Công Nghệ Ảo Hóa: Luận Văn Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tế

Ảo hóa là gì? Tìm hiểu công nghệ ảo hóa, các loại ảo hóa phổ biến (ảo hóa máy chủ, ảo hóa mạng...) và lợi ích của nó trong doanh nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Văn Van
• Người hướng dẫn: Lê Mạnh Hải
• Trường học: Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Công Nghệ Ảo Hóa
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. Chương 1: Tổng Quan
• 2. Chương 2: Công Nghệ Ảo Hóa
• 2.1. Tổng quan ảo hóa
• 2.1.1. Khái niệm ảo hóa
• 2.1.2. Lịch sử ra đời
• 2.1.3. Các thành phần của một hệ thống ảo hóa
• 2.1.3.1. Tài nguyên vật lý
• 2.1.3.2. Phần mềm ảo hóa
• 2.1.4. Hệ điều hành khách
• 2.1.4.1. Type 1 – VMM-Hypervisor
• 2.2. Các lợi ích của công nghệ ảo hóa
• 3. Chương 3: Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống
• 3.1. Công nghệ máy ảo
• 3.2. Công nghệ Raid
• 3.2.1. Khái niệm Raid
• 3.2.2. Lịch sử ra đời và phát triển của Raid
• 3.3. Chuẩn Parity Raid
• 3.4. Công nghệ lưu trữ mạng Sans
• 3.4.1. Công nghệ Sans
• 3.4.1.1. Định nghĩa Sans
• 3.4.1.2. Lợi ích của Sans
• 3.5. Công nghệ Hight Availability
• 3.5.1. Yêu cầu phần cứng
• 4. Chương 4: Ảo Hóa Với Vmware ESX Server
• 4.1. Cấu trúc Vmware ESX Server
• 4.1.1. Console Operating System
• 4.2. ESX Boot Process
• 4.3. Phần cứng ảo
• 4.4. Tính năng của ESX Server
• 4.4.1. Virtual Machine File System (VMFS)
• 4.4.2. Virtual symmetric multi-processing (Virtual SMP)
• 4.4.3. VMware High Availability (VMHA)
• 4.4.4. VMotion & Storage Vmotion
• 4.4.5. VMware Consolidated Backup (VCB)
• 4.4.6. Vcenter update Manager
• 4.4.7. Distributed resource scheduler( DRS)
• 4.4.8. Distributed Power Manager (DPM)
• 4.4.9. VMware vShere Data Recovery
• 5. Chương 5: Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ
• 5.1. Mục tiêu giải pháp
• 5.2. Mô hình ứng dụng
• 5.3. Triển khai hệ thống
• 5.3.1. cài đặt Vmware ESX Server
• 5.3.2. giao diện đăng nhập chính
• 5.3.3. quản lý ESX Server với VM vSphere client
• 5.4. Quản lý và theo dõi máy ảo
• 5.5. Triển khai máy chủ
• 5.5.1. Domain + File Server
• 5.6. Web + Ftp Server
• 6. Chương 6: Kết Luận
• 6.1. Những điều đã đạt được
• 6.2. Những hạn chế
• 6.3. Hướng phát triền
• Tài Liệu Tham Khảo

Tóm tắt

I. Ảo Hóa Là Gì Khám Phá Định Nghĩa và Tổng Quan Công Nghệ

Ảo hóa là một công nghệ then chốt trong việc tối ưu hóa tài nguyên phần cứng của hệ thống máy chủ. Nó đóng vai trò như một lớp trung gian giữa phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên đó. Ý tưởng cốt lõi của ảo hóa máy chủ là biến một máy chủ vật lý duy nhất thành nhiều máy ảo độc lập. Mỗi máy ảo được cấp phát tài nguyên phần cứng riêng, bao gồm RAM, CPU, card mạng, ổ cứng và một hệ điều hành riêng biệt. Người dùng cuối thường không nhận ra rằng ứng dụng của họ đang chạy trên một lớp phần cứng ảo, đây chính là sức mạnh của ảo hóa.

