Trang 39 4.2.5.1 : Virtual Machine File System (VMFS) . Trang 40 4.2.5.2 : Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP) Trang 40 4.2.5.3 : VMware High Availability (VMHA) Trang 40 4.2.5.4 : VMotion & Storage Vmotion Trang 42 4.2.5.5 : VMware Consolidated Backup (VCB) Trang 43 4.2.5.6 : Vcenter update Manager . Trang 44 4.2.5.7 : Distributed resource scheduler( DRS) Trang 44 4.2.5.8 : Distributed Power Manager (DPM) . Trang 45 4.2.5.9 : VMware vShere Data Recovery Trang 45 4.2.5.10 : Virtual Center (VC) & Infrastructure Client (VI Client) . Trang 45 Chương 5 : Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ 5.1 : Mục tiêu giải pháp Trang 47 5.2 : Mô hình ứng dụng Trang 47 5.3 : Yêu cầu . Trang 48 5.4 : Triển khai hệ thống Trang 48 5.4.1 : cài đặt Vmware ESX Server . Trang 48 5.4.2 : giao diện đăng nhập chính . Trang 55 5.4.3 : quản lý ESX Server với VM vSphere client . Trang 56 5.4.4 : Tạo máy ảo Trang 57 5.4.5 : Quản lý và theo dõi máy ảo Trang 62 5.4.6 : Triển khai máy chủ . Trang 64 5.4.6.1 : Domain + File Server . Trang 65 5.4.6.2 : Mail Server . Trang 66 5.4.6.3 : Web + Ftp Server Trang 70 Chương 6 : Kết Luận 6.1 : Những điều đã đạt được Trang 72 6.2 : Những hạn chế Trang 72 6.3 : Hướng phát triền . Trang 73 Tài Liệu Tham Khảo . Trang 74

doc79 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 30/06/2013 | Lượt xem: 3848 | Lượt tải: 12download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ảo hóa với vmware esx server và xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh nghiệp nhỏ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i 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. 2.2.1 : VMM - Hypervisor Công nghệ VMM-Hypervisor 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 Khi một hệ điều hành thực hiện truy xuất hoặc tương tác tài nguyên phần cứng trên hệ điều hành chủ thì công việc của một Hypervisor sẽ là: Hypervisor mô phỏng phần cứng. nó làm cho các hệ điều hành tưởng rằng mình đang sử dụng tài nguyên vật lý của hệ thống thật. Hypervisor liên lạc với các trình điều khiển thiết bị Các trình điều khiển thiết bị phần cứng liên lạc trực tiếp đến phần cứng vật lý. Hình 2.3 : cấu trúc của kiểu ảo hóa Vmm Hypervisor Trong mô hình này trình điều khiển phần cứng liên lạc trực tiếp với các thiết bị phần cứng mà không phải qua bất kì trung gian nào nên nó mang lại một hiệu suất cao nhất về sử dụng tài nguyên phần cứng. Một vài sản phẩm đang sử dụng dạng này là Microsoft Hyper-V, Citrix Xenserver, Vmware ESX server. 2.2.2: Virtual Machine Monitor(VMM) VMM là một loại ảo hóa hoạt động như một phần mềm chạy trên một hệ điều hành chủ khác. Nghĩa là để tương tác với tài nguyên phần cứng nó phải liên lạc thông qua hệ điều hành chủ.các sản phẩm điển hình cho kiểu ảo hóa này là VMware Server,Microsoft Virtual PC, máy ảo Java . Mối liên lạc giữa phần cứng và trình điều khiển thiết bị trên hệ điều hành trong kiểu ảo hóa VMM được mô tả như sau như sau: Bước đầu tiên mô phỏng phần cứng. Lớp ảo hóa hypervisor sẽ tạo ra một phân vùng trên ổ đĩa cho các máy ảo. Phân vùng này bao gồm các phần cứng ảo như ổ đĩa, bộ nhớ…. Hypervisor Xây dựng mối liên lạc giữa lớp ảo hóa với hệ điều hành. Khi một máy ảo truy xuất tài nguyên thì lớp hypervisor sẽ thay thế máy ảo đó gởi các yêu cầu tới hệ điều hành máy chủ để yêu cầu thực hiện, Khi Hệ điều hành nhận được các yêu cầu này. Nó liện lạc với trình điều khiển thiết bị phần cứng. Các trình điều khiển thiết bị phần cứng liện lạc đến các phần cứng trên máy thực. Quá trình này sẽ xảy ra ngược lại khi có các trả lời từ các phần cứng đến hệ điều hành chủ. Hình 2.4 : Cấu trúc của kiểu ảo hóa Vmm 2.2.3 : 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 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. Khi một trong hệ điều hành máy chủ hoặc một máy chủ ảo cần xử lý tác vụ thì CPU sẽ phục vụ nhu cầu cho hệ điều hành máy chủ hoặc máy chủ ảo tương ứng. Lý do khiến Hyrbird nhanh hơn là lớp ảo hóa chạy trong trong chế độ hạt nhân (chạy song song với hệ điều hành) trái với Virtual Machine Monitor với lớp ảo