Luận văn Công nghệ ảo hóa

Nó chứa những trình điều khiển (Driver) hoạt động phần cứng trong lớp Hypervisor để truy cập tài nguyên phần cứng bên dưới.khi Các hệ điều hành chạy trên các máy ảo truy cập phần cứng thì sẽ thông qua lớp trình điều khiển thiết bị của lớp hypervisor. Mô hình này mang lại hiệu cao, nhưng cũng giống như bất kì các giải pháp khác bên mặt ưu điểm thì nó cũng còn có nhiều điểm yếu .Vì nếu lớp trình điều khiển thiết bị phần cứng của nó bị hư hỏng hay xuất hiện lỗi thì các máy ảo cài trên nó đều bị ảnh hưởng và nguy hại. Thêm vào đó là thị trường phần cứng ngày nay rất đa dạn,nhiều loại và do nhiều nhà cung cấp khác nhau nên trình điều khiển của Hypervisor trong loại ảo hóa này có thể sẽ không thể hỗ trợ điều khiển hoạt động của phần cứng này một cách đúng đắn và hiệu suất chắc chắn cũng sẽ không được như mong đợi. Một trình điều khiển không thể nào có thể điều khiển tốt hoạt động của tất cả các thiết bị nên nó cũng có những thiết bị phần cứng không hỗ trợ. Những điều này cho thấy rằng việc phụ thuộc quá nhiều vào các loại thiết bị dẫn tới sự hạn chế việc phát triển công nghệ này. Hình 2.6 : Kiến trúc Monolithic Hypervisor 2.2.5 : Microkernelized Hypervisor Microkernelized Hypervisor là một kiểu ảo hóa giống như Monolithic Hyperviso. Điểm khác biệt giữa hai loại này là trong Microkernelized trình điều khiển thiết bị phần cứng bên dưới được cài trên một máy ảo và được gọi là trình điều khiển chính,trình điều khiển chính này tạo và quản lý các trình điều khiển con cho các máy ảo. Khi máy ảo có nhu cầu liên lạc với phần cứng thì trình điều khiển con sẽ liên lạc với trình điều khiển chính và trình điều khiển chính này sẽ chuyển yêu cầu xuốn lớp Hypervisor để liên lạc với phần cứng. Tiêu biểu cho ứng dụng loại ảo hóa này là Windows Server 2008 Hyper-V. Hình 2.7 : Kiến trúc Microkernelized Hypervisor 2.3. Các lợi ích của ảo hóa . Thông thường việc đầu tư cho một trung tâm công nghệ thông tin là rất tốn kém .Chi phí đầu tư mua các máy chủ cấu hình mạnh và các phần mềm bản quyền là rất đắt đỏ.Trong thời buổi kinh tế khó khăn hiện nay doanh nghiệp nào cũng muốn cắt giảm và hạn chế tối đa các chi phí không cần thiết mà vẫn đáp ứng được năng suất và tính ổn định của hệ thống.thế nên việc ứng dụng ảo hóa trở thành nhu cầu cần thiết của bất kì doanh nghiệp lớn hay nhỏ.Vì thay vì mua mười máy chủ cho mười ứng dụng thì chỉ cần mua một hoặc hai máy chủ có hỗ trợ ảo hóa thì vẫn có thể chạy tốt mười ứng dụng trên.Điều này cho ta thấy sự khác biệt giữa hệ thống ảo hóa và không ảo hóa.Bên cạnh đó việc ứng dụng ảo hóa còn đem lại những lợi ích sau đây . Quản lý đơn giản : khi triển khai hệ thống ảo hoá thì số lượng máy chủ vật lý giảm đi đáng kể và khi đó việc theo dõi và giám sát hệ thống rất dễ dàng và hầu như được thực hiện bởi công cụ phần mềm quản trị tập trung từ xa do nhà cung cấp phần mềm ảo hoá hỗ trợ. Nhà quản trị dễ dàng theo dõi tình trạng của các máy ảo và của cả hệ thống.Nếu máy chủ bị trục trặc thì có thể chuyển máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác ,có thể nâng cấp phần cứng bằng cách gắn thêm Ram,ổ cứng một cách nhanh chóng và đơn giản. Triển khai nhanh : khi triển khai hệ thống thì không cần nhất thiết phải cài đặt toàn bộ máy ảo trên hệ thống .vì mỗi máy ảo chỉ là một tập tin được cài trên một phân vùng trên ổ cứng nên chúng ta có thể tận dụng điều này để giảm thiểu thời gian cài đặt bằng cách sao chép các tập tin này và cấu hình lại cho đúng với yêu cầu của máy ảo đang sử dụng .Với cách làm này sẽ giảm thời gian cài đặt từng máy ảo và tận dụng tối đa tài nguyên