Đồ án HCMUTE: Giải pháp ảo hóa mạng sử dụng VMware Hypervisor

Đồ án nghiên cứu hcmute giải pháp ảo hóa mạng sử dụng vmware hypervisor, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Võ Đức Huy
• Người hướng dẫn: Thạc Sĩ Nguyễn Đăng Quang
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Giải Pháp Ảo Hóa Mạng Sử Dụng VMware Hypervisor
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HẠ TẦNG ẢO HÓA
• 1.1. Khái niệm về ảo hóa và hạ tầng ảo hóa
• 1.2. Phân loại về ảo hóa
• 1.3. Tình hình sử dụng ảo hóa tại các Doanh nghiệp
• 2. CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ VMWARE VÀ CÁC HẠ TẦNG ẢO HÓA KHÁC
• 2.1. Tổng quan về Vmware Hypervisor
• 2.2. Phân loại Vmware Hypervisor
• 2.3. So sánh VMWare với các Hypervisor khác
• 3. CHƯƠNG III: TRIỂN KHAI HẠ TẦNG ẢO HÓA VMWARE CHO DOANH NGHIỆP
• 3.1. Cài đặt VMWare ESXI 6
• 3.2. Cài đặt vCenter 6
• 3.3. Cài đặt và sử dụng máy ảo trên ESXI 6
• 3.4. Cấu hình mạng ảo hóa trong ESXI 6
• 4. CHƯƠNG IV: THỰC NGHIỆM
• 4.1. Ứng dụng sơ đồ mạng ảo hóa vào thực tế
• 4.2. Ảo hóa Web Server
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về ảo hóa mạng

Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, giải pháp ảo hóa mạng đã trở thành một xu hướng quan trọng trong việc tối ưu hóa tài nguyên và giảm chi phí cho các doanh nghiệp. Ảo hóa mạng cho phép tạo ra nhiều mạng ảo trên cùng một hạ tầng vật lý, giúp tăng cường khả năng quản lý và bảo mật. VMware Hypervisor là một trong những công nghệ ảo hóa hàng đầu, cung cấp nền tảng vững chắc cho việc triển khai các giải pháp ảo hóa. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ ảo hóa không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống mạng.

1.1. Khái niệm về ảo hóa mạng

Ảo hóa mạng là quá trình tạo ra các mạng ảo từ một hạ tầng vật lý duy nhất. Điều này cho phép các tổ chức có thể phân chia tài nguyên mạng một cách linh hoạt và hiệu quả. Hệ thống ảo hóa giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, giảm thiểu lãng phí và tăng cường khả năng mở rộng. VMware Hypervisor đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và phân phối tài nguyên mạng, cho phép các máy ảo hoạt động độc lập mà không ảnh hưởng đến nhau. Việc áp dụng giải pháp ảo hóa giúp các doanh nghiệp dễ dàng triển khai các ứng dụng mới mà không cần đầu tư vào hạ tầng vật lý mới.

II. Lợi ích của giải pháp ảo hóa mạng

Việc triển khai giải pháp ảo hóa mạng mang lại nhiều lợi ích cho các doanh nghiệp. Đầu tiên, nó giúp giảm chi phí đầu tư vào hạ tầng vật lý. Thay vì phải mua sắm nhiều thiết bị mạng riêng biệt, doanh nghiệp có thể sử dụng một hạ tầng duy nhất để tạo ra nhiều mạng ảo. Thứ hai, bảo mật mạng ảo được cải thiện nhờ vào khả năng phân tách các mạng ảo khác nhau, giúp ngăn chặn các mối đe dọa từ bên ngoài. Cuối cùng, hiệu suất mạng cũng được nâng cao nhờ vào việc tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Theo một nghiên cứu gần đây, các doanh nghiệp áp dụng công nghệ ảo hóa đã ghi nhận sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất hoạt động.

2.1. Tiết kiệm chi phí

Một trong những lợi ích lớn nhất của giải pháp ảo hóa mạng là khả năng tiết kiệm chi phí. Doanh nghiệp không cần phải đầu tư vào nhiều thiết bị vật lý, mà có thể sử dụng một hạ tầng duy nhất để tạo ra nhiều mạng ảo. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu mà còn giảm chi phí bảo trì và vận hành. Theo báo cáo, các doanh nghiệp áp dụng công nghệ ảo hóa đã giảm được tới 30% chi phí vận hành hàng năm. Việc này cho phép doanh nghiệp có thêm nguồn lực để đầu tư vào các lĩnh vực khác, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.

III. Triển khai VMware Hypervisor tại HCMUTE

Việc triển khai VMware Hypervisor tại HCMUTE đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Hệ thống ảo hóa được thiết lập giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên máy chủ, đồng thời nâng cao khả năng quản lý và bảo mật. Hệ thống ảo hóa cho phép các sinh viên và giảng viên có thể thực hành và nghiên cứu trong môi trường ảo hóa, từ đó nâng cao kỹ năng và kiến thức về công nghệ thông tin. Việc áp dụng giải pháp ảo hóa không chỉ giúp HCMUTE tiết kiệm chi phí mà còn tạo ra một môi trường học tập hiện đại và hiệu quả.

3.1. Cài đặt và cấu hình

Quá trình cài đặt VMware ESXi và cấu hình hệ thống ảo hóa tại HCMUTE được thực hiện theo các bước cụ thể. Đầu tiên, VMware ESXi được cài đặt trên máy chủ vật lý, sau đó các máy ảo được tạo ra và cấu hình theo nhu cầu sử dụng. Hệ thống mạng ảo hóa được thiết lập để đảm bảo các máy ảo có thể giao tiếp với nhau một cách hiệu quả. Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa tài nguyên mà còn nâng cao khả năng bảo mật cho hệ thống. Các sinh viên tham gia vào quá trình này đã có cơ hội thực hành và áp dụng kiến thức vào thực tế, từ đó nâng cao kỹ năng chuyên môn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển của hoạt động kinh tế và quản trị kinh doanh, ứng dụng công nghệ thông tin đã trở thành yêu cầu thiết yếu nhằm đảm bảo năng lực cạnh tranh và hiệu quả quản lý. Để vận hành hệ thống phần mềm và lưu trữ khối lượng thông tin phức tạp, các cơ quan và doanh nghiệp thường phải trang bị nhiều máy chủ chuyên dụng. Tuy nhiên, việc vận hành nhiều máy chủ vật lý riêng lẻ làm gia tăng đáng kể chi phí đầu tư thiết bị, chi phí năng lượng điện, không gian lắp đặt và hệ thống làm mát trung tâm dữ liệu. Trên thực tế, các máy chủ vật lý thường không khai thác hết công suất phần cứng mà chỉ sử dụng một phần tài nguyên, dẫn đến tình trạng lãng phí năng lực tính toán.