hóa chạy trong trong chế độ người dùng (chạy như một ứng dụng cài trên hệ điều hành). Phương pháp ảo hóa Hybird được sử dụng trong hai sản phẩm ảo hóa phổ biến của là Microsoft Virtual PC 2007 và Microsoft Virtual Server 2005 R2 . Hình 2.5 : kiến trúc ảo hóa Hybrid 2.2.4 : Monolithic Hypervisor Monolithic Hypervisor là một hệ điều hành máy chủ.Nó chứa những trình điều khiển (Driver) hoạt động phần cứng trong lớp Hypervisor để truy cập tài nguyên phần cứng bên dưới.khi Các hệ điều hành chạy trên các máy ảo truy cập phần cứng thì sẽ thông qua lớp trình điều khiển thiết bị của lớp hypervisor. Mô hình này mang lại hiệu cao, nhưng cũng giống như bất kì các giải pháp khác bên mặt ưu điểm thì nó cũng còn có nhiều điểm yếu .Vì nếu lớp trình điều khiển thiết bị phần cứng của nó bị hư hỏng hay xuất hiện lỗi thì các máy ảo cài trên nó đều bị ảnh hưởng và nguy hại. Thêm vào đó là thị trường phần cứng ngày nay rất đa dạn,nhiều loại và do nhiều nhà cung cấp khác nhau nên trình điều khiển của Hypervisor trong loại ảo hóa này có thể sẽ không thể hỗ trợ điều khiển hoạt động của phần cứng này một cách đúng đắn và hiệu suất chắc chắn cũng sẽ không được như mong đợi. Một trình điều khiển không thể nào có thể điều khiển tốt hoạt động của tất cả các thiết bị nên nó cũng có những thiết bị phần cứng không hỗ trợ. Những điều này cho thấy rằng việc phụ thuộc quá nhiều vào các loại thiết bị dẫn tới sự hạn chế việc phát triển công nghệ này. Hình 2.6 : Kiến trúc Monolithic Hypervisor 2.2.5 : Microkernelized Hypervisor Microkernelized Hypervisor là một kiểu ảo hóa giống như Monolithic Hyperviso. Điểm khác biệt giữa hai loại này là trong Microkernelized trình điều khiển thiết bị phần cứng bên dưới được cài trên một máy ảo và được gọi là trình điều khiển chính,trình điều khiển chính này tạo và quản lý các trình điều khiển con cho các máy ảo. Khi máy ảo có nhu cầu liên lạc với phần cứng thì trình điều khiển con sẽ liên lạc với trình điều khiển chính và trình điều khiển chính này sẽ chuyển yêu cầu xuốn lớp Hypervisor để liên lạc với phần cứng. Tiêu biểu cho ứng dụng loại ảo hóa này là Windows Server 2008 Hyper-V. Hình 2.7 : Kiến trúc Microkernelized Hypervisor 2.3. Các lợi ích của ảo hóa . 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.Vì 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. 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 mộ lỗi hệ điều hành nào đó thì việc phục hồi đon 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 năng 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 sang 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 sang 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 : Chương 3 : Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống 3.1 :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 chạy nhiều máy ảo trên một máy tính vật lý. Mỗi máy ảo có một hệ điều hành máy 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. Vì chỉ là một tập tin được phân vùng trên ổ đĩa nên việc di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác là rất dễ dàng và không cần quan tâm đến vấn đề tương thích phần cứng hay ảnh hưởng tới máy chủ. . Hình 3.1 : sơ đồ truy cập tài nguyên phần cứng của các máy ảo. Trong kiến trúc của một bộ xử lý ảo hóa được chia thành 4 lớp . Lớp 0 là lớp có quyền cao nhất có thể truy cập và can thiệp sâu nhất đến tài nguyên phần cứng. Lớp 0 thường là các hệ điều hành chủ được cài trên chính máy chủ. Lớp 1 là lớp ảo hóa Hypervisor. Lớp này dùng đề quản lý và phân phối tài nguyên đến các máy ảo. Lớp 2 là các hệ điều hành khách chạy trên các máy ảo. Để truy cập tài nguyên phần cứng nó phải liên lạc với lớp ảo hóa và phải qua hệ điều hành máy chủ . Lớp có quyền can thiệp thấp nhất đến tài nguyên là lớp 3. Đây là các ứng dụng hoạt động trên các máy ảo. Trong các hệ thống máy tính lớn dùng để xử lý các ứng dụng thương mại và khoa học( mainframe), hệ điều hành chạy trên phần cứng máy thực ở chế độ ưu tiên vì chỉ có hệ điều hành chủ mới được phép sửa đổi và can thiệp vào phần cứng bên dưới nó. Còn máy ảo làm việc ở chế độ giới hạn vì phần cứng mà nó nhìn thấy chỉ là các thiết bị ảo . Khi máy ảo yêu cầu các lệnh hoặc tiến trình thông thường thì hệ điều hành chủ sẽ chuyển tiếp chúng đến bô xử lý để thực thi trực tiếp, còn đối với các lệnh hoặc các tiến trình đặc biệt nhạy cảm can thiệp sâu đến phần cứng bên dưới sẽ bị chặn lại vì có thể làm ảnh hưởng tới hệ thống và máy ảo còn lại. Hệ điều hành chủ sẽ thực thi lệnh với bộ xử lý trên máy thực rồi sau đó mô phỏng kết quả rồi trả về cho máy ảo. Đây là cơ chế nhằm cách ly máy ảo với máy thực để đảm bảo an toàn hệ thống. 