nhàn rỗi của tất cả các máy chủ vật lý. Vì thực tế hiện nay tại trung tâm dữ liệu có nhiều máy chủ không khai thác thác hết tài nguyên phần cứng của hệ thống. Phục hồi và lưu trữ hệ thống nhanh: Vì máy ảo chỉ là một tập tin trên ổ đĩa nên việc sao lưu rất đơn giản là sao chép lại các tập tin này .Và Khi một máy ảo gặp sự cố và hỏng hóc do mộ lỗi hệ điều hành nào đó thì việc phục hồi đon giản là chép đè tập tin đã được sao chép lên tập tin cũ và hệ thống có thể hoạt động bình thường lại ngay như lúc chưa bị lỗi.Thời gian để phục hồi hệ thống là rất ít. Nếu được đầu tư thêm một số máy chủ khác thì ta có thể cấu hình tính năng High Availibility cho các máy chủ ảo hóa này.Khi đó một máy ảo hay một máy chủ bị sự cố thì tất cả các máy ảo sẽ được di chuyển nóng đến máy chủ khác và có thể hoạt động lại ngay tức thì. Cân bằng tải và phân phối tài nguyên linh hoạt : Với các công cụ quản lý từ xa các máy chủ và máy ảo ta sẽ thấy được tình trạng của toàn bộ hệ thống từ đó có chình sách năng cấp Cpu, Ram, ổ cứng cho máy chủ hoặc máy ảo đó hoặc di chuyển máy ảo đang quá tải đó sang máy chủ vật lý có cấu hình mạnh hơn, có nhiều tài nguyên còn trống hơn để hoạt động. Tiết kiệm : công nghệ ảo hóa giúp các doanh nghiệp có thể tiết kiệm được một chi phí lớn đó là điện năng chiếu sang và hệ thống làm mát.Ảo hóa cho phép gom nhiều máy chủ vào một máy chủ vật lý nên chỉ tốn kém chi phí điện tiêu thụ,làm mát và chiếu sang cho một vài máy chủ thôi.bên cạnh đó thì diện tích sử dụng để đặt máy chủ cũng được thu hẹp lại.Và hệ thống dây cáp nối cũng ít đi : Chương 3 : Các Công Nghệ Giúp Ảo Hóa Hệ Thống 3.1 :Công Nghệ Máy ảo (Virtual Machine) Máy ảo là một máy tính được cài trên một hệ điều hành khác hay một máy tính khác. Một máy ảo cũng bao gồm phần cứng, các ứng dụng phần mềm và hệ điều hành.điều khác biệt ở đây là lớp phần cứng của máy ảo không phải là các thiết bị thường mà chỉ là một môi trường hay phân vùng mà ở đó nó được cấp phát một số tài nguyên như là chu kì cpu,bộ nhớ,ỗ đĩa….Công nghệ máy ảo cho phép cài và chạy nhiều máy ảo trên một máy tính vật lý. Mỗi máy ảo có một hệ điều hành máy khách riêng lẻ và được phân bố tài nguyên, ổ cứng, card mạng và các tài nguyên phần cứng khác một cách hợp lý. Việc phân bố tài nguyên này phụ thuộc vào nhu cầu của từng máy ảo ứng dụng và cũng tùy thuộc vào phương pháp ảo hóa được dùng. Đặc biệt khi máy ảo cần truy xuất tài nguyên phần cứng thì nó hoạt động giống như một máy thật hoàn chỉnh. Vì chỉ là một tập tin được phân vùng trên ổ đĩa nên việc di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác là rất dễ dàng và không cần quan tâm đến vấn đề tương thích phần cứng hay ảnh hưởng tới máy chủ. . Hình 3.1 : sơ đồ truy cập tài nguyên phần cứng của các máy ảo. Trong kiến trúc của một bộ xử lý ảo hóa được chia thành 4 lớp . Lớp 0 là lớp có quyền cao nhất có thể truy cập và can thiệp sâu nhất đến tài nguyên phần cứng. Lớp 0 thường là các hệ điều hành chủ được cài trên chính máy chủ. Lớp 1 là lớp ảo hóa Hypervisor. Lớp này dùng đề quản lý và phân phối tài nguyên đến các máy ảo. Lớp 2 là các hệ điều hành khách chạy trên các máy ảo. Để truy cập tài nguyên phần cứng nó phải liên lạc với lớp ảo hóa và phải qua hệ điều hành máy chủ . Lớp có quyền can thiệp thấp nhất đến tài nguyên là lớp 3. Đây là các ứng dụng hoạt động trên các máy ảo. Trong các hệ thống máy tính lớn dùng để xử lý các ứng dụng thương mại và khoa học( mainframe), hệ điều hành chạy trên phần cứng máy thực ở chế độ ưu tiên vì chỉ có hệ điều hành chủ mới được phép sửa đổi và can thiệp vào phần cứng bên dưới nó. Còn máy