Tóm tắt luận văn Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Hà Quang Chiến Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin Chuyênngành: Khoa học máy tính Mãsố: 60.48.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2012 Luậnvănđượchoànthànhtại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Ngườihướngdẫnkhoahọc.: PGS. TS Huỳnh Quyết Thắng Phảnbiện 1: ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Phảnbiện 2: …………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… LuậnvănsẽđượcbảovệtrướcHộiđồngchấmluậnvănthạcsĩtạiHọcviệnCôngnghệBưuchínhViễ nthông Vàolúc: .......giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ............... 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU......................................................................................................... 4 CHƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ HẠ TẦNG ẢO ............................. 5 I. KHÁI NIỆM ..........................................................................................5 1.1. Ảo hóa. ............................................................................................... 5 1.2. Cơ sở hạ tầng ảo. ................................................................................ 5 1.3. Máy ảo. ............................................................................................... 5 1.4. CPU ảo................................................................................................ 6 1.5. Cách thức làm việc của ảo hóa. .......................................................... 6 II. HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY CHỦ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ ẢO. .........6 2.1. Kiến trúc máy chủ ESX/ESXi. ........................................................... 7 III. ỨNG DỤNG CỦA VMWARE. ............................................................7 3.1. Thành phần cơ sở hạ tầng của Vmware. ............................................ 7 3.2. Sử dụng hạ tầng Vmware trong trung tâm dữ liệu. ............................ 8 3.3. Sử dụng VDI với hạ tầng Vmware..................................................... 8 CHƠNG II - TRIỂN KHAI HẠ TẦNG ẢO............................................... 9 I. CÀI ĐẶT MÁY CHỦ ESX. ..................................................................9 1.1. Thiết lập phần cứng cho máy chủ ESX. ............................................. 9 1.2. Khởi động cài đặt máy chủ ESX ........................................................ 9 2.1. Xây dựng phân vùng ổ đĩa cho dịch vụ Console................................ 9 2.2. Cấu hình tài khoản ngời dùng máy chủ ESX. ................................ 10 2.3. Khắc phục ṣ cố cho máy chủ ESX ................................................. 10 II. PHẦN MỀM VIRTUALCENTER. .....................................................10 2.1. Thành phần của VirtualCenter. ........................................................ 10 2.2. Kiến trúc VirtualCenter. ................................................................... 11 2.3. Cơ sở dữ liệu của VirtualCenter. ...................................................... 12 2.4. VirtualCenter Infrastructure (VI) Client. ......................................... 12 2 III. XÂY ḌNG VIRTUALCENTER ......................................................12 3.1. Tạo một máy ảo. ............................................................................... 12 3.2. Tạo nhiều máy ảo. ............................................................................ 12 3.2.1. Máy ảo mẫu................................................................................... 12 3.2.2. Tạo một máy ảo mẫu..................................................................... 13 3.4. Vmware Converter Enterprise.......................................................... 