Các bộ xử lý hiện đại thường được thiết kế để hỗ trợ công nghệ ảo hóa, cho phép chuyển các lệnh hoặc tiến trình nhạy cảm của các máy ảo trực tiếp đến hệ điều hành chủ để xử lý, giảm tải cho máy ảo và tăng hiệu suất. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải tất cả các bộ xử lý đều hỗ trợ ảo hóa. Các bộ xử lý cũ hơn thường không có tính năng này. Các nhà sản xuất bộ xử lý hàng đầu như Intel và AMD đều tích cực tích hợp công nghệ ảo hóa vào sản phẩm của họ, ví dụ như Intel VT (Virtual Technology) và AMD Pacifica.

Công nghệ ảo hóa mang lại nhiều tiện ích cho người dùng. Khả năng chạy nhiều hệ điều hành đồng thời trên cùng một máy tính giúp ích rất nhiều cho việc học tập, nghiên cứu và đánh giá các sản phẩm hệ điều hành hoặc phần mềm. Tuy nhiên, tiềm năng thực sự của ảo hóa nằm ở môi trường hệ thống máy chủ và mạng, nơi nó mang lại những lợi ích to lớn về hiệu quả, chi phí và khả năng quản lý.

Sự quan tâm đến ảo hóa máy chủ chỉ thực sự tăng lên trong những năm gần đây, do những thách thức về công nghệ và nhận thức của người dùng. Tuy nhiên, trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế toàn cầu, ảo hóa đã trở thành một giải pháp tiết kiệm chi phí quan trọng cho các doanh nghiệp. Hiện nay, nhiều nhà cung cấp máy chủ và phần mềm như HP, IBM, Microsoft và VMware đều đang đầu tư mạnh vào nghiên cứu và phát triển công nghệ này.

Có nhiều dạng ảo hóa khác nhau, được chia thành hai loại chính: ảo hóa cứng và ảo hóa mềm. Từ đó, phát triển thành nhiều loại ảo hóa có chức năng và cấu trúc khác nhau như VMM-Hypervisor, VMM, Hybrid.

1.1. Tìm hiểu khái niệm ảo hóa cứng Phân thân máy chủ

Ảo hóa cứng, hay còn gọi là phân thân máy chủ, cho phép tạo nhiều máy ảo trên một máy chủ vật lý. Mỗi máy ảo chạy một hệ điều hành riêng và được cấp phát tài nguyên phần cứng như CPU, ổ cứng và bộ nhớ. Các tài nguyên này có thể được cấp phát động, linh hoạt theo nhu cầu của từng máy ảo. Giải pháp này cho phép hợp nhất các hệ thống máy chủ cồng kềnh thành một máy chủ duy nhất, với các máy chủ trước đây đóng vai trò là máy ảo chạy trên đó. Đây là một bước tiến lớn trong việc tối ưu hóa tài nguyên.

1.2. Tìm hiểu khái niệm ảo hóa mềm Phân thân hệ điều hành

Ảo hóa mềm, hay còn gọi là phân thân hệ điều hành, thực chất là sao chép bản sao của một hệ điều hành chính thành nhiều hệ điều hành con, cho phép các máy ảo chạy trên đó. Nếu hệ điều hành chủ là Linux, thì ảo hóa mềm sẽ tạo thêm nhiều bản Linux làm việc trên cùng một máy. Ưu điểm của phương pháp này là chỉ cần một bản quyền cho một hệ điều hành, có thể sử dụng cho các máy ảo còn lại. Tuy nhiên, nhược điểm là không thể sử dụng nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy chủ.

1.3. Semantic LSI keywords và vai trò của nó

Semantic LSI keywords là các từ khóa và cụm từ có liên quan về mặt ngữ nghĩa với từ khóa chính của bạn. Chúng giúp công cụ tìm kiếm hiểu rõ hơn về chủ đề của nội dung và cải thiện thứ hạng SEO. Việc sử dụng Semantic LSI keywords giúp bài viết trở nên tự nhiên hơn và tránh tình trạng nhồi nhét từ khóa.

