Luận văn Công nghệ ảo hóa

&œ ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ ẢO HÓA SVTH: Nguyễn Văn Van Phạm Ngọc Đạo GVHD: Lê Mạnh Hải Lời cảm ơn Sau gần 3 tháng nỗ lực tìm hiều và thực hiện,luận văn “ Công Nghệ Ảo Hóa” đã được hoàn thành,ngoài sự cố gắn hết mình của bản thân ,chúng tôi còn nhận được nhiều sự động viên,khích lệ từ gia đình, thầy cô và bạn bè. Trước hết chúng tôi xin chân thành cảm ơn cha mẹ,anh chị ,là những người luôn động viên và và tạo mọi điều kiện tốt đề chúng con hoàn thành luận văn này. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô của trường Đại Học Kĩ Thuật Công Nghệ truyền đạt nhiều kinh nghiệm và kiến thức quý báo cho chúng em trong suốt quá trình học tập.Đặc biệt chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Lê Mạnh Hải và các thầy cô trong khoa công nghệ thông tin đã tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã và đang giúp đỡ động viên chúng tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Mặc dù đã cố gắn hết sức để hoàn thành luận văn này,nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót.Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp,chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và bạn bè. TP Hồ Chí Minh ,Ngày…..Tháng…..Năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Van,Phạm Ngọc Đạo 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 Chương 1 :Tổng Quan 1.1 : Bối Cảnh. Nền công nghệ thông tin trên thế giới đang phát triển với tốc độ nhanh chóng.Ngày càng nhiều sản phẩm và nhiều tiện ích được phát triển và đưa đến tay người dùng. Các công nghệ cũ dần dần đã thể hiện nhiều mặt hạn chế và không phù hợp với nhu cầu thực tiễn nữa,đặc biệt trong thời buổi kinh tế phát triển không ổn định như lúc này, các doanh nghiệp phải đối mặt với nhiều rủ ro . Do đó yêu cầu nhất thiết được đặt ra là tìm mọi cách để giảm thiểu các chi phí có thể. Trong lĩnh vực công nghệ thông tin thì công nghệ ảo hóa là giải pháp lý tưởng cho các doanh nghiệp có thể giải quyết bài toán về các trung tâm dữ liệu của họ. Công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư mua nhiều máy chủ,tiết kiệm điện năng ,hệ thống làm mát … Nhiệm vụ của công nghệ ảo hóa chính là tận dụng tối đa hiệu suất làm việc của các máy chủ bằng cách cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên một máy chủ vật lý duy nhất. Và việc quản lý cũng trở nên dễ dàng hơn khi quản lý tập trung nhiều máy trên một máy chủ duy nhất. Vấn đề khó khăn của công nghệ này chính là sự an toàn dữ liệu khi lo lắng rằng nếu máy chủ này bị sự cố về ổ đĩa thì sẽ bị mất dữ liệu. Tuy nhiên vấn đề đó đã được khắc phục bằng một loạt các công nghệ đảm bảo an toàn dữ liệu và hoạt động ổn định của máy chủ như công nghệ High Availability,Vmmonitor,raid ,công nghệ lưu trữ mạng SAN. Hiện nay các nhà cung cấp các sản phẩm phần mềmmáy chủ đều ra sức tập trung để nghiên cứu và phát triển công nghệ này.nổi bật là VMware và Microsoft.Đây là hai nhà cung cấp đang nắm giữ phần lớn thị trường ảo hóa hiện nay. Tại việt nam,ứng dụng công nghệ ảo hóa còn rất dè dặt do chưa có nhiều doanh nghiệp thấy được nhu cầu cần thiết và nắm được công nghệ này. Bên cạnh đó thì việc còn thiếu một đội ngũ lành nghề và lo ngại về tính an toàn của công nghệ này cũng làm cho các doanh nghiệp lo ngại và ít chú tâm vào công nghệ này. 1.2 : Nhiệm Vụ Đồ Án . Việc ra đời của công nghệ ảo hóa đã dẫn đến những động lực phát triển và các mục tiêu mới cho các nhà cung cấp sản phẩm ảo hóa cho phù hợp với nhu cầu thị trường và yêu cầu thực tiễn. Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên cứu về công nghệ ảo hóa nhằm ứng dụng xây dựng mô hình ứng dụng ảo hóa cho doanh nghiệp nhỏ.Từ đó có thể cho thấy được các lợi ích mà công nghệ này đem lại và cũng để đánh giá để tìm ra giải pháp xây dựng các giải pháp nhằm tối ưu hóa hệ thống công nghệ thông tin. 1.3 : Cầu trúc đồ án 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 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. Chương 2 : Công Nghệ Ảo Hóa. 2.1 : Tổng Quan Ảo Hóa 2.1.1 : 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. Hình 2.1 : 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 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 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. 2.1.2 : 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. 2.1.3 .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. Hình 2.2 : Các thành phần của một hệ thống ảo hóa. 2.1.3.1: 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…. 2.1.3.2: 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. 2.1.3.3 : Máy ảo (virtual machine) : Thuật ngữ máy ảo được dùng chung khi miêu tả cả máy ảo (lớp 3) và hệ điều hành ảo (lớp 4). 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. 2.1.3.4 : 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. 2.2 : Các Loại Ảo hóa Ảo hóa được xây dựng dựa trên giải pháp chia một máy vật lý thành nhiều máy con. Giải pháp này được biết đến với cái tên là Virtual Machine Monitor (VMM) sau này được biết goi là hypervisor. VMM cho phép tạo tách rời các máy ảo và điều phối truy cập của các máy ảo này đến tài nguyên phần cứng. Mặc dù cho phép sử dụng các hệ điều hành bất kì trên các máy ảo nhưng trong thực tế để đạt một kết quả và hiệu suất cao nhất thì các nhà sản xuất vẫn giới hạn và khuyến cáo rằng nên sử dụng một số hệ điều hành nào đó. Đó là vì các vấn đề tương thích giữa hệ điều hành máy ảo với hệ điều hành máy chủ và hệ điều hành máy chủ với phần cứng. Dựa vào đặc điểm cấu trúc thì có thể phân loại ảo hóa thành những dạng sau. 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