13 3.5. Quản lý máy ảo................................................................................. 13 3.6. Quản lý tài nguyên. .......................................................................... 14 3.7. Di chuyển các máy ảo với VMotion. ............................................... 14 3.8. VMware DRS (Kế hoạch phân phối tài nguyên) ............................. 14 Kết chơng ................................................................................................ 14 CHƠNG III - TH̉ NGHIỆM HIỆU NĂNG CỦA VIRTUALCENTER .15 I. KẾT NỐI MẠNG ................................................................................15 1.1. Tạo chuyển mạch ảo ......................................................................... 15 1.2. Thay đổi cấu hình chuyển mạch ảo .................................................. 15 II. LU TR̃ ............................................................................................16 2.1. Kỹ thuật Fibre Channal SAN ........................................................... 16 2.2. Kỹ thuật iSCSI SAN......................................................................... 16 2.3. Kho d̃ liệu VMFS ........................................................................... 16 2.4. Lu tr̃ NAS và kho d̃ liệu NFS .................................................... 16 III. BẢO VỆ DỮ LIỆU VÀ KHẢ NĂNG SẴN SÀNG ...........................17 3.1. Các chiến lợc sao lu ..................................................................... 17 3.2. Các kỹ thuật xây dựng khả năng sẵn sàng cao của máy ảo .............. 17 3.3. Đánh giá th̉ nghiệm ........................................................................ 19 3.3.1. Môi trờng thử nghiệm. ............................................................. 19 3.3.2. Các thành phần hệ thống. ........................................................... 19 3.3.3. Kết quả quá trình triển khai ........................................................ 19 3.3.4. Các ứng dụng triển khai trên môi trờng ảo của Trung tâm Giải pháp và Tích hợp hệ thống. ............................................................................... 19 3 Kết chơng ................................................................................................ 21 KẾT LUẬN ................................................................................................... 22 KIẾN NGHỊ VÀ HỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO .............................. 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 23 4 MỞ ĐẦU Những năm gần đây công nghệ ảo hóa đang đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế, trong các hệ thống công nghệ thông tin của nhiều doanh nghiệp, cơ quan, xí nghiệp. Kỹ thuật "ảo hoá” đã không còn xa lạ với thực tế đời thờng kể từ khi VMware giới thiệu sản phẩm VMware Workstation đầu tiên vào năm 1999. Sản phẩm này ban đầu đợc 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" - máy tính đợc cài nhiều Hệ điều hành và có thể chọn lúc khởi động nhng mỗi lúc chỉ làm việc đợc với 1 Hệ điều hành). Và "ảo hoá” cũng không còn bó hẹp trong 1 lĩnh vực mà mở rộng cho toàn bộ hạ tầng Công nghệ Thông tin, từ phần cứng nh chip xử lý cho đến hệ thống máy chủ và cả hệ thống mạng. Với nội dung “Ứng dụng công nghệ ảo hóa trong hệ thống công nghệ thông tin”. Luận văn của tôi gồm các phần sau: Chơng 1: Tổng quan về cơ sở hạ tầng ảo. Chơng 2: Triển khai hạ tầng ảo. Chơng 3: Thử nghiệm hiệu năng của VirtualCenter. Với phơng pháp nghiên cứu: Tham khảo các kỹ thuật, công nghệ ảo hoá trên thế giới, đặc biệt là của Vmware. Và một số kinh nghiệm thực tế của bản thân qua quá trình công tác và các khoá đào tạo trong và ngoài nớc. 5 CHƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ HẠ TẦNG ẢO I. KHÁI NIỆM 1.1. Ảo hóa. Ảo hóa là công nghệ đợc thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó. Ý tởng của công nghệ ảo