II. Ưu và Nhược Điểm Công Nghệ Ảo Hóa Phân Tích Chi Tiết

Công nghệ ảo hóa, mặc dù mang lại nhiều lợi ích, cũng tồn tại một số nhược điểm cần xem xét kỹ lưỡng trước khi triển khai. Một trong những ưu điểm lớn nhất là khả năng tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu, vì doanh nghiệp có thể giảm số lượng máy chủ vật lý cần mua. Điều này cũng đồng nghĩa với việc giảm chi phí điện năng tiêu thụ, làm mát và bảo trì hệ thống. Hơn nữa, ảo hóa giúp đơn giản hóa công tác quản lý hệ thống, cho phép quản trị viên tập trung vào một số ít máy chủ vật lý thay vì phải quản lý một số lượng lớn máy chủ riêng lẻ. Tuy nhiên, nhược điểm chính của ảo hóa là hiệu suất có thể bị giảm so với việc chạy ứng dụng trực tiếp trên máy chủ vật lý. Điều này đặc biệt đúng với các ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên phần cứng. Ngoài ra, việc quản lý một môi trường ảo hóa phức tạp có thể đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có trình độ cao và am hiểu sâu về công nghệ. Cuối cùng, một số ứng dụng có thể không tương thích hoàn toàn với môi trường ảo hóa, đòi hỏi phải có các giải pháp tùy chỉnh hoặc nâng cấp phần mềm.

2.1. Ưu điểm nổi bật Tiết kiệm chi phí và dễ quản lý

Ảo hóa cho phép các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí đáng kể bằng cách giảm số lượng máy chủ vật lý cần thiết. Điều này dẫn đến giảm chi phí mua sắm, điện năng, làm mát và bảo trì. Ngoài ra, ảo hóa đơn giản hóa công tác quản lý hệ thống, cho phép quản trị viên tập trung vào một số ít máy chủ vật lý thay vì phải quản lý một số lượng lớn máy chủ riêng lẻ. Quản lý tập trung là một ưu điểm lớn.

2.2. Nhược điểm cần lưu ý Hiệu suất và độ phức tạp

Hiệu suất có thể bị giảm so với việc chạy ứng dụng trực tiếp trên máy chủ vật lý, đặc biệt với các ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên phần cứng. Việc quản lý một môi trường ảo hóa phức tạp có thể đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có trình độ cao. Một số ứng dụng có thể không tương thích hoàn toàn với môi trường ảo hóa.

2.3. Giải pháp khắc phục hạn chế của ảo hóa

Để khắc phục hạn chế về hiệu suất, cần lựa chọn phần cứng phù hợp, tối ưu hóa cấu hình máy ảo và sử dụng các công nghệ tăng tốc phần cứng như GPU virtualization. Để đơn giản hóa quản lý, có thể sử dụng các công cụ quản lý ảo hóa mạnh mẽ và đào tạo đội ngũ kỹ thuật. Để giải quyết vấn đề tương thích, cần kiểm tra kỹ lưỡng khả năng tương thích của ứng dụng trước khi triển khai ảo hóa.

III. Các Loại Ảo Hóa Phổ Biến VMM Hypervisor và Ảo Hóa Lai

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 Virtual Machine Monitor (VMM), sau này được gọi là Hypervisor. VMM cho phép tạo và tách rời các máy ảo, đồng thời 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 kỳ trên các máy ảo, nhưng trong thực tế, để đạt hiệu suất cao nhất, các nhà sản xuất vẫn giới hạn và khuyến cáo nên sử dụng một số hệ điều hành nhất định. Điều này là do 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, có thể phân loại ảo hóa thành nhiều dạng, bao gồm VMM-Hypervisor, VMM và ảo hóa lai (Hybrid).