Công nghệ ảo hóa máy chủ ra đời nhằm giải quyết triệt để vấn đề tối ưu hóa phần cứng, cắt giảm chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời rút ngắn thời gian thiết lập và kiểm thử hệ thống. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, khóa luận tốt nghiệp tập trung nghiên cứu giải pháp ảo hóa hệ thống máy chủ và thiết bị mạng trên nền tảng VMware Hypervisor.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Mục tiêu nghiên cứu: Tìm hiểu toàn diện về công nghệ ảo hóa, trọng tâm là kiến trúc Hypervisor và nền tảng VMware ESXi.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
   • Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về ảo hóa, hạ tầng ảo hóa và các phân loại ảo hóa.
   • Tìm hiểu chi tiết các giải pháp ảo hóa mạng và hệ sinh thái VMware Hypervisor (bộ sản phẩm VMware vSphere).
   • Thực hành cài đặt máy chủ ảo hóa VMware ESXi và hệ thống quản trị tập trung VMware vCenter.
   • Triển khai ảo hóa một hệ thống mạng hoàn chỉnh gồm: ảo hóa máy tính người dùng, ảo hóa Web Server, ảo hóa hệ thống quản lý tài nguyên và ảo hóa thiết bị định tuyến (Router).
   • Vận hành, khai thác và đánh giá cơ chế quản lý tài nguyên tập trung trên môi trường máy ảo.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ ảo hóa hệ thống máy tính, máy chủ và thiết bị mạng.
• Phạm vi nghiên cứu: Công nghệ ảo hóa máy chủ dạng Hypervisor, tập trung chuyên sâu vào giải pháp VMware ESXi 6, VMware vCenter 6 và các thành phần dịch vụ mạng liên quan.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các khái niệm, mô hình và công nghệ tiêu chuẩn trong lĩnh vực ảo hóa máy tính:

• Khái niệm và mô hình ảo hóa: Ảo hóa là công nghệ cho phép phân chia tài nguyên của một máy chủ vật lý đơn lẻ thành nhiều máy ảo (Virtual Machine - VM) độc lập thông qua lớp giám sát máy ảo (Virtual Machine Monitor - VMM hay Hypervisor). Mỗi máy ảo được phân bổ tài nguyên riêng biệt gồm CPU, RAM, ổ đĩa cứng, card mạng (NIC) và chạy một hệ điều hành khách (Guest OS) riêng.
• Bốn mục tiêu cốt lõi của ảo hóa:
  • Availability (Tính sẵn sàng): Giảm thiểu hoặc loại bỏ thời gian chết (downtime) của ứng dụng khi phần cứng gặp sự cố, bảo trì hoặc di chuyển.
  • Scalability (Khả năng mở rộng): Dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp cấu hình tài nguyên máy chủ mà không làm gián đoạn dịch vụ.
  • Optimization (Tối ưu hóa): Khai thác triệt để năng lực phần cứng, giảm số lượng máy chủ vật lý, switch và cáp kết nối.
  • Management (Quản lý tập trung): Hợp nhất công tác giám sát và điều khiển hạ tầng từ một giao diện quản trị duy nhất.
• Các mức độ ảo hóa máy chủ:
  • Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization): Không cần chỉnh sửa Guest OS, mã lệnh chạy trực tiếp qua lớp ảo hóa mô phỏng đầy đủ phần cứng.
  • Ảo hóa song song (Para-virtualization): Đòi hỏi chỉnh sửa nhân của Guest OS để tương tác trực tiếp với Hypervisor, mang lại hiệu năng cao hơn và giảm độ trễ (ví dụ: Windows 7 XP Mode).
  • Ảo hóa hệ điều hành (OS-level/Container Virtualization): Chạy nhiều môi trường cô lập trên cùng một nhân hệ điều hành chủ, tối ưu tài nguyên cho các ứng dụng web đồng nhất.
  • Ảo hóa ứng dụng: Sử dụng kỹ thuật Application Streaming (như mô hình Application Profiler và Application Hub của Citrix) hoặc Virtual Desktop Infrastructure (VDI) để phân phối ứng dụng mà không cần cài đặt trực tiếp lên hệ điều hành cục bộ.
• Mô hình kiến trúc ảo hóa mạng và lưu trữ:
  • Ảo hóa mạng theo Cisco: Phân chia làm 3 khu vực chức năng gồm Khu vực quản lý truy nhập (Access Control - kiểm tra quyền, chứng thực, VLAN), Khu vực đường dẫn (Path Isolation - định tuyến Layer 3, MPLS, VRF) và Khu vực liên kết với dịch vụ (Services Edge - áp dụng chính sách phân quyền và bảo mật).
  • Ảo hóa lưu trữ (SAN): Gồm 3 mô hình triển khai: Host-based (lớp ảo hóa nằm trên driver điều khiển ổ đĩa), Storage-device based (firmware ảo hóa giao tiếp trực tiếp trên ổ cứng thông qua Primary Storage Controller) và Network-based (ảo hóa thực thi trên thiết bị switch hoặc máy chủ kết nối trung tâm lưu trữ SAN).
  • Công nghệ phụ trợ: Mạng lưu trữ chuyên dụng SAN, công nghệ phân cụm cân bằng tải và chịu lỗi Clustering (cơ chế nút chủ động Active Primary Node và nút thụ động Passive Backup Node), công nghệ mảng đĩa RAID và Network Load Balancing (NLB).

Phương pháp nghiên cứu được tác giả áp dụng:

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu kỹ thuật chuyên sâu về các kiến trúc Hypervisor (Host-based Type 2 và Bare-metal Type 1), kiến trúc VMware vSphere, Cisco Virtualization Framework và giải pháp hạ tầng hội tụ doanh nghiệp (HP Converged Infrastructure).
• Phương pháp thực nghiệm kỹ thuật: Thiết lập môi trường triển khai thực tế trên nền tảng phần cứng x86, tiến hành cài đặt hệ điều hành ảo hóa VMware ESXi 6, cấu hình vCenter 6, thiết lập switch ảo (vSwitch) và xây dựng hệ thống mạng ảo hóa tích hợp router phần mềm VyOS cùng hệ thống lưu trữ/web Synology DSM.