3.2 : Công nghệ Raid 3.2.1 : khái niệm 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 dùng Raid được mà là do chi phí đầu tư khá tốn kém nên chỉ ở các hệ thống lớn đòi hỏi độ an toàn cho dữ liệu phải cao mới sử dụng. 3.2.2 Lịch sử ra đời và phát triển Raid Công nghệ Raid bắt nguồn từ những ý tưởng gom những dung lượng nhỏ còn trống ở nhiều ổ cứng để tạo một ổ cứng có dung lượng lớn hơn.Ngày 30-5-1978 Norman Ken Ouchi tại IBM đã nhận được giải thưởng bằng sáng chế với chủ đề “System for recovering data stored in failed memory unit” .Chủ đề này nói về cách hoạt động ghi song song,ánh xạ và ghép đôi mà ngày nay được ứng dụng trong các loại Raid.Sau nhiều năm nghiên cứu thì tại viện nghiên cứu Berkeley , David A Patterson , Garth A Gibson và Randy Katz đã đưa ra định nghĩa vể Raid và các ứng dụng của nó. Vào tháng 6/1988 , trong một hội nghị SIGMOD , RAID chính thức được công bố là từ viết tắt của “Redundant Arrays of inexpensive Disks” và cũng từ ngày này trở đi , khái niệm về RAID được xuất hiện 3.2.3 : Các chuẩn Raid Các chuẩn RAID là các công nghệ lưu trữ , phân tách dữ liệu được sử dụng trong RAID Các loại RAID hay còn gọi là cấp độ RAID là những chế độ RAID được ứng dụng dựa trên các công nghệ của những chuẩn RAID Các chuẩn RAID đang nghiên cứu và phát triển hiện nay : 3.2.3.1 : Striping (còn gọi là Song Hành) , là một trong những chuẩn RAID mang lại hiệu năng cao nhất , nó giúp ta tăng tốc độ truy cập lên tối đa bằng cách ghi song song dữ liệu lên các ổ đĩa này . Kỹ thuật này sẽ chia các tập tin dữ liệu ra và ghi đồng thời lên ổ đĩa cứng trong cùng một thời gian . Và khi đọc thì cũng đọc cùng lúc trên tất cả các ổ đĩa làm cho tốc độ đọc cao , mang lại hiệu suất cao. Hình 3.2 : Sơ đồ hoạt động của chuẩn Striping 3.2.3.2 :Duplexing Còn gọi là chuẩn Ghép Đôi . Đây là chuẩn mở rộng của ánh xạ . Dữ liệu cũng được ghi trên hai ổ cứng nhưng phải có hai bộ điều khiển RAID kết nối với hai đĩa cứng . Chi phí cho kĩ thuật này tốn kém hơn vì phải sử dụng hai bộ điều khiển và dung lượng lưu trữ thật sự chỉ bằng một nửa dung lượng của các ổ đĩa. Hình 3.3 : Sơ đồ hoạt động của chuẩn Duplexing 3.2.3.3 chuẩn Parity RAID : Đây là phương pháp bảo vệ an toàn cho dữ liệu , nó sử dụng các thông tin mang tính chẵn lẻ bằng cách lưu giữ một con số nhị phân 0 hoặc 1 cho biết tổng các bit trong gói tin là chẵn hay lẻ . Nếu dùng chuẩn này thì lợi ích lớn nhất của nó là không yêu cầu hệ thống RAID bớt đi một phần dung lượng để lưu trữ dữ liệu . Nhưng khuyết điểm của nó là phải yêu cầu hệ thống có một phần cứng thật mạnh 3.2.4 :Các loại Raid. : RAID level 0 Sử dụng chuẩn gi song hành để ghi dữ liệu lên ổ đĩa.Vì thế tốc độ của chuẩn này thì nhanh và ít tốn kém vì chỉ dùng một thiết bị điều khiển Raid.Nhược điểm của nó là không bảo đảm an toàn dữ liệu.Khi một ổ cứng bị lỗi thì dữ liệu trên các ổ cứng còn lại sẽ không sử dụng được.Không thể thay nóng ổ cứng vì nếu mất một ổ cứng thì toàn bộ dữ liệu sẽ không sử dụng được.Raid 0 đòi hỏi ít nhất hai ổ đĩa và dung lượng là tổng dung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB thì Raid 0 sẽ tạo thành một ổ đĩa 160GB. Hình 3.4 : sơ đồ hoạt động của Raid level 0 3.2.4.2 : RAID level 1 : Sử dụng chuẩn ánh xạ hay ghép đôi để ghi dữ liệu lên các ổ đĩa.Tốc độ truy xuất dữ liệu bình thường như đối với một ổ đĩa đơn.