3.1. VMM Hypervisor Ảo hóa trực tiếp trên phần cứng

Công nghệ VMM-Hypervisor là một dạng ảo hóa cơ bản. Nó hoạt động như 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, chẳng hạn như bộ nhớ, các chu kỳ CPU và thiết bị. Hypervisor có trách nhiệm điều khiển và phân phối các luồng truy cập đến các tài nguyên phần cứng.

3.2. Virtual Machine Monitor VMM Ảo hóa trên hệ điều hành chủ

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 phức tạp hơn, vì phải thông qua hệ điều hành chủ.

3.3. Ảo hóa lai Hybrid Sự kết hợp giữa Hypervisor và VMM

Ảo hóa lai 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. 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).

IV. Cách Ảo Hóa Hệ Thống Công Nghệ RAID SAN và HA Chi Tiết

Để đảm bảo an toàn dữ liệu và tính sẵn sàng cao cho hệ thống ảo hóa, có nhiều công nghệ hỗ trợ quan trọng. Công nghệ RAID (Redundant Array of Independent Disks) giúp bảo vệ dữ liệu bằng cách ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng lúc, cho phép phục hồi dữ liệu khi có ổ đĩa bị lỗi. Công nghệ lưu trữ mạng SAN (Storage Area Network) cung cấp một hệ thống lưu trữ tập trung, cho phép các máy chủ chia sẻ dữ liệu và mở rộng dung lượng lưu trữ dễ dàng. Công nghệ High Availability (HA) cho phép di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác khi xảy ra sự cố, đảm bảo ứng dụng luôn hoạt động liên tục. Ba công nghệ này đóng vai trò then chốt trong việc xây dựng một hệ thống ảo hóa mạnh mẽ và đáng tin cậy.

4.1. RAID Bảo vệ dữ liệu với nhiều cấp độ khác nhau

RAID là một công nghệ quan trọng để đảm bảo an toàn dữ liệu trong hệ thống ảo hóa. Có nhiều cấp độ RAID khác nhau, mỗi cấp độ cung cấp một mức độ bảo vệ và hiệu suất khác nhau. Ví dụ, RAID 1 sao chép dữ liệu lên hai ổ đĩa, đảm bảo dữ liệu không bị mất nếu một ổ đĩa bị lỗi. RAID 5 sử dụng parity để phục hồi dữ liệu, cho phép chịu lỗi một ổ đĩa mà không làm mất dữ liệu. Lựa chọn cấp độ RAID phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu về hiệu suất, dung lượng và độ tin cậy của hệ thống.

4.2. SAN Lưu trữ tập trung và khả năng mở rộng cao

SAN cung cấp một hệ thống lưu trữ tập trung, cho phép các máy chủ chia sẻ dữ liệu và mở rộng dung lượng lưu trữ dễ dàng. SAN cũng cung cấp các tính năng nâng cao như sao lưu, phục hồi và quản lý dữ liệu. Trong môi trường ảo hóa, SAN có thể được sử dụng để lưu trữ các máy ảo và dữ liệu ứng dụng, giúp đơn giản hóa công tác quản lý và cải thiện hiệu suất.

4.3. High Availability HA Đảm bảo tính sẵn sàng liên tục

HA cho phép di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác khi xảy ra sự cố, đảm bảo ứng dụng luôn hoạt động liên tục. HA sử dụng các cơ chế phát hiện lỗi và chuyển đổi dự phòng tự động để giảm thiểu thời gian chết và đảm bảo tính sẵn sàng cao cho hệ thống. HA là một yếu tố quan trọng để xây dựng một hệ thống ảo hóa đáng tin cậy.

V. Ứng Dụng Ảo Hóa Thực Tế Mô Hình Cho Doanh Nghiệp Nhỏ

Ảo hóa không chỉ dành cho các doanh nghiệp lớn. Các doanh nghiệp nhỏ cũng có thể hưởng lợi từ công nghệ này bằng cách xây dựng một mô hình ứng dụng ảo hóa đơn giản. Mô hình này có thể bao gồm một máy chủ vật lý chạy một số máy ảo, mỗi máy ảo chạy một dịch vụ khác nhau, như máy chủ web, máy chủ email và máy chủ cơ sở dữ liệu. Mô hình này giúp tiết kiệm chi phí đầu tư, giảm thiểu không gian và điện năng tiêu thụ, đồng thời đơn giản hóa công tác quản lý hệ thống.