hóa máy chủ là từ một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập. Mỗi một máy ảo đều có một thiết lập nguồn hệ thống riêng rẽ, hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng. 1.2. Cơ sở hạ tầng ảo. Một cơ sở hạ tầng ảo cho phép chia sẻ tài nguyên vật lý của nhiều máy tính trên toàn bộ cơ sở hạ tầng hệ thống Công nghệ thông tin. Một máy ảo cho phép chia sẻ các nguồn tài nguyên của một máy tính vật lý trên nhiều máy ảo cho hiệu quả tối đa. Tài nguyên đợc chia sẻ trên nhiều máy ảo và các ứng dụng. Cơ sở hạ tầng ảo bao gồm các thành phần sau đây:  Bare-metal hypervisor cho phép ảo hóa đầy đủ của mỗi máy tính x86.  Cơ sở hạ tầng dịch vụ ảo nh quản lý tài nguyên và sao lu hợp nhất các tài nguyên có sẵn để tối u hóa trong máy ảo.  Các giải pháp tự động hóa mà cung cấp khả năng đặc biệt để tối u hóa quá trong hệ thống Công nghệ thông tin nh: dự phòng hoặc khắc phục thảm họa. 1.3. Máy ảo. Một máy ảo (VM) là một môi trờng hay hệ điều hành hoạt động độc lập với hệ điều hành máy chủ. Một máy ảo hoạt động giống hệt nh một máy tính vật lý và bao gồm thiết bị ảo riêng (dựa trên phần mềm) CPU, RAM, đĩa cứng và cạc giao tiếp mạng (NIC). 6 1.4. CPU ảo. CPU ảo hóa bao gồm một CPU đơn hoạt động nh thể nó là hai hay nhiều CPU riêng biệt. Trong thực tế, điều này cũng giống nh chạy hai hay nhiều máy tính riêng biệt trên một máy vật lý. Có lẽ lý do phổ biến nhất để làm điều này là để chạy hai hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy. Các CPU, hoặc đơn vị xử lý trung tâm, đợc cho là thành phần quan trọng nhất của máy tính. Đây là một phần của máy tính mà cơ thể thực hiện các hớng dẫn của các ứng dụng chạy trên máy tính. CPU này thờng đợc gọi đơn giản là một con chip hoặc vi mạch. 1.5. Cách thức làm việc của ảo hóa. Ảo hóa hoạt động bằng cách chèn một lớp phần mềm mỏng trực tiếp trên phần cứng máy tính hoặc trên một hệ điều hành máy chủ. Điều này bao gồm một màn hình máy ảo hay "hypervisor" mà phân bổ tài nguyên phần cứng một cách tự động và minh bạch. Nhiều hệ điều hành chạy đồng thời trên một máy tính vật lý và tài nguyên phần cứng chia sẻ với nhau. Bằng cách đóng gói toàn bộ một máy, bao gồm CPU, bộ nhớ, hệ điều hành, và các thiết bị mạng. II. HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY CHỦ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ ẢO. Xét về kiến trúc hệ thống, các mô hình ảo hóa hệ thống máy chủ có thể ở hai dạng Host-based hoặc Hypervisor-based (còn gọi là bare-metal hypervisor). Ngoài ra, tùy theo từng sản phẩm ảo hóa đợc triển khai (nh VMWare, Microsoft HyperV, Citrix XEN Server) mà mức độ ảo hóa cụ thể sẽ khác nhau. Các mức độ ảo hóa bao gồm: o Full virtualization: Hệ điều hành khách (Các hệ điều hành cài trên máy chủ ảo) không bị thay đổi, và chúng hoạt động nh trên phần cứng thật sự. o Para virtualization: Các hệ điều hành khách sẽ bị thay đổi để hoạt động tốt hơn với phần cứng. Tuy nhiên dạng này thờng có hạn chế là hỗ trợ khá ít các loại hệ điều hành khách. 7 o Emulation: Các hệ điều hành khách bị thay đổi, nhng chúng đợc chạy trên một phần mềm giả lập CPU vật lý. 2.1. Kiến trúc máy chủ ESX/ESXi.  ESX Server là lõi của bộ phần mềm Vmware Infrastructure. Chúng hoạt động nh hypervisor, hay lớp ảo hóa (virtualization layer).  ESX Server bao gồm 2 thành phần: Server Console và Vmkernel. o Server Control (SC): Quản lý ESX Server và các máy ảo chạy trên máy chủ. SC bao gồm các dịch vụ nh: tờng lửa, SNMP agent và web. o Vmkerlel là nền tảng thật sự cho quá trình ảo hóa. Vmkernel quản lý các phiên truy xuất phần cứng của các máy ảo. III. ỨNG DỤNG CỦA VMWARE. 3.1. Thành phần cơ sở hạ tầng của Vmware. Để chạy môi trờng cơ sở hạ tầng VMware, cần ít nhất các thành phần sau đây:  ESX Server: nền tảng ảo hóa đợc sử dụng để tạo ra các máy ảo nh là một tập hợp các tập tin cấu hình và cùng thực hiện tất cả các chức năng của một máy vật lý. Các máy chủ cung cấp quản lý, khởi động và các dịch vụ khác quản lý các máy ảo.  