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm tài liệu kỹ thuật chính thức từ hãng VMware, Cisco Systems, Citrix, Hewlett Packard (HP) và các tài liệu học thuật về mạng máy tính.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo mô hình Bare-metal Hypervisor, trong đó lớp phần mềm ảo hóa tương tác trực tiếp với phần cứng máy chủ mà không thông qua hệ điều hành trung gian.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                              VMware vCenter 6                           |
|      (Quản lý tập trung, Single Sign-On, vSphere Client, Quản lý Cụm)    |
+-------------------------------------------------------------------------+
|                        VMware ESXi 6 (Hypervisor)                       |
|   +-------------------+  +--------------------+  +------------------+   |
|   |   Máy ảo VyOS     |  | Máy ảo Synology DSM|  |  Máy ảo Windows  |   |
|   |  (Router, WAN/LAN,|  |   (Web Server,     |  |   (Máy trạm      |   |
|   |    DHCP, DNS)     |  |    Lưu trữ SATA)   |  |   người dùng)    |   |
|   +---------+---------+  +---------+----------+  +--------+---------+   |
|             |                      |                      |             |
|   +---------+----------------------+----------------------+---------+   |
|   |                      vNetwork (vSwitch)                         |   |
|   |   (VM Port Groups, VMkernel Port, Uplink Port tới NIC vật lý)   |   |
|   +---------------------------------+-------------------------------+   |
+-------------------------------------+-----------------------------------+
|                           Phần cứng máy chủ                             |
|                 (CPU x86, RAM, Ổ cứng lưu trữ, Card mạng NIC)           |
+-------------------------------------------------------------------------+

Hạ tầng triển khai bao gồm các thành phần công nghệ và cấu hình kỹ thuật cụ thể:

1. Kiến trúc quản trị và điều phối:
   • VMware ESXi 6: Cài đặt trực tiếp lên máy chủ vật lý, cấu hình phân vùng lưu trữ (Datastore), đặt mật khẩu quản trị cho tài khoản root và gán địa chỉ IP tĩnh để quản lý qua giao diện Direct Console User Interface (DCUI) và Web Client.
   • VMware vCenter Server 6: Triển khai theo mô hình tích hợp (Embedded Deployment), thiết lập cấu hình định danh tập trung vCenter Single Sign-On, tài khoản dịch vụ (Service Account), cơ sở dữ liệu lưu trữ cấu hình (Database Settings) và kích hoạt bản quyền (License Key) để kết nối điều khiển các máy chủ ESXi.
2. Thiết kế hạ tầng mạng ảo (vNetwork):
   • Xây dựng các thiết bị chuyển mạch ảo (vSwitch) để liên kết máy chủ và các máy ảo.
   • Thiết lập các loại cổng kết nối chuyên dụng trên vSwitch:
     • VMkernel port: Sử dụng cho các luồng dữ liệu hệ thống như vMotion, Fault Tolerance (FT), kết nối IP Storage (iSCSI, NAS, NFS) và Management Network.
     • Virtual Machine port group: Phân chia các nhóm mạng logic (như VM Network) để cấp kết nối cho các card mạng ảo của từng máy ảo.
     • Uplink port: Kết nối vSwitch với các card mạng vật lý (NIC) của máy chủ nhằm thông tuyến dữ liệu ra mạng ngoài.
3. Triển khai máy ảo và dịch vụ mạng:
   • Router ảo VyOS: Cài đặt trên máy ảo với 2 giao diện mạng ảo (eth0 đóng vai trò cổng WAN kết nối mạng ngoài, eth1 đóng vai trò cổng LAN nội bộ). Cấu hình bảng định tuyến Default Gateway, thiết lập dịch vụ cấp phát địa chỉ IP động (DHCP Server) phân dải cho các máy con, và cấu hình dịch vụ phân giải tên miền (DNS Server) cho mạng nội bộ.
   • Máy chủ Web và Lưu trữ (Synology DSM): Khởi tạo máy ảo với bộ nạp khởi động synoboot, loại bỏ các ổ đĩa không tương thích, bổ sung thiết bị điều khiển SATA ảo và cài đặt hệ điều hành DiskStation Manager (DSM). Thiết lập dịch vụ Web Server, tạo tệp HTML mẫu và kiểm tra khả năng truy cập qua trình duyệt.
   • Máy trạm người dùng (Windows VM): Khởi tạo máy ảo trên ESXi, cấu hình thông số CPU, RAM, gán card mạng vào nhóm VM Network, thiết lập mật khẩu Local Administrator và kiểm tra kết nối mạng nội bộ từ router VyOS.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về hạ tầng ảo hóa

Chương này cung cấp bức tranh toàn cảnh về lý thuyết ảo hóa và ứng dụng thực tiễn trong doanh nghiệp:

• Trình bày định nghĩa công nghệ ảo hóa và vị trí của lớp Hypervisor nằm giữa phần cứng và hệ điều hành.
• Phân tích 4 thành phần bắt buộc của một hệ thống ảo hóa: Tài nguyên vật lý (Host machine), Phần mềm ảo hóa (Hypervisor), Hệ điều hành khách (Guest OS) và Máy ảo (Virtual Machine).
• Đánh giá ưu điểm và hạn chế của công nghệ ảo hóa:
  • Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí điện năng, giảm thiểu số lượng thiết bị vật lý (server, switch, cáp nối), tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên và tập trung hóa công tác quản trị.
  • Nhược điểm: Rủi ro mất mát dữ liệu do toàn bộ máy ảo lưu trữ trong định dạng tệp VMDK duy nhất (nếu tệp hỏng hoặc mất mà chưa sao lưu thì không thể phục hồi); hiện tượng thắt nút cổ chai làm chậm toàn bộ hệ thống nếu phần cứng thấp mà một máy ảo chiếm dụng quá nhiều tài nguyên; nguy cơ bảo mật diện rộng khi máy chủ vật lý bị chiếm quyền điều khiển.
• Phân loại 4 cấp độ ảo hóa: Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization), Ảo hóa song song (Para-virtualization), Ảo hóa hệ điều hành (Container) và Ảo hóa ứng dụng (Application Streaming).
• Phân loại ảo hóa theo đối tượng: Ảo hóa hệ thống mạng (mô hình 3 vùng của Cisco: Access Control, Path Isolation, Services Edge); Ảo hóa hệ thống lưu trữ (mô hình Host-based, Storage-device based, Network-based); Ảo hóa máy chủ (mô hình Host-based như VMware Workstation/Server và mô hình Hypervisor-based như VMware ESX/ESXi, Citrix XenServer, Oracle VM).
• Khảo sát các giải pháp ảo hóa dành cho doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMB) thông qua các gói giải pháp hạ tầng hội tụ của HP kết hợp VMware/Microsoft (Entry Tower Smart Bundle, Scalable Blades HA Smart Bundle kết hợp HP BladeSystem, Virtual Connect và P4000 SAN G2).