5.1. Triển khai máy chủ ảo cho các dịch vụ khác nhau

Một máy chủ ảo có thể chạy các dịch vụ khác nhau, bao gồm máy chủ web, máy chủ email và máy chủ cơ sở dữ liệu. Điều này giúp giảm số lượng máy chủ vật lý cần thiết và đơn giản hóa công tác quản lý. Máy ảo có thể được cấu hình để sử dụng tài nguyên phần cứng khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của từng dịch vụ.

5.2. Tiết kiệm chi phí và tài nguyên cho doanh nghiệp nhỏ

Ảo hóa giúp các doanh nghiệp nhỏ tiết kiệm chi phí đầu tư, giảm thiểu không gian và điện năng tiêu thụ. Ngoài ra, ảo hóa đơn giản hóa công tác quản lý hệ thống và tăng tính linh hoạt trong việc triển khai và quản lý ứng dụng.

5.3. Dễ dàng mở rộng và nâng cấp hệ thống ảo hóa

Khi doanh nghiệp phát triển, hệ thống ảo hóa có thể được mở rộng và nâng cấp dễ dàng. Có thể thêm máy ảo mới, tăng dung lượng lưu trữ và nâng cấp phần cứng một cách nhanh chóng và linh hoạt.

VI. Tương Lai Công Nghệ Ảo Hóa Xu Hướng và Triển Vọng Phát Triển

Công nghệ ảo hóa đang tiếp tục phát triển với tốc độ nhanh chóng, với nhiều xu hướng và triển vọng mới. Một trong những xu hướng quan trọng nhất là sự phát triển của ảo hóa đám mây (cloud virtualization), cho phép các doanh nghiệp sử dụng tài nguyên ảo hóa trên đám mây thay vì phải xây dựng và quản lý cơ sở hạ tầng ảo hóa riêng. Ngoài ra, công nghệ containerization (ví dụ như Docker) đang trở nên phổ biến, cung cấp một phương pháp ảo hóa nhẹ hơn và hiệu quả hơn so với máy ảo truyền thống. Trong tương lai, ảo hóa sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc xây dựng các hệ thống linh hoạt, hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

6.1. Ảo hóa đám mây Xu hướng tất yếu trong tương lai

Ảo hóa đám mây cho phép các doanh nghiệp sử dụng tài nguyên ảo hóa trên đám mây thay vì phải xây dựng và quản lý cơ sở hạ tầng ảo hóa riêng. Điều này giúp giảm chi phí đầu tư, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.

6.2. Containerization Ảo hóa nhẹ hơn và hiệu quả hơn

Công nghệ containerization (ví dụ như Docker) cung cấp một phương pháp ảo hóa nhẹ hơn và hiệu quả hơn so với máy ảo truyền thống. Container chia sẻ kernel của hệ điều hành chủ, giúp giảm dung lượng và tăng tốc độ khởi động.

6.3. Tích hợp AI và Machine Learning vào quản lý ảo hóa

Việc tích hợp AI và Machine Learning vào quản lý ảo hóa giúp tự động hóa các tác vụ quản lý, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và phát hiện các vấn đề tiềm ẩn. Điều này giúp cải thiện hiệu suất, giảm chi phí và tăng tính sẵn sàng của hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 : Tổng Quan.  Chương này sẽ nêu lên bối cảnh của nền khoa học công nghệ hiện nay ,những hạn và lãn phí khi vẫn áp dụng mô hình truyền thống vào các hê thống máy chủ và nhiệm vụ của đồ án để giải quyết vấn đề này. Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa.  Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ mà chúng ta sẽ ứng dụng xây dựng hệ thống,nêu cấu trúc ,các thành phần trong mô hình ảo hóa và các lợi ích mà nó mang lại.