Ưu điểm của Raid 1 là tính an toàn dữ liệu cao,vì dữ liệu được sao chép và lưu trữ trên hai ổ đĩa khác nhau.Khi một ổ đĩa hỏng thì ổ đĩa thứ hai sẽ hoạt động và dữ liệu được đảm bảo an toàn.Có thể thay nóng một ổ cứng bị hỏng.Công nghệ này cũng đòi hỏi ít nhất hai ổ cứng,và dung lượng sau khi Raid 1 là một nửa tổng dung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB sau khi Raid 1 sẽ tạo thành 1 ổ đĩa 80GB và một ổ dự phòng. Hình 3.5 : sơ đồ hoạt động của Raid 1 3.2.4.5 :RAID level 5 : Đây là loại Raid phổ biến nhất hiện nay vì tốc độ nhanh và độ an toàn dữ liệu cao vì sử dụng kết hợp chuẩn ghi song hành và kiểm tra tính chẳn lẽ (parity) của dữ liệu để ghi lên ổ đĩa. Quá trình ghi và kiểm tra chẵn lẻ là khá phức tạp nên có thể hình dung theo hai quy luật là Nếu tổng số bits nhiều nhất là số lẻ thì parity là bit 1 .Nếu tổng số bits nhiều nhất là số chẳn thì parity là bit 0.Theo ví dụ hình 3.6 bên dưới nếu dữ liệu ghi vào đĩa 1 và đĩa 2 lần lượt là 1-0.Tổng số bit là 1 nên parity sẽ là 1.Vậy dữ liệu ghi trên 3 đĩa lúc này là 1-0-1.Nếu đĩa 1 bị hư hỏng thì dữ liệu lúc này sẽ là -0-1 và dựa vào quy luật trên ta có thể suy ra dữ liệu trên ổ đĩa 1 là bit 1.Tương tự nếu ổ đĩa thứ hai bị hư thì dữ liệu sẽ là 1- -1 và dựa vào quy luật trên ta có thể suy ra bit trong ổ đĩa thứ hai là bit 0. Ta có thể thấy dữ liệu có thể được lấy lại một cách nhanh chóng.Tuy nhiên để đầu tư cho phương pháp này thì khá tốn kém.Nó yêu cầu ít nhất ba ổ đĩa và dung lượng ổ đĩa tạo thành là tổng dung lượng Raid trừ đi một đĩa. Hình 3.6 : Sơ đồ hoạt động của Raid 5 3.2.4.6 : RAID level 1+0 Đây cũng là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay vì tính năng chạy nhanh hơn và độ an toàn cao do sử dụng kết hợp cả chuẩn song hành và chuẩn ánh xạ.Nó yêu cầu ít nhất 4 ổ cứng và chia thành 2 cặp.Mỗi cặp sẽ được cấu hình Raid 0 để tăng tốc đọc ghi dữ liệu .Và 2 ồ đĩa sau khi thực hiện Raid 0 sẽ được cấu hình Raid 1 với nhau đề đảm bảo an toàn dữ liệu.Điều này cho thấy là chi phí cho loại này cũng rất cao.Tổng dung lượng của ổ đĩa sau khi Raid 1-0 sẽ là một nửa tổng dung lượng Raid của các ổ cứng. Hình 3.7 : sơ đồ hoạt động của Raid 1-0 3.3 : Công nghệ lưu trữ mạng SAN Công nghệ lưu trữ mạng cục bộ SAN (Storage Area Network ) là một hệ thống được được thiết kế cho việc thêm các các ổ đĩa lưu trữ cho một hệ thống máy chủ một cách dễ dàng như ổ đĩa cứng,hoặc băng từ .Công nghệ nảy cho phép người dùng kết nối từ xa đến các thiết bị lưu trữ trên mạng vì thế nên nó dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thông qua quá trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị như máy chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có.Trong ảo hóa công nghệ lưu trữ mạng được dùng làm trung tâm của dữ liệu và cũng có thể làm nơi chứa các máy ảo khi cần thiết.Nó hỗ trợ các máy chủ có thể lấy dữ liệu từ nó để khởi động. SAN cũng có thể được thiết kế tích hợp các tính năng lưu trữ và cho phép nhiều máy chủ cùng lưu trữ trên nó.Ngoài ra một ưu điểm nổi trội của nó là phục hồi dữ liệu một cách nhanh chóng bằng cách thay nóng một thiết bị bị lỗi.Từ đó cho thấy SAN là một thành phần không thể thiếu trong một hệ thống lớn. 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 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 Infrastructure hoặc VMware ESX Server. 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 lưu trữ mạng SAN để kết nối hai hệ thống. 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 ảo nằm trên hệ thống máy chủ gặp trục trặc cần phải khởi động lại. 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 tin cậy của sản phẩm ESX server được người dùng đánh giá cao. 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 ảnh hưởng tới sự hoạt động của các máy ảo như là 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 Giao diện truy cập trực tiếp(Direct console access) Truy cập bằng Telnet và ssh Giao diện Web (Web interface) 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 là safe mode hoặc command prompt. Hệ thống Esx mặc định runlevel là 3 . 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 multi-processing (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 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 Infrastructure hoặc VMware ESX Server. 