Chương II: Tìm hiểu về VMware và các hạ tầng ảo hóa khác

Chương II đi sâu phân tích kiến trúc phần mềm VMware Server và trọn bộ giải pháp VMware vSphere:

• Phân tích đặc điểm máy ảo VMware: độc lập với phần cứng x86, truy cập trực tiếp tài nguyên vật lý, đóng gói dưới dạng tệp tin di động, hỗ trợ cơ chế snapshot để lưu trạng thái và phục hồi nhanh.
• So sánh chi tiết hai dòng Hypervisor của VMware:
  • VMware ESX: Sử dụng nhân VMkernel kết hợp với hệ điều hành điều khiển Service Console (chứa các dịch vụ tệp, tường lửa, SNMP, web server).
  • VMware ESXi: Thế hệ nâng cấp loại bỏ hoàn toàn Service Console, giúp bộ cài đặt trở nên siêu nhẹ, giảm thiểu bề mặt tấn công bảo mật trong khi vẫn sử dụng chung nhân VMkernel và hỗ trợ đầy đủ các tính năng ảo hóa cấp doanh nghiệp.
• Phân tích các module chức năng cốt lõi trong bộ VMware vSphere:
  • VMware Virtual Symmetric Multi-Processing (Virtual SMP): Cho phép gán nhiều bộ xử lý ảo (vCPU) cho một máy ảo để đáp ứng các ứng dụng yêu cầu năng lực tính toán cao mà không vi phạm cam kết chất lượng dịch vụ (SLA).
  • VMware vCenter Server: Trung tâm điều khiển toàn bộ cụm máy chủ ESX/ESXi, hỗ trợ các tính năng EVC (tương thích CPU Intel và AMD trong cụm DRS), Host Profiles và vNetwork Distributed Switches. Sản phẩm có 3 phiên bản: Essentials, Standard và Foundation (giới hạn quản lý tối đa 3 máy chủ ESX/ESXi).
  • VMware vCenter Update Manager: Tự động quét kiểm tra tương thích và cài đặt bản vá lỗi cho máy chủ ESXi, hệ điều hành Windows/Linux và các ứng dụng chạy trong máy ảo.
  • VMware vSphere Client: Ứng dụng giao diện đồ họa (GUI) trên nền tảng Windows dùng để kết nối trực tiếp đến máy chủ ESXi hoặc kết nối tập trung qua vCenter Server.
  • VMware vMotion và Storage vMotion: Công nghệ chuyển dịch máy ảo trực tiếp (live migration) giữa các máy chủ vật lý hoặc chuyển dịch kho lưu trữ đĩa ảo mà không làm gián đoạn dịch vụ (zero downtime) và không mất kết nối mạng.
  • VMware Distributed Resource Scheduler (DRS): Tự động tính toán, phân bổ và tái cân bằng tải CPU, bộ nhớ cho các máy ảo trong cụm máy chủ (Cluster) tại thời điểm khởi động và trong suốt quá trình hoạt động.
  • VMware High Availability (HA): Tự động khởi động lại các máy ảo trên một máy chủ ESXi khác trong cụm khi máy chủ vật lý ban đầu gặp sự cố phần cứng, thời gian gián đoạn dịch vụ khoảng 3 phút.
  • VMware Fault Tolerance (FT): Ứng dụng công nghệ vLockstep để duy trì một máy ảo phụ (Secondary VM) chạy song song theo thời gian thực với máy ảo chính (Primary VM) trên hai máy chủ vật lý tách biệt, giúp loại bỏ hoàn toàn thời gian chết (0 downtime) khi máy chủ chính gặp sự cố (lưu ý: FT không hỗ trợ chạy đồng thời với DRS trên cùng máy ảo).
  • VMware Consolidated Backup (VCB): Bộ công cụ sao lưu dữ liệu máy ảo dựa trên tính năng snapshot, hỗ trợ cơ chế sao lưu Lan-free và Lan-based tích hợp với các phần mềm chuyên dụng như Backup Exec, NetBackup, TSM.
  • VMware vShield Zones: Giải pháp tường lửa ảo hoạt động trên các switch ảo, cho phép thiết lập và duy trì chính sách an ninh mạng nhất quán ngay cả khi máy ảo di chuyển qua vMotion.
  • VMware vCenter Orchestrator: Công cụ tự động hóa quy trình nghiệp vụ và cấu hình hạ tầng ảo hóa.
  • Hạ tầng mạng ảo vNetwork: Cấu trúc chuyển mạch ảo gồm vNetwork Standard Switch (cấu hình cục bộ trên từng máy chủ) và vNetwork Distributed Switch (switch phân tán dùng chung cho toàn bộ cụm máy chủ), phân định rõ 4 loại cổng: Service Console port, VMkernel port, Virtual Machine port group và Uplink port.

Chương III: Triển khai hạ tầng ảo hóa VMware cho doanh nghiệp

Chương này mô tả trình tự các bước cài đặt và cấu hình hạ tầng ảo hóa nền tảng:

• Hướng dẫn chi tiết quy trình cài đặt VMware ESXi 6: Thiết lập phân vùng ổ cứng, đặt mật khẩu tài khoản quản trị root, thiết lập thông số mạng quản trị và truy cập giao diện DCUI.
• Trình tự cài đặt VMware vCenter Server 6: Chạy bộ cài đặt autorun, chọn mô hình triển khai nhúng (Embedded Deployment), thiết lập Single Sign-On, cấu hình vCenter Server Service Account, thiết lập cơ sở dữ liệu (vCenter Database Settings), khắc phục lỗi không gian lưu trữ trống (Free space error), kích hoạt License Key và kết nối host ESXi vào hệ thống quản lý tập trung.
• Quy trình khởi tạo máy ảo Windows trên ESXi: Đặt tên máy ảo, chọn hệ điều hành tương thích theo VMware Compatibility Guide, phân bổ CPU/RAM/ổ đĩa, bật tùy chọn Connect at power on cho ổ đĩa quang ảo, thiết lập mật khẩu Local Administrator.
• Cấu hình mạng ảo hóa trên ESXi: Thiết lập các thông số kết nối cơ bản, tạo card mạng ảo mới (Add network adapter), gán vào các port group tương ứng.