Chương 3 : Các Công Ngệ Giúp Ảo Hóa Hệ thống.  Chương này sẽ giới thiệu về các công nghệ hữu ích không kém phần quan rọng trong môi trường ảo hóa giúp xây dựng hệ thống an toàn và ổn định. Chương 4 : Ảo Hóa Với máy chủ ESX SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 9 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa  Chương này sẽ trình bày về hệ thống ảo hóa của VMware đó là máy chủ VMware ESX Qua đó sẽ thấy được các ưu điểm và tính năng vượt trội của sản phẩm ảo hóa này Chương 5 : Xây Dựng Mô Hình Ứng Dụng Ảo Hóa Cho Doanh Nghiệp Nhỏ  Chương này sẽ trình bày triển khai xây dựng mô hình thực tế,từ đó sẽ thấy được ưu nhược điểm của ứng dụng. Chương 6: Kết Luận  Trình bày những kết quả đạt được,những hạn chế và hướng phát triển của đề tài.

SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 10 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa.1 : Tổng Quan Ảo Hóa 2.1 : Khái niệm 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.

Khi chạy ứng dụng, người sử dụng không nhận biết được ứng dụng đó chạy trên lớp phần cứng ảo.1 : Một server vật lý trong hệ thống ảo hóa 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 SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 11 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 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 sự 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.

Ảo hóa máy chủ thực sự không được quan tâm cho đền những năm gần đây. Do còn nhiều vấn đề về công nghệ và người dùng chưa thực sự quan tâm tới lợi ích và còn thiếu một đội ngũ am hiểu về công nghệ này nên việc áp dụng nó vào hệ hệ thống là rất dè dặt. Nhưng khi đối mặt với thực trạng khủng hoảng của nền kinh tế toàn cầu thì bất kì một doanh nghiệp nào cũng chú tâm để tìm một giải pháp tiết kiệm hơn. Đây cũng là lúc công nghệ ảo hóa tìm được chỗ đứng vững chắc cho mình trong lĩnh vực công nghệ thông tin trên thế giới.

Hiện nay có nhiều nhà cung cấp các sản phẩm máy chủ và phần mềm điều chú tâm đầu tư nghiên cứu và phát triển công nghệ này như là HP,IBM,Microsoft và VMware.Nhiều dạng ảo hóa được đưa ra và có thể chia thành hai dạng chính là ảo hóa cứng và ảo hóa mềm. Từ hai dạng nay sau này mới phát triển thành nhiều loại ảo hóa có chức năng và cấu trúc khác nhau như VMM-Hypervisor,VMM , Hybrid… Ảo hóa cứng còn được gọi là phân thân máy chủ. Dạng ảo hóa này cho phép tạo nhiều máy ảo trên môt máy chủ vật lý. Mỗi máy ảo chạy hệ điều hành riêng và SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 12 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa được cấp phát các tài nguyên phần cứng như số xung nhịp CPU, ổ cứng và bộ nhớ.

Các tài nguyên của máy chủ có thể được cấp phát động một cách linh động tùy theo nhu cầu của từng máy ảo. Giải pháp này cho phép hợp nhất các hệ thống máy chủ cồng kềnh thành một máy chủ duy nhất và các máy chủ trước đây bây giờ đóng vai trò là máy ảo ứng dụng chạy trên nó. Ảo hóa mềm còn gọi là phân thân hệ điều hành. Nó thực ra chỉ là sao chép bản sao của một hệ điều hành chính làm nhiều hệ điều hành con và cho phép các máy ảo ứng dụng có thể chạy trên nó.

Như vậy, nếu hệ điều hành chủ là Linux thì cách ảo hoá này sẽ cho phép tạo thêm nhiều bản Linux làm việc trên cùng máy. Cách này có ưu điểm là chỉ cần một bản quyền cho một hệ điều hành và có thể sử dụng cho các máy ảo còn lại. Nhược điểm của nó là không thể sử dụng nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy chủ.2 : Lịch sử ra đời : Ảo hóa có nguồn gốc từ việc phân chia ổ đĩa, chúng phân chia một máy chủ thực thành nhiều máy chủ con. Một khi máy chủ thực được chia, mỗi máy chủ con có thể chạy một hệ điều hành và các ứng dụng độc lập.