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 lưu trữ mạng SAN để kết nối hai hệ thống. 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 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. 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 ảo nằm trên hệ thống máy chủ gặp trục trặc cần phải khởi động lại. 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. Hình 4.8 : Mô hình hoạt động của VMware Consolidated Backup Bước 1 : VCB thực hiện ghi lại các cấu hình và dữ liệu trên các máy ảo ra ổ đĩa. Bước 2 :VCB đưa các tập tin sao lưu dự phòng này lên một máy chủ hoặc một máy ảo có chức năng và nhiệm vụ lưu trữ. Bước 3 :Máy chủ hoặc máy ảo có nhiệm vụ lưu trữ sẽ sao lưu các tập tin dự phòng này ra ổ đĩa hoặc băng từ để thuận tiện cho việc sao lưu lần tiếp theo và phục hồi nếu có lỗi. 4.2.5.6 : Vcenter update Manager Quản lý nâng cấp(Update Manager) là một tính năng mới đi kèm với Virtual Center và ESX Server. Có thể thực hiện các nâng cấp ESX Server, các nâng cấp của hệ điều hành Windows và Linux đối với máy ảo để vá lỗi cho các hệ thống này. Để thực hiện các nâng cấp ESX Server. Có thể dùng kết hợp với công nghệ Vmonitor để thực hiện update mà không ảnh hưởng đến kết nối với người dùng. 4.2.5.7 :Phân phối tài nguyên theo lịch trình (Distributed resource scheduler( DRS) DRS về cơ bản là một hệ thống lập lịch trình tài nguyên và cân bằng tải của các máy chủ ESX. Khi tài nguyên trên một máy chủ Esx trở nên thiếu thốn và không thể đáp ứng cho nhu cầu hoạt động của máy ảo thì hệ thống phân phối sẽ tìm một máy chủ Esx khác còn nhiều tài nguyên đáp ứng hơn và chuyển máy ảo sang đó bằng công nghệ Vmonitor đề không bị ngắt kết nối với người dùng. Và cứ tuần hoàn như vậy thì hệ thống sẽ tận dụng được tối đa năng suất hoạt động của nó. Hình 4.9 : mô hình hoạt động của DRS 4.2.5.8 : Quản lý phân phối điện năng (Distributed Power Manager (DPM)) Quản lý phân phối điện năng cũng là một phần của hệ thống quản lý phân phối tài nguyên. Nếu nó thấy các máy chủ còn quá nhiều tài nguyên chưa sử dụng thì nó sẻ dồn các máy ảo về máy chủ này để khi một máy chủ không còn máy ảo nào hoạt động trên nó nữa thì trình quàn lý phân phối điện năng sẽ tắt máy chủ này để tiết kiệm điện. 4.2.5.9 VMware vShere Data Recovery Khôi phục dữ liệu (Data Recovery)Một trong những tính năng mới trong các máy chủ Esx. Backup dự phòng và tránh backup những phần đã backup nhằm tiết kiệm không gian lưu trữ. Hình 4.10 : Mô hình hoạt động của VMware vsphere data recovery 4.2.5.10 Virtual Center (VC) và VMware vSphere Client VMware vSphere Client và Virtual Center cũng là một tính năng tiên tiến của máy chủ ESX . Nó cung cấp nhiều công cụ quản lý từ xa đối với các máy chủ Esx. Hình 4.11 : mô hình hoạt động của VirtualCenter Manager Chương 5 : Xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh ngiệp nhỏ. 5.1.Mục tiêu của giải pháp Xây dựng hệ thống ảo hóa trên một server chủ nhằm Tiết kiệm chí phí đầu tư mua nhiều server cùng lúc Tiết kiệm không gian đặt server trên tủ rack cũng như không gian phòng chứa Tiết kiệm điện năng,hệ thống làm mát và cable . Quản lý đơn giản và tập trung trên một server vật lý duy nhất Dễ dàng triển khai,nâng cấp và backup hệ thống. 5.2 : Mô hình Hình 5.1 : mô hình triển khai hệ thống. 5.3 : Yêu cầu . Một server cấu hình tương đối mạnh .trong mô hình này server dùng là IBM 3850 M2 với cpu core 8 cpu intel (R) xeon (R) cpu E7310 @ 1.6GHz.4 GB Ram ,HDD 140 GB hỗ trợ raid 1… Một số phần mềm yêu cầu như esx server 4.0,Vmware vSphere client ,window server 2003,Mail MDeamon Server và một số ứng dụng khác để thực hiện triển khai domain ,mail server và web server. 