VI Client: Một giao diện đồ họa ngời dùng đợc sử dụng để truy cập hoặc một máy chủ ESX hoặc VirtualCenter Server.  Kho dữ liệu: nơi lu trữ cho các tập tin máy ảo đợc chỉ định khi tạo máy ảo. Kho dữ liệu ẩn các đặc tính tùy chọn lu trữ khác nhau (chẳng hạn nh khối VMFS trên ổ đĩa SCSI của máy chủ, hệ thống ổ đĩa Fibre Channel SAN, hệ thống ổ đĩa iSCSI SAN hoặc Network Attached Storage (hệ thống ổ đĩa NAS) và cung cấp một mô hình thống nhất cho việc lu trữ khác nhau theo yêu cầu của máy ảo. 8  Máy chủ Agent: mỗi phần mềm quản lý, máy chủ thu thập, giao tiếp và thực hiện các hành động nhận đợc thông qua VI Client. Nó đợc cài đặt nh là một phần của cài đặt máy chủ ESX. 3.2. Sử dụng hạ tầng Vmware trong trung tâm dữ liệu. Cơ sở hạ tầng VMware đợc sử dụng phổ biến nhất trong trung tâm dữ liệu. Quản trị trung tâm dữ liệu sử dụng cơ sở hạ tầng VMware cho:  Giải quyết các vấn đề của máy chủ (không gian chứa, điện và thiết bị làm mát trong phòng máy chủ) bằng cách thay thế các máy chủ ứng dụng chạy đơn lẻ bằng các máy ảo đợc hợp nhất vào một số lợng nhỏ các máy chủ vật lý.  Sử dụng tốt hơn phần cứng máy chủ bằng cách triển khai các máy chủ mới trong các máy ảo để giảm các máy chủ vật lý trong trung tâm dữ liệu  Cung cấp máy chủ mới trong các máy ảo, chỉ mất vài phút, với các máy chủ vật lý có thể mất vài ngày hoặc vài tuần. 3.3. Sử dụng VDI với hạ tầng Vmware. Virtual Desktop Infrastructure là mô hình kiến trúc hạ tầng cho việc kết nối sử dụng các máy tính cá nhân ảo hóa, cung cấp đầy đủ khả năng và môi trờng làm việc cho ngời dùng nh trên máy tính thật. Những máy tính ảo hóa đợc lu trữ tại trung tâm dữ liệu và đợc cấu hình phân phối một cách tự động cho ngời dùng khi ngời dùng thực hiện phiên truy vấn. Kết chơng  Ảo hóa là một cách mạng công nghệ máy tính cho phép chuyển đổi phần cứng vào phần mềm.  Các máy ảo dễ dàng quản lý, di chuyển và sao chép bởi chúng đợc gói gọn trong một tập hợp các tập tin. 9  VMware bao gồm cả hai công nghệ ảo hóa: Bare-Metal Hypervisor và Host- Based Hypervisor. CHƠNG II - TRIỂN KHAI HẠ TẦNG ẢO I. CÀI ĐẶT MÁY CHỦ ESX. 1.1. Thiết lập phần cứng cho máy chủ ESX. Một số điều quan trọng cần lu ý trớc khi lập kế hoạch cài đặt ESX Server:  Kết nối vật lý từ các máy chủ ESX đến mạng máy ảo.  Kết nối vật lý từ máy chủ ESX đến vùng quản lý.  Cài đặt các thành phần phần mềm trên ổ đĩa cục bộ hoặc ổ đĩa từ hệ thống lu trữ (nh Fibre Channel hoặc iSCSI) Ổ đĩa x86 có thể có tối đa bốn phân vùng chính. Để phá vỡ các giới hạn của bốn phân vùng, phân vùng mở rộng có thể đợc tạo ra. Trong phân vùng mở rộng, phân vùng logic đợc chia nhỏ không gian hơn nữa. Tạo phân vùng mở rộng đợc thực hiện bằng cách cài đặt ESX. 1.2. Khởi động cài đặt máy chủ ESX 2. Bộ cài đặt ESX chạy trong một trong hai chế độ, đồ họa hoặc văn bản. Nếu không có phím nào đợc nhấn trong vòng 1 phút, việc cài đặt sẽ tiến hành trong chế độ đồ họa. Chế độ đồ họa là chế độ điển hình để lựa chọn, tuy nhiên, cài đặt trong chế độ văn bản có thể là hữu ích nếu đang truy cập vào giao diện điều khiển máy chủ ESX bằng cách sử dụng một bộ chuyển đổi quản lý mạng từ xa và mạng giữa các giao diện điều khiển từ xa đến các máy chủ ESX là chậm. 2.1. Xây dựng phân vùng ổ đĩa cho dịch vụ Console. Bộ cài đặt ESX cung cấp cách cài đặt cho các ổ đĩa gồm ổ đĩa cục bộ và ổ đĩa lu trữ qua mạng. 10 2.2. Cấu hình tài khoản ngời dùng máy chủ ESX. Trong những trờng hợp nhất định, nó có thể là cần thiết để đăng nhập trực tiếp vào máy chủ ESX để có thể vào đợc chế độ dòng lệnh, ví dụ:  Để xem thông tin hệ thống mà không thể đợc xem bởi các VI Client.  Để khắc phục sự cố một vấn đề không thể đợc giải quyết bằng cách sử dụng thông tin trong VI Client 2.3. Khắc phục ṣ cố cho máy chủ ESX Xử lý sự cố là một quá trình có hệ thống. Nếu sử dụng logic và kiến thức sẽ có thể để cô lập các vấn đề một cách có hệ thống. Hầu hết các vấn đề máy chủ ESX đợc gây ra bởi:  Các vấn đề phần cứng - Ví dụ, CPU bị lỗi hoặc bộ nhớ lỗi.  