Tiên phong cho công nghệ ảo hóa này là từ hãng IBM với hệ thống máy ảo VM/370 nổi tiếng được công bố vào năm 1972.Đến 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 1 hệ điều hành. VMware, được EMC (hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng 12 năm 2003, đã mở rộng tầm hoạt động từ máy tính để bàn (desktop) đến máy chủ (server) và hiện hãng vẫn giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hoá.

SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 13 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 2.Các thành phần của một hệ thống ảo hóa. Một hệ thống ảo hóa bao gồm những thành phần sau.  Tài nguyên vật lý (host machine,host hardware)  Các phần mềm ảo hóa (virtual software) cung cấp và quản lý môi trường làm việc của các máy ảo.  Máy ảo (virtual machine) là các máy được cài trên phần mềm ảo hóa.

 Hệ điều hành: là hệ điều hành được cài trên máy ảo.2 : Các thành phần của một hệ thống ảo hóa.1: Tài nguyên vật lý (host machine / host hadware) Các tài nguyên vật lý trong môi trường ảo hóa cung cấp tài nguyên mà các máy ảo sẻ sử dụng tới.một môi trường tài nguyên lớn có thể cung cấp được cho nhiều máy ảo chạy trên nó và hiệu quả làm việc của các máy ảo cao hơn.Các tài nguyên vật lý thông thường như là ổ đĩa cứng, ram, card mạng…. SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 14 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 2.2: Các phần mềm ảo hóa (virtual software) Lớp phần mềm ảo hóa này cung cấp sự truy cập cho mỗi máy ảo đến tài nguyên hệ thống. Nó cũng chịu trách nhiệm lập kế hoạch và phân chia tài nguyên vật lý cho các máy ảo. Phần mềm ảo hóa là nền tản của một môi trường ảo hóa.

Nó cho phép tạo ra các máy ảo cho người sử dụng, quản lý các tài nguyên và cung cấp các tài nguyên này đến các máy ảo.Kế hoạch quản lý sử dụng tài nguyên khi có sự tranh chấp một tài nguyên đặc biệt của các máy ảo, điều này dẫn tới sự hiệu quả làm việc của các máy ảo. Ngoài ra phần mềm ảo hóa còn cung cấp giao diện quản lý và cấu hình cho các máy ảo. Máy ảo thực chất là một phần cứng ảo một môi trường hay một phân vùng trên ổ đĩa. Trong môi trường này có đầy đũ thiết bị phần cứng như một máy thật.

Đây là một kiểu phần mềm ảo hóa dựa trên phần cứng vật lý. Các hệ điều hành khách mà chúng ta cài trên các máy ảo này không biết phần cứng mà nó nhìn thấy là phần cứng ảo.4 : Hệ điều hành khách(Guest operating system) Hệ điều hành khách được xem như một phần mềm (lớp 4) được cài đặt trên một máy ảo (lớp 3) giúp ta có thể sử dụng dễ dàng và xử lý các sự cố trong môi trường ảo hóa, Nó giúp người dung có những thao tác giống như là đang thao tác trên một lớp phần cứng vật lý thực sự. Khi có đủ các thành phần trên thì bạn có thể xây dựng cho mình một hệ thống ứng dụng ảo hóa. Ngoài việc lựa chọn phần cứng cho thích hợp bạn còn phải cân nhắc xem phải sử dụng phần mềm ảo hóa gì hoặc loại ảo hóa nào.

Điều này rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất làm việc cho hệ thống của bạn. SVTH : Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo Trang 15 GVHD : Lê Mạnh Hải Công Nghệ Ảo Hóa 2.2 : Các Loại Ảo hóa Ảo hóa được xây dựng dựa trên giải pháp chia một máy vật lý thành nhiều máy con.