5.4 : Triển khai hệ thống 5.4.1 . Cài đặt Vmware ESX Server Sau khi cho đĩa cài đặt vmware ESX Server vào server để cài đặt thì Hộp thoại cài đặt esx server 4.0 xuất hiện. Hình 5.2 : Hộp thoại cài đặt Esx Server Khi esx tự động tải các file cấu hình cài đặt hoàn tất thì hộp thoại cài đặt hiện ra. Hình 5.3 :Bắt đầu quá trình cài đặt Chọn Next và hộp thoại chọn ngôn ngữ bàn phím xuất hiện. Hình 5.4 : Hộp thoại lựu chọn ngôn ngữ bàn phím Chọn ngôn ngữ là English rồi chọn Next. Hình 5.5 : hộp thoại chọn kết nối chuột. Hộp thoại chọn thiết bị Mouse xuất hiện ta chọn loại mouse đang sử dụng hoặc để mặc định cho hệ điều hành tự nhận,chọn Next. Hình 5.6 : hộp thoại cảnh báo mất dữ liệu trên ổ cứng Hộp thoại cảnh báo mất dữ liệu trên đĩa cứng khi tiến hành cài đặt ,nếu không có vấn đề gì về dữ liệu thì chọn yes để tiếp tục cài đặt . Hỉnh 5.7:Quá trình tải các file cần thiết cho việc cài đặt Hình 5.8 : Hộp thoại thỏa thuận các yêu cầu từ nhà sản xuất Đồng ý với các thỏa thuận bản quyền,check vào ô I accept the terms of license agreement và chọn Next. Hình 5.9 : Hộp thoại cầu hình địa chỉ mạng. Hộp thoại cấu hình địa chỉ ip cho card mạng .điền thông số ip Address,Subnet Mask và Gateway rồi chọn Next. Hình 5.10 : Hộp thoại chọn cấu hình tiêu chuẩn hay nâng cao Hộp thoại lựa chọn cấu hình tiêu chuẩn hay thêm các chức năng nâng cao rồi chọn Next. Hình 5.11 : hộp thoại chọn múi giờ. Hộp thoại chọn múi giờ xuất hiện,chọn vị trí thích hợp rồi chọn Next Hình 5.12 : hộp thoại chọn ngày tháng Hộp thoại chọn ngày tháng xuất hiện,chọn giá trị thích hợp rồi chọn next. Hình 5.13 : hộp thoại nhập password người quản trị. Hộp thoại yêu cầu nhập password để đang nhập và Esx server .nhập password rồi chọn Next. Hình 5.14 : hộp thoại xem lại cấu hình vừa tạo Hộp thoại xem lại các cấu hình vừa chọn ,nếu đã đồng ý với cấu hình này thì chọn Next để tiến hành cài đặt. Hình 5.15 : quá trình cài hệ điều hành Esx bắt đầu Hộp thoại bắt đầu cài đặt.khi cài đặt xong chọn finish để hoàn tất. 5.4.2 : Giao diện đăng nhập chính. Khi hoàn tất quá trình cài đặt Esx server hệ thống sẽ khởi động lại ,và lúc này ta đăng nhập vào Esx server với tài khoản mặc định là root và password vừa tạo lúc nãy. Hình 5.16 :giao diện đăng nhập chính Hệ điều hành máy chủ Esx server sử dụng Kernel là linux nên giao diện khi đăng nhập vào hệ điều hành sẽ là giao diện linux.trong giao diện này người quản trị có thể thực hiện các thao tác bật tắt các dịch vụ …nói chung là các lệnh của nó cũng tương đương giống với linux. 5.4.3 : Quản lý từ xa bằng VM vSphere client Chúng ta có thể tải phần mềm VM vSphere client từ trang chủ vmware.com và tiến hành cài đặt như một phần mềm bình thường và chú ý rằng kết nối mạng giữa máy tính cài phần mềm client này và máy chủ esx server luôn thông suốt. Khi cài đặt xong thì khi start chương trình vsphere client thì giao diện của nó hiện lên.lúc này ta điền địa chỉ ip của máy chủ khi máy chủ esx và máy client ở trong cùng một mạng.nếu không cùng một mạng mà muốn truy cập và Esx server từ xa thì phải đăng kí một host name với ip trỏ về địa chỉ của máy Esx server và phải mở một số port trên modem. Hình 5.17 : chương trình Vsphere Client Khi đã kết nối thành công đến Esx Server thì ta có thể thao tác trên máy chủ Esx Server.thực ra đây mới là giao diện làm việc chính của người quản trị,giao diện linux chỉ sử dụng để khắc phục các sự cố hoặc bật tắt một số dịch vụ hoặc ứng dụng nào đó.với vSphere client ta có thể khởi tạo ,cấu hình và theo dõi hoạt động của các máy ảo một cách linh hoạt và tập trung.Việc này rất dễ dàng cho quản lý tập trung và triển khai các máy ảo một cách nhanh chóng. Hình 5.18 : giao diện kết nối Esx Server 5.4.4 : khởi tạo máy ảo Trong giao diện kết nối của vSphere client để tạo một máy ảo thì hết sức đơn giản.nhấp chuột phải vào địa chỉ của Esx Server và chọn New Virtual Machine. Hình 5.19 : khởi tạo máy ảo Một hộp thoại xuất hiện đòi hỏi bạn chọn kiểu cấu hình điển hình hay tùy chọn các kiểu cấu hình theo yêu cầu của bạn.chọn typical rồi chọn Next. Hình 5.20 : hộp thoại chọn kiểu cấu hình Hộp thoại yêu cầu nhập tên của máy ảo mà bạn đang tạo.tên này sẽ hiển thị trên giao diện của vSphere client khi truy cập vào máy chủ Esx Server.Nhập tên tùy ý rồi chọn Next. Hình 5.21 : hộp thoại đặt tên server Hộp thoại yêu cầu bạn chọn nơi lưu trữ dữ liệu của bạn.thường thì ta chọn ổ đĩa cứng mặc định.Chọn Next Hình 5.22 : hộp thoại chọn nơi lưu trữ Một hộp thoại lựu chọn hệ điều hành mà bạn sẽ cài đặt trên máy ảo.chọn một hệ điều hành tương ứng rồi chọn Next. Hình 5.23 : hộp thoại chọn hệ điều hành Hộp thoại yêu cầu phân chia ổ đĩa cứng xuất hiện cho phép bạn cấp cho máy ảo của bạn một dung lượng ổ cứng nhất định trên ổ cứng của máy chủ Esx Server.tùy nhu cầu làm việc và lưu trữ mà bạn chọn dung lượng cho thích hợp.chọn Next Hình 5.24 : hộp thoại chọn dung lượng ổ cứng Hộp thoại tổng quan các cấu hình lựu chọn mà bạn đã thiết lập.mặc định máy Esx Server sẽ cấp cho các máy ảo một lượng ram nhất định.bạn có thể tăng thêm hoặc giảm bớt nhưng tốt nhất là hãy để mặc định cho Esx server tự điều chỉnh.Chọn OK để xác nhận quá trình thiết lập hoàn tất . Hình 5.25 : hộp thoại cấu hình đã chọn Như vậy đã tạo xong một máy ảo.để cho máy ảo này hoạt động thì cần cài đặt hệ điều hành và các ứng dụng cho nó. Hình 5.26 : máy ảo đã được cấu hình xong Click chuột phải vào tên máy ảo vừa tạo và chọn power.ta sẽ thấy rằng ở đây có nhiều lựa chọn để quản lý các máy ảo từ xa rất dễ dàng .để khởi động máy ảo chọn power on. Hình 5.27: khởi động máy ảo Máy ảo được khởi động sẽ bắt đầu quá trình tìm kiếm các file khởi động vì chưa có hệ điều hành nên máy ảo chưa thể khởi động được.để cài đặt hệ điều hành vào máy ảo thì có thể cho đĩa vào ổ cd/dvd driver trên máy chủ Esx server ,hoặc có thể cài bằng các file ISO trên chính máy mà bạn đang sử dụng phần mềm quản lý Vsphere client bằng cách chọn connect ISO image on local disk.sau khi chọn bấm tổ hợp phím ctrl+alt+del để khởi động lại máy ảo.lúc này việc cài hệ điều hành sẽ giống như lúc cài đặt bình thường. Hình 5.28 : kết nối với image hệ điều hành 5.4.5 : Quản lý và theo dõi các máy ảo . Summary : cho phép theo dõi tổng quát quá trình sử dụng tài nguyên trên máy chủ như xung nhịp cpu,bộ nhớ ram,ổ cứng lưu trữ. Hình 5.29 : tổng quan hệ thống Virtual Machine : cho phép theo dõi và so sánh cụ thể hoạt động và hiệu suất sử dụng tài nguyên máy chủ của từng máy ảo. Hình 5.30: hoạt động của máy ảo Resource allocation :cho phép theo dõi quá trình phân phối tài nguyên của máy chủ Esx server đền từng máy ảo. Hình 5.31 : quá trình phân phối tài nguyên tới các máy ảo Performance : biểu đồ biểu diễn các xung nhịp cpu qua từng thời gian khác nhau.cho phép so sánh hiệu suất qua từng giai đoạn. Hình 5.32 : sơ đồ quá trình hoạt động của CPU Configuration : cho phép theo dõi tình trạng các thiết bị phần cứng xem có thiết bị nào bị lỗi hay hư hỏng không.nếu có dấu hiệu bất thường thì hệ thống sẽ hiển thị các bảng thông báo alert hoặc warning đến người sử dụng. Hình 5.33 : tình trạng phần cứng 5.4.6 : triển khai các máy chủ cho hệ thống. Tiến hành thiết lập phần cứng và hệ điều hành cho 3 máy ảo nhằm xây dựng 3 server chính cho hệ thống đó là domain controller server,mail server,web + ftp server.đặt tên như theo hình bên dưới.sau khi cài đặt xong hệ điều hành window 2003 enterprise cho từng máy thì tiến hành nâng cấp các máy ảo thành các server ứng dụng . Hình 5.34 : các server sẽ triển khai trên Esx server 5.4.6.1 : Domain controller + File server : trong máy ảo này ta đặt địa chỉ ip tĩnh là 192.168.101.244 và tiến hành lệnh dcpromo để thực hiện quá trình lên domain.quá trình cài đặt domain và dịch vụ dns ,dhcp như bình thường.khi hoàn tất máy ảo này sẽ đảm hận vai trò domain cung cấp quyền truy cập cho các user,cung cấp địa chỉ ip và các dịch vụ phân giải dns để user có thể ra mạng ngoài. Hỉnh 5.35 : server đã lên domain Trong môi trường domain ta tạo các user là user1 và user2 và thực hiện chia sẻ file và phân chia quyền user trên thư mục chia sẻ này. Hỉnh 5.36 : tạo user trong domain Hình 5.37 : phân quyền user trên thư mục chia sẻ 5.4.6.2 : Mail Server : để cài đặt một mail server thì trước hết phải cài các component hỗ trợ .vào control panel -> add/remove program-> add/remove window component.chọn cài đặt thêm dịch vụ SMTP Service . Hình 5.38 : cài đặt các component cần thiết Sau khi cài các component bổ xung hoàn tất ta tiến hành cài đặt mail Mdeamon làm mail server .Quá trình cài đặt bình thường đến khi hoàn tất. Hình 5.39 : giao diện Mdeamon Mail Server Trên mail server tạo các tài khoảng cho người dùng ví dụ như là user1 và user2,vannv ở đây là mail admin trong lúc cài đặt đã khởi tạo. Hình 5.40 : tạo người dùng trong máy chủ mail Để mail server có thể liên lạc với internet bên ngoài thì cần đăng kí một domain name và trỏ ip về mail server .