Chương IV: Thực nghiệm

Chương IV trình bày việc ứng dụng hạ tầng ảo hóa đã xây dựng vào một mô hình mạng thực tế:

• Triển khai máy ảo định tuyến VyOS: Tải tệp cài đặt lên Datastore của ESXi, tạo máy ảo, chọn loại hệ điều hành và gán card mạng VM Network.
• Thực hiện cấu hình thiết bị định tuyến VyOS:
  • Cấu hình các giao diện mạng eth0 (kết nối WAN) và eth1 (kết nối LAN nội bộ).
  • Cấu hình bảng định tuyến Default Gateway.
  • Thiết lập dịch vụ DHCP Server: Cấu hình dải cấp phát địa chỉ IP (pool IP), thời gian thuê bao (lease time) và cấu hình DNS cho các máy con trong mạng nội bộ.
  • Kiểm tra khả năng thông tuyến và phân giải tên miền của toàn mạng.
• Triển khai ảo hóa dịch vụ Web Server và Lưu trữ (Synology DSM):
  • Chuẩn bị các tệp cài đặt cần thiết, khởi tạo máy ảo trên ESXi.
  • Loại bỏ các ổ đĩa không tương thích, bổ sung ổ đĩa cứng mới và trỏ đến bộ nạp synoboot, cấu hình thiết bị SATA ảo.
  • Khởi động máy ảo, sử dụng giao diện web truy cập công cụ tìm kiếm thiết bị (Synology Find), tiến hành cài đặt DiskStation Manager (DSM).
  • Khởi tạo tài khoản quản trị (username, password), đặt tên máy chủ, bỏ qua bước thiết lập QuickConnect và hoàn tất cài đặt hệ điều hành DSM.
  • Tạo tệp tin HTML thử nghiệm, khởi chạy dịch vụ Web Station trên DSM và kiểm tra kết quả truy cập thành công từ máy trạm trong mạng ảo.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành các mục tiêu đề ra và ghi nhận các kết quả kỹ thuật cụ thể:

• Triển khai thành công hạ tầng ảo hóa máy chủ Bare-metal trên nền tảng VMware ESXi 6, quản lý tập trung thông qua VMware vCenter Server 6.
• Ảo hóa hoàn chỉnh một hệ thống mạng chức năng bao gồm: máy trạm người dùng Windows, thiết bị định tuyến mạng chuyên dụng VyOS (tích hợp đầy đủ dịch vụ WAN/LAN, DHCP, DNS) và máy chủ dịch vụ Web/Lưu trữ trên nền Synology DSM.
• Tổng hợp và đối sánh chi tiết các công nghệ đảm bảo tính sẵn sàng và tối ưu tài nguyên trong hệ sinh thái VMware vSphere:

Công nghệ	Mục đích chính	Cơ chế hoạt động	Thời gian gián đoạn (Downtime)	Yêu cầu kết hợp / Giới hạn
vMotion	Di chuyển máy ảo đang chạy giữa các máy chủ vật lý	Sao chép trạng thái bộ nhớ và tiến trình qua mạng chuyên dụng	Không có (0 downtime)	Yêu cầu kho lưu trữ chia sẻ (Shared Storage)
Storage vMotion	Di chuyển đĩa ảo giữa các hệ thống lưu trữ	Sao chép cấu trúc tệp VMDK khi máy ảo vẫn đang hoạt động	Không có (0 downtime)	Hỗ trợ bảo trì, nâng cấp hệ thống SAN
DRS	Tự động cân bằng tải CPU và bộ nhớ trong cụm	Đặt máy ảo lúc khởi động và tự động di chuyển máy ảo khi tranh chấp tài nguyên	Không làm gián đoạn dịch vụ	Hoạt động trên cấp độ Cluster máy chủ ESXi
VMware HA	Dự phòng sự cố hỏng hóc máy chủ vật lý	Tự động phát hiện lỗi host và gửi lệnh khởi động lại máy ảo trên host khác	Khoảng 3 phút (thời gian khởi động lại)	Yêu cầu tài nguyên dự phòng trong Cluster
VMware FT	Chịu lỗi tuyệt đối cho các ứng dụng quan trọng	Sử dụng công nghệ vLockstep chạy đồng bộ máy ảo phụ theo thời gian thực	Không có (0 downtime)	Phải vô hiệu hóa DRS trên máy ảo được bảo vệ

Các đề xuất và giải pháp kỹ thuật do tác giả đưa ra:

• Doanh nghiệp nên chuyển đổi từ mô hình ảo hóa trên hệ điều hành (Host-based) sang mô hình Bare-metal Hypervisor (như VMware ESXi) để giải phóng tài nguyên phần cứng, tăng tính ổn định và nâng cao hiệu suất tính toán.
• Ứng dụng vCenter Server làm trung tâm quản trị nhằm đồng bộ hóa cấu hình máy chủ thông qua Host Profiles và quản lý mạng trên diện rộng với vNetwork Distributed Switches.
• Đối với các dịch vụ mạng trọng yếu, cần kết hợp giải pháp lưu trữ tập trung SAN cùng các tính năng VMware HA, FT và vMotion để xây dựng hệ thống có tính sẵn sàng cao, đảm bảo hoạt động liên tục khi xảy ra sự cố phần cứng.