Mất cấu hình - Ví dụ, chuyển đổi ảo của giao diện điều khiển dịch vụ không ánh xạ đợc tới các NIC vật lý thích hợp, hoặc lu trữ mạng LUNs không nhìn thấy đợc do cấu hình quy hoạch không chính xác trên lu trữ mạng.  Thiếu quy hoạch - Ví dụ, không đủ bộ nhớ, CPU, cạc mạng, hoặc không gian đĩa. II. PHẦN MỀM VIRTUALCENTER. 2.1. Thành phần của VirtualCenter. VMware VirtualCenter Server là máy chủ quản lý cho các máy chủ ESX và các máy ảo. Nó là một sản phẩm phần mềm bao gồm nhiều dịch vụ và các module đợc cài đặt trên một máy chủ Windows. Các máy chủ Windows có thể là một máy vật lý hay một máy ảo. VI client đợc sử dụng nh một giao diện đồ họa để quản lý các máy chủ ESX, sử dụng để kết nối với VirtualCenter. Khi một máy chủ ESX đợc quản lý bởi một máy chủ VirtualCenter, các quản trị viên nên luôn luôn sử dụng máy chủ VirtualCenter để quản lý các máy chủ ESX. VI Client đợc sử dụng 11 để kết nối trực tiếp vào máy chủ ESX trong trờng hợp bất thờng, ví dụ, máy chủ VirtualCenter lỗi hoặc xử lý sự cố bằng dòng lệnh. 2.2. Kiến trúc VirtualCenter. Các kiến trúc VirtualCenter bao gồm các dịch vụ và các giao diện sau đây:  Dịch vụ lõi: Các chức năng cốt lõi của máy chủ VirtualCenter, chẳng hạn nh anagement các nguồn lực và các máy ảo, công việc lên lịch, thống kê khai thác gỗ, quản lý báo động và các sự kiện, cung cấp máy ảo và máy chủ và cấu hình máy ảo.  Dịch vụ phân phối: Các chức năng của máy chủ VirtualCenter, ví dụ, VMotion, VMware DRS và VMware HA. Họ đợc cài đặt với máy chủ VirtualCenter, nhng đòi hỏi phải có giấy phép riêng biệt để kích hoạt.  Dịch vụ bổ sung: bổ sung chức năng, đóng gói riêng biệt từ các sản phẩm cơ sở và yêu cầu cài đặt riêng biệt. Không có giấy phép bổ sung là cần thiết.  Giao diện cơ sở dữ liệu: Cung cấp truy cập vào cơ sở dữ liệu VirtualCenter.  Quản lý ESX Server: VirtualCenter Server cung cấp truy cập vào máy chủ ESX bằng cách sử dụng một VirtualCenter Agent, đợc cài đặt trên máy chủ ESX khi nó đợc thêm vào kho của VirtualCenter. VirtualCenter Agent giao tiếp với các agent máy chủ chuyển tiếp các nhiệm vụ để thực hiện trên máy chủ ESX. Agent máy chủ, giống nh các VirtualCenter Agent, c trú trên máy chủ ESX.  Giao diện Active Directory: Cung cấp sự truy cập vào tài khoản ngời dùng trong miền  VI API: Cùng với VI SDK cung cấp một giao diện cho phép ghi các ứng dụng tùy chỉnh mà truy cập các chức năng của VirtualCenter. 12 2.3. Cơ sở dữ liệu của VirtualCenter. Trớc khi cài đặt VirtualCenter máy chủ chắc chắn rằng phải có hệ quản trị cơ sở dữ liệu đã sẵn sàng. Danh sách các hệ cơ sở dữ liệu đợc hỗ trợ và yêu cầu: Oracle 9iR2, 10gR1 (phiên bản 10.1.0.3 và cao hơn), 10gR2, Microsoft SQL Server 2000 (Bản SP4 Standard hoặc Enterprise) 2.4. VirtualCenter Infrastructure (VI) Client. VI Client là giao diện đợc sử dụng để giao tiếp với máy chủ VirtualCenter, cũng giống nh nó đợc sử dụng để giao tiếp trực tiếp với một máy chủ ESX. VirtualCenter Server vợt qua các lệnh vào quản lý máy chủ ESX. III. XÂY ḌNG VIRTUALCENTER 3.1. Tạo một máy ảo. Một máy ảo đợc cấu hình với một tập hợp các phần cứng ảo trên đó có hỗ trợ hệ điều hành khách và các ứng dụng chạy trên nó. Các máy ảo là một tập hợp các tập tin rời rạc. Tập tin cấu hình của máy ảo mô tả cấu hình của máy ảo, trong đó bao gồm phần cứng ảo nh CPU, bộ nhớ, ổ đĩa, giao tiếp mạng, ổ đĩa CD-ROM, ổ đĩa mềm,... 3.2. Tạo nhiều máy ảo. 3.2.1. Máy ảo mẫu. Máy ảo mẫu là một hình ảnh tổng thể của một máy ảo có thể đợc sử dụng để tạo ra và cung cấp các máy ảo mới. Hình ảnh này thờng bao gồm một hệ điều hành xác định, một bộ các ứng dụng, cấu hình và các thành phần phần cứng ảo. Một template có thể đợc lu trữ trong cả hai định dạng ổ đĩa bình thờng hoặc nhỏ gọn:  Với định dạng đĩa bì