ở đây dùng domain miễn phí trên no-ip.com và dùng tên domain là cnaohoa.no-ip.info. Hình 5.41 : cài đặt domain Để kiểm tra quá trình gởi và nhận thư .từ một máy tính của user1 gõ vào trình duyệt web địa chỉ ở đây port 3000 là port của webclient của Mdeamon mail server.đăng nhập bằng tài khoảng user1 và tiến hành gởi mail cho user2 và một tài khoảng mail khác ngoài internet để kiểm tra quá trình kết nối. Hình 5.42 : Gởi mail từ user1 Tại máy của user2 gõ vào trình duyệt web địa chỉ và đăng nhập bằng tài khoảng user2 kiểm tra thư. Hỉnh 5.42 : kiểm tra thư tại user2 Ta thấy user2 đã nhận được thư của user1 .tiếp tục kiểm tra tài khoảng mail ở ngoài internet. Hình 5.43 : kiểm tra mail với tài khoản Mail ngoài internet Ta cũng thấy rằng tài khoảng vannv@5sjsc.com. Đã nhận được mail do user1@cnaohoa.no-ip.info gởi tới. 5.4.6.3 : Web + Ftp server : để dựng web server và ftp server thì ta phải cài đặt thêm phần bổ trợ là IIS service.vào control panel chọn add/remove program chọn tiếp add/remove window component. Hình 5.44 : cài đặt các component cần thiết Trong phần internet information services IIS chọn details Hình 5.45 : chọn các component Check vào ô file transfer protocol ftp service và world wide web service và chọn ok để tiến hành cài đặt các component này. Hình 5.46 :kiểm tra Ftp server Hỉnh 5.47 : kiểm tra Web server Chương 6 : Kết luận . 6.1: Kết quả đạt được Về cơ bản đồ án Công Nghệ Ảo Hóa đã được hoàn thành và đã thực hiện được các mục tiêu đề ra. Về lý thuyết : Trình bày chi tiết về vấn đề công nghệ ảo hóa hiện nay và sản phẩm ảo hóa ESX Server của Vmware. Nắm được những kiến thức về công nghệ ảo hóa và những công nghệ liên quan có chức năng hỗ trợ như Raid,San,High Availability…. Nắm được thành phần,cấu trúc và chức năng từng phần của hệ thống ảo hóa. Nắm được các lợi ích khi ứng dụng mô hình ảo hóa vào trong thực tế như tiết kiệm chi phí,tăng hiệu suất,dễ quản lý,…. Bên cạnh đó trong quá trình tìm hiểu công nghệ ảo hóa nảy chúng em cũng biết thêm được nhiều kiến thức thực tiễn bổ ích khác như biết thêm về các hệ thống server,các thiết bị mạng… Về thực nghiệm Hoàn thành triển khai hệ thống ứng dụng ảo hóa và cài đặt các server ứng dụng trên hệ thống này. 6.2 : Những hạn chế Do còn nhiều hạn chế về thời gian,vật chất và một số điều kiện khách quan khác nên bên cạnh những vấn đề đã đạt được thì đồ án công nghệ ảo hóa còn một số hạn chế và một số điều chưa thực hiện được. Chưa trình bày demo hết được những tính năng cấp cao của Vmware do các vấn để đòi hỏi về licience và nhiều máy chủ ESX Server. Chưa cấu hình các tính năng ưu việt của vmware như HA ,Vmmonitor, 6.3 : Hướng phát triển Trong phạm vi một luận văn tốt nghiệp, luận văn cơ bản đã đạt được các yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên, các kết quả còn khá khiêm tốn do hạn chế về thời gian và khả năng hạn chế của 2 thành viên. Trong thời gian tới, nếu có điều kiện, luận văn sẽ cố gắng phát triển thêm những nội dung sau: Ngiên cứu và triển khai đầy đủ các tính năng tiện ích của ESX Server. Xây dựng mô hình ứng dụng đầy đủ hơn và có thể phát triển cho một doanh nghiệp lớn có nhiều server. Tài liệu tham khảo [1] Ron Oglesby and Scott Herold (2005) VMware ESXServer Advanced Technical Design Guide . Brian Madden Publishing [2] ScottLowe (2009 )Mastering VMware vSphere 4. Wiley Publishing [3] Palo Alto (2006) vi3_301_201_installation_guide. VMware Publishing [4] Palo Alto (2009) Fibre Channel SAN Configuration Guide. VMware Publishing [5] Palo Alto (2010) vsp_41_esxi_i_get_start. VMware Publishing [6] Palo Alto (2008) VMware Infrastructure Brochure. VMware Publishing [7] WHITE PAPER (2010)VMware_Virtual_Hardware.Vmware [8] [9] [10] [11] [12] [13]

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docdmthangds30120303_3.doc
Luận văn liên quan