Đóng góp của khóa luận:

• Hệ thống hóa toàn diện các kiến thức lý thuyết về công nghệ ảo hóa (máy chủ, mạng, lưu trữ, ứng dụng) và khung kiến trúc giải pháp ảo hóa doanh nghiệp.
• Cung cấp tài liệu hướng dẫn thực nghiệm chi tiết, minh họa trực quan từ khâu cài đặt nền tảng Bare-metal Hypervisor, cấu hình quản trị tập trung đến việc tích hợp các thiết bị định tuyến và dịch vụ máy chủ mạng ảo hóa hoàn chỉnh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Khóa luận được thực hiện trong phạm vi môi trường thử nghiệm và mô phỏng phòng lab, cấu hình phần cứng có giới hạn nên chưa đánh giá được toàn diện hiệu năng của hệ thống dưới áp lực tải thực tế lớn và liên tục của các doanh nghiệp quy mô lớn.
• Các tính năng nâng cao như vNetwork Distributed Switch trên nhiều máy chủ vật lý phân tán, tường lửa mạng vShield Zones và tự động hóa quy trình với vCenter Orchestrator mới chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu lý thuyết, chưa triển khai thực nghiệm đồng bộ.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng triển khai thực nghiệm mô hình phân cụm đa máy chủ vật lý (Multi-host Cluster) có kết nối hệ thống lưu trữ ngoài SAN/iSCSI để kiểm thử thực tế các kịch bản chuyển giao tải tự động của VMware DRS và cơ chế dự phòng Fault Tolerance (FT).
• Nghiên cứu và triển khai giải pháp bảo mật nâng cao cho môi trường ảo hóa bằng VMware vShield Zones.
• Xây dựng các kịch bản tự động hóa quy trình vận hành và cấp phát tài nguyên máy ảo thông qua VMware vCenter Orchestrator.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, Mạng máy tính, Hệ thống thông tin và Quản trị mạng đang thực hiện các đồ án, khóa luận hoặc đề tài nghiên cứu liên quan đến ảo hóa hạ tầng và trung tâm dữ liệu.
• Kỹ sư hệ thống, chuyên viên quản trị mạng tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMB) cần tài liệu tham khảo để lập kế hoạch, cài đặt và triển khai giải pháp ảo hóa máy chủ VMware ESXi và định tuyến ảo.

Các phần nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao nhất:

• Phần tổng quan phân tích sâu về các thành phần cốt lõi trong bộ giải pháp VMware vSphere tại Chương II (đặc biệt là cơ chế phân biệt ESX và ESXi, nguyên lý vận hành của vMotion, DRS, HA và FT).
• Quy trình triển khai thực tế router VyOS và Web Server Synology DSM trên hạ tầng VMware ESXi tại Chương IV với các bước cấu hình mạng cụ thể.

Câu hỏi thường gặp

1. Sự khác biệt cốt lõi giữa VMware ESX và VMware ESXi được trình bày trong khóa luận là gì? Cả hai đều chia sẻ chung nhân ảo hóa VMkernel và hỗ trợ các tính năng ảo hóa tương đương. Tuy nhiên, VMware ESX sử dụng hệ điều hành điều khiển Service Console (chứa các dịch vụ tường lửa, SNMP, web server...), trong khi VMware ESXi đã loại bỏ hoàn toàn Service Console. Việc loại bỏ này giúp ESXi có dung lượng bộ cài đặt siêu nhẹ, tăng độ ổn định và giảm thiểu rủi ro bảo mật.

2. Điểm khác nhau cơ bản giữa cơ chế bảo vệ của VMware HA và VMware FT là gì? VMware High Availability (HA) bảo vệ hệ thống bằng cách tự động khởi động lại máy ảo trên một máy chủ ESXi khác trong cụm khi máy chủ chính gặp sự cố, dẫn đến thời gian gián đoạn dịch vụ (downtime) khoảng 3 phút. Trong khi đó, VMware Fault Tolerance (FT) sử dụng công nghệ vLockstep để duy trì một máy ảo phụ chạy song song theo thời gian thực trên một máy chủ vật lý khác; khi máy chủ chính lỗi, máy ảo phụ tiếp quản ngay lập tức giúp loại bỏ hoàn toàn thời gian chết (0 downtime).

3. Mô hình ảo hóa hệ thống mạng của Cisco được phân chia thành những khu vực chức năng nào? Mô hình ảo hóa mạng của Cisco gồm 3 khu vực:

• Khu vực quản lý truy nhập (Access Control): Thực hiện chứng thực người dùng và phân vùng hoạt động (VLAN, Access list).
• Khu vực đường dẫn (Path Isolation): Duy trì liên lạc hạ tầng Layer 3, định tuyến giữa các vùng mạng sử dụng các giao thức như MPLS và VRF.
• Khu vực liên kết với dịch vụ (Services Edge): Áp dụng chính sách phân quyền, an ninh mạng và cung cấp quyền truy cập dịch vụ cho người dùng.

4. Thiết bị định tuyến ảo VyOS trong phần thực nghiệm của khóa luận đảm nhận những nhiệm vụ gì? Router VyOS được cấu hình trên máy ảo để thực hiện các chức năng: định tuyến giữa giao diện mạng ngoài (eth0 - WAN) và mạng nội bộ (eth1 - LAN), thiết lập bảng định tuyến Default Gateway, triển khai dịch vụ DHCP Server cấp phát IP động cho các máy trạm con, và cấu hình máy chủ DNS Server cho toàn bộ hệ thống mạng nội bộ.

5. Thiết bị chuyển mạch ảo (vSwitch) trong hạ tầng vNetwork hỗ trợ những loại cổng kết nối nào? vSwitch hỗ trợ 4 kiểu cổng:

• Service Console port: Cổng quản trị dành riêng cho máy chủ VMware ESX.
• VMkernel port: Cổng xử lý các dịch vụ hệ thống như vMotion, FT, kết nối lưu trữ IP Storage (iSCSI, NAS, NFS) và Management Network trên ESXi.
• Virtual Machine port group: Nhóm cổng kết nối mạng cho các máy ảo.
• Uplink port: Cổng vật lý kết nối vSwitch với các card mạng NIC thật của máy chủ để truyền tải dữ liệu ra bên ngoài.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Giải pháp ảo hóa mạng sử dụng VMWare Hypervisor" của sinh viên Võ Đức Huy và Trần Thanh Thông (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) đã hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý thuyết về công nghệ ảo hóa hạ tầng máy chủ, mạng, lưu trữ và ứng dụng. Đề tài đã phân tích chuyên sâu kiến trúc bộ giải pháp VMware vSphere, đồng thời triển khai thực nghiệm thành công một hệ thống mạng ảo hóa hoàn chỉnh trên nền tảng VMware ESXi 6, vCenter 6 kết hợp router VyOS và máy chủ dịch vụ Synology DSM. Đây là công trình mang tính ứng dụng thực tiễn cao, cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết cho công tác nghiên cứu học thuật và triển khai hạ tầng ảo hóa tại các doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và kết luận thì đề tài chia làm IV chƣơng:  Chƣơng I : Tổng quan về hạ tầng ảo hóa  Chƣơng II : Tìm Hiểu Về Vmware Và Các Hạ Tầng Ảo Hóa Khác  Chƣơng III : VMware ESXi  Chƣơng IV : Thực Hành Triển Khai Ảo Hóa Hệ Thống Mạng 2 do an CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HẠ TẦNG ẢO HÓA 1. Khái niệm về ảo hóa và hạ tầng ảo hóa Ảo hóa là công nghệ cho phép khai thác triệt để khả năng hoạt động của các phần cứng trong hệ thống máy chủ bằng cách chạy đồng thời nhiều OS trên cùng lớp vật lý. Cùng chia sẻ tài nguyên phần cứng và đƣợc quản lý bởi lớp ảo hóa (Hypervisor). Lớp ảo hóa nằm giữa nhƣ một tầng trung gian giữa phần cứng (hardware) và phần mềm hệ điều hành (OS) giúp quản lý, phân phát tài nguyên phần cứng cho lớp OS ảo hoạt động ở trên.

Nó hoạt động nhƣ một tầng trung gian giữa phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó. Ý tƣởng của công nghệ máy chủ ảo hóa là từ một máy PC đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo riêng biệt. Ảo hóa cho phép tạo nhiều máy ảo trên một máy chủ vật lý, mỗi một máy ảo cũng đƣợc cấp phát tài nguyên phần cứng nhƣ máy thật gồm có Ram, CPU, ổ cứng, Card mạng, các tài nguyên khác và hệ điều hành riêng. Khi chạy ứng dụng, ngƣời sử dụng không nhận biết đƣợc ứng dụng đó chạy trên lớp phần cứng ảo.1: Mô hình chung 3 do an 1.

Các thành phần của một hệ thống ảo hóa Hình 1.2: Loại Hypervisor chính  Tài nguyên vật lý chính (Host machine / Host hardwave): Máy chủ vật lý, CPU, RAM, ổ đĩa cứng, card mạng… Nhiệm vụ là chia tài nguyên cấp cho các máy ảo.  Phần mềm ảo hóa (Hypervisor): cung cấp truy cập cho mỗi máy chủ ảo đến tài nguyên của máy chủ vật lý, lập kế hoạch và phân chia tài nguyên vật lý cho các máy chủ ảo, cung cấp giao diện quản lý cho các máy chủ ảo  Hệ điều hành khách (Guest Operating System): đƣợc cài đặt trên một máy chủ ảo, thao tác nhƣ ở trên hệ điều hành thông thƣờng.  Mảy ảo (Virtual Machine): nó hoạt động nhƣ một máy chủ vật lý thông thƣờng với tài nguyên riêng, giao diện riêng, hệ điều hành riêng. Một hệ thống ảo hóa bắt buộc phải có đầy đủ các thành phần: tài nguyên vật lý, phần mềm ảo hóa, máy chủ ảo và hệ điều hành khách.

Khi có đầy đủ 4 thành phần của hệ thống ảo hóa, ngƣời dùng có thể dễ dàng xây dựng cho mình một hệ thống ứng dụng ảo hóa hoàn chỉnh. Hoạt động 4 do an Ảo hóa đƣợc xây dựng dựa trên giải pháp chia một máy vật lý thành nhiều máy con. Giải pháp này đƣợc biết đến với cái tên là Virtual Machine Monitor (VMM) hay thƣờng đƣợc gọi là Hypervisor. VMM cho phép tạo tách rời các máy ảo và điều phối truy cập của các máy ảo này đến tài nguyên phần cứng và cấp phát tài nguyên tự động theo nhu cầu sử dụng.

Cấu trúc này giúp:  Nhiều ứng dụng chạy trên cùng một server, mỗi máy ảo đƣợc lập trình trên máy chủ, do đó nhiều ứng dụng và các hệ điều hành có thể cùng lúc chạy trên một host.  Tối đa hóa công suất sử dụng và tối thiểu hóa server: Mỗi máy chủ vật lý đƣợc sử dụng với đầy đủ công suất, cho phép giảm đáng kể chi phí nhờ sử dụng tối đa server.  Cấp phát tài nguyên và ứng dụng nhanh chóng, dễ dàng. Máy ảo đƣợc triển khai từ một file chứa đầy đủ phần mềm với cơ chế đơn giản là copy và Điều này mang đến sự đơn giản, nhanh chóng và linh hoạt chƣa từng có cho việc quản lý và cung cấp hạ tầng Công nghệ thông tin.

Máy ảo thậm chí có thể di chuyển sang một server vật lý khác trong khi vẫn đang chạy, hoạt động bình thƣờng. Doanh nghiệp có thể ảo hóa những ứng dụng quan trọng của doanh nghiệp để nâng cao hiệu suất, sự ổn định, khả năng mở rộng và giảm thiểu chi phí.3: Hai loại ảo hóa 1. Mục tiêu ảo hóa 5 do an Ảo hóa xoay quanh 4 mục tiêu chính: Availability, Scalability, Optimization, Management.  Availability: giúp các ứng dụng hoạt động liên tục bằng cách giảm thiểu (bỏ qua) thời gian chết (downtime) khi phần cứng gặp sự cố, khi nâng cấp hoặc di chuyển.

 Scalability: khả năng tùy biến, thu hẹp hay mở rộng mô hình server dễ dàng mà không làm gián đoạn ứng dụng.  Optimization: sử dụng triệt để nguồn tài nguyên phần cứng và tránh lãng phí bằng cách giảm số lƣợng thiết bị vật lý cần thiết (giảm số lƣợng server, switch, cáp,. )  Management: khả năng quản lý tập trung, giúp việc quản lý trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Ƣu và nhƣợc điểm của ảo hóa  Ƣu điểm Việc áp dụng công nghệ ảo hóa máy chủ đem lại những lợi ích nhƣ: o Tiết kiệm năng lƣợng tiêu thụ, giảm chi phí duy trì server (tiền điện để chạy và làm mát server) o Giảm số lƣợng thiết bị vật lý cần thiết (giảm số lƣợng server, switch, cáp, phí gia công) o Tận dụng tối đa nguồn tài nguyên, tránh lãng phí.

o Quản lý tập trung, liên tục, nâng cao hiệu quả làm việc của quản trị viên. o Khả năng mở rộng dể dàng  Nhƣợc điểm. o Thông thƣờng, mỗi máy ảo chỉ sử dụng một file VMDK (file này có thể đƣợc chia nhỏ tùy theo cách cài đặt) để lƣu lại toàn bộ dữ liệu 6 do an trong máy ảo và một số file nhỏ khác để lƣu cấu hình máy ảo. Do đó, nếu một trong số những tệp tin bị lỗi hoặc bị mất mà chƣa đƣợc backup thì có thể xem nhƣ máy ảo đã bị hƣ hoàn toàn và không thể phục hồi.

o Ngoài ra nếu máy chủ có cấu hình phần cứng thấp nhƣng lại có một máy ảo sử dụng quá nhiều tài nguyên hoặc chạy quá nhiều máy ảo sẽ làm chậm toàn bộ hệ thống bao gồm các máy ảo và các ứng dụng chạy trên máy ảo. Đồng thời do một hoặc vài máy chủ phải đảm nhận nhiều máy ảo chạy trên nó nên máy chủ gặp trục trặc, sự cố thì các máy ảo cũng sẽ bị ảnh hƣởng theo. o Còn ở góc độ bảo mật, nếu hacker nắm quyền điều khiển một máy chủ vật lý chứa các máy ảo thì hacker có thể kiểm soát đƣợc tất cả các máy ảo trong nó. Các mức độ ảo hóa  Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization) Đây là loại ảo hóa mà ta không cần chỉnh sửa hệ điều hành khách (guest OS) cũng nhƣ các phần mềm đã đƣợc cài đặt trên nó để chạy trong môi trƣờng hệ điều hành chủ (host OS).

Khi một phần mềm chạy trên guest OS, các đoạn code của nó không bị biến đổi mà chạy trực tiếp trên host OS và phần mềm đó nhƣ đang đƣợc chạy trên một hệ thống thực sự. Bên cạnh đó, ảo hóa toàn phần có thể gặp một số vấn đề về hiệu năng và hiệu quả trong sử dụng tài nguyên hệ thống. Trình điều khiển máy ảo phải cung cấp cho máy ảo một “ảnh” của toàn bộ hệ thống, bao gồm BIOS ảo, không gian bộ nhớ ảo, và các thiết bị ảo. Trình điều khiển máy ảo cũng phải tạo và duy trì cấu trúc dữ liệu cho các thành phần ảo (đặc biệt là bộ nhớ), và cấu trúc này phải luôn đƣợc cập nhật cho mỗi một truy cập tƣơng ứng đƣợc thực hiện bởi máy ảo.

7 do an Hình 1.4: Ảo hóa toàn phần  Ảo hóa song song Là một phƣơng pháp ảo hóa máy chủ mà trong đó, thay vì mô phỏng một môi trƣờng phần cứng hoàn chỉnh, phần mềm ảo hóa này là một lớp mỏng dồn các truy cập các hệ điều hành máy chủ vào tài nguyên máy vật lý cơ sở, sử dụng môt kernel đơn để quản lý các Server ảo và cho phép chúng chạy cùng một lúc (có thể ngầm hiểu, một Server chính là giao diện ngƣời dùng đƣợc sử dụng để tƣơng tác với hệ điều hành). Ảo hóa song song đem lại tốc độ cao hơn so với ảo hóa toàn phần và hiệu quả sử dụng các nguồn tài nguyên cũng cao hơn. Nhƣng nó yêu cầu các hệ điều hành khách chạy trên máy áo phải đƣợc chỉnh sửa. Điều này có nghĩa là không phải bất cứ hệ điều hành nào cũng có thể chạy ảo hóa song song đƣợc (trái với Ảo hóa toàn phần).

XP Mode của Windows 7 là một ví dụ điển hình về ảo hóa song song. 8 do an Hình 1.5: Ảo hóa song song Phƣơng pháp ảo hóa này có hai ƣu điểm. Thứ nhất, giảm chi phí hoạt động do số lƣợng mã rất ít. Lớp phần mềm của ảo hóa song song hoạt động giống một cảnh sát giao thông , nó cho phép một hệ điều hành chủ truy cập các tài nguyên vật lý của phần cứng, đồng thời ngăn không cho các hệ điều hành chủ khác truy cập các nguồn tài nguyên đó.

Ƣu điểm thứ hai của ảo hóa song song song là nó không giới hạn các trình điều khiển thiết bị trong phần mềm ảo hóa; thực tế là ảo hóa song song không hề có các trình điều khiển thiết bị. Thay vào đó, nó sử dụng các trình điều khiển thiết bị có trong một hệ điều hành chủ, gọi là máy chủ đặc quyền. Nó cho phép các công ty tận dụng hiệu suất phần cứng các máy chủ, chứ không bị giới hạn phần cứng mà các trình điều khiển phải sẵn có trong phần mềm ảo hóa này nhƣ trong ảo hóa mô phỏng phần cứng. Tuy nhiên, phƣơng pháp ảo hóa này cũng có một nhƣợc điểm lớn: Do ít quan trọng và dồn truy cập vào một phần cứng cơ sở, ảo hóa song song yêu cầu các hệ điều hành chủ phải đƣợc thay đổi để tƣơng tác với giao diện của nó.

9 do an Công việc này chỉ có thể đƣợc thực hiện khi truy cập mã nguồn của hệ điều hành. Do đó, nhƣợc điểm này sẽ đƣợc giảm thiểu khi sử dụng các máy chủ có các con chip mới trong cơ sở hạ tầng sản xuất.  Ảo hóa hệ điều hành Một hệ điều hành đƣợc vận hành ngay trên một hệ điều hành chủ đã tồn tại và có khả năng cung cấp một tập hợp các thƣ viện tƣơng tác với các ứng dụng, khiến cho mỗi ứng dụng truy xuất tài nguyên phần cứng cảm thấy nhƣ truy xuất trực tiếp máy chủ vật lý. Từ phối cảnh của ứng dụng, nó đƣợc nhận thấy và tƣơng tác với các ứng dụng chạy trên hệ điều hành ảo, và tƣơng tác với hệ điều hành ảo mặc dù nó kiểm soát tài nguyên hệ điều hành ảo.