ảo làm việc ở chế độ giới hạn vì phần cứng mà nó nhìn thấy chỉ là các thiết bị ảo . Khi máy ảo yêu cầu các lệnh hoặc tiến trình thông thường thì hệ điều hành chủ sẽ chuyển tiếp chúng đến bô xử lý để thực thi trực tiếp, còn đối với các lệnh hoặc các tiến trình đặc biệt nhạy cảm can thiệp sâu đến phần cứng bên dưới sẽ bị chặn lại vì có thể làm ảnh hưởng tới hệ thống và máy ảo còn lại. Hệ điều hành chủ sẽ thực thi lệnh với bộ xử lý trên máy thực rồi sau đó mô phỏng kết quả rồi trả về cho máy ảo. Đây là cơ chế nhằm cách ly máy ảo với máy thực để đảm bảo an toàn hệ thống. 3.2 : Công nghệ Raid 3.2.1 : khái niệm Raid RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent Disks có ngĩa là sự tận dụng các phần dư trong các ổ cứng độc lập. Ban đầu, RAID được sử dụng như một giải pháp phòng hộ vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng lúc. RAID chính là sự kết hợp giữa các đĩa cứng vật lý bẳng cách sử dụng một trình điều khiển đặc biệt RAID có thể sử dụng như là một phần cứng lẫn phần mềm. Hệ thống RAID được dùng trong việc đảm bảo an toàn dữ liệu khi có ổ đĩa bị lỗi và phục hồi lại các dữ liệu , có thể thay nóng ổ đĩa đối với một số loại RAID và cũng còn tùy thuộc vào máy chủ. RAID ngày càng trở nên cần thiết cho các hệ thống máy tính Vì RAID mang tính toàn vẹn dữ liệu cao , phục hồi nhanh chóng nên RAID chủ yếu được ứng dụng vào các máy máy chủ, không phải là các máy bàn không thể dùng Raid được mà là do chi phí đầu tư khá tốn kém nên chỉ ở các hệ thống lớn đòi hỏi độ an toàn cho dữ liệu phải cao mới sử dụng. 3.2.2 Lịch sử ra đời và phát triển Raid Công nghệ Raid bắt nguồn từ những ý tưởng gom những dung lượng nhỏ còn trống ở nhiều ổ cứng để tạo một ổ cứng có dung lượng lớn hơn.Ngày 30-5-1978 Norman Ken Ouchi tại IBM đã nhận được giải thưởng bằng sáng chế với chủ đề “System for recovering data stored in failed memory unit” .Chủ đề này nói về cách hoạt động ghi song song,ánh xạ và ghép đôi mà ngày nay được ứng dụng trong các loại Raid.Sau nhiều năm nghiên cứu thì tại viện nghiên cứu Berkeley , David A Patterson , Garth A Gibson và Randy Katz đã đưa ra định nghĩa vể Raid và các ứng dụng của nó. Vào tháng 6/1988 , trong một hội nghị SIGMOD , RAID chính thức được công bố là từ viết tắt của “Redundant Arrays of inexpensive Disks” và cũng từ ngày này trở đi , khái niệm về RAID được xuất hiện 3.2.3 : Các chuẩn Raid Các chuẩn RAID là các công nghệ lưu trữ , phân tách dữ liệu được sử dụng trong RAID Các loại RAID hay còn gọi là cấp độ RAID là những chế độ RAID được ứng dụng dựa trên các công nghệ của những chuẩn RAID Các chuẩn RAID đang nghiên cứu và phát triển hiện nay : 3.2.3.1 : Striping (còn gọi là Song Hành) , là một trong những chuẩn RAID mang lại hiệu năng cao nhất , nó giúp ta tăng tốc độ truy cập lên tối đa bằng cách ghi song song dữ liệu lên các ổ đĩa này . Kỹ thuật này sẽ chia các tập tin dữ liệu ra và ghi đồng thời lên ổ đĩa cứng trong cùng một thời gian . Và khi đọc thì cũng đọc cùng lúc trên tất cả các ổ đĩa làm cho tốc độ đọc cao , mang lại hiệu suất cao. Hình 3.2 : Sơ đồ hoạt động của chuẩn Striping 3.2.3.2 :Duplexing Còn gọi là chuẩn Ghép Đôi . Đây là chuẩn mở rộng của ánh xạ . Dữ liệu cũng được ghi trên hai ổ cứng nhưng phải có hai bộ điều khiển RAID kết nối với hai đĩa cứng . Chi phí cho kĩ thuật này tốn kém hơn vì phải sử dụng hai bộ điều khiển và dung lượng lưu trữ thật sự chỉ bằng một nửa dung lượng của các ổ đĩa. Hình 3.3 : Sơ đồ hoạt động của chuẩn Duplexing 3.2.3.3 chuẩn Parity RAID : Đây là phương pháp bảo vệ an toàn cho dữ liệu , nó sử dụng các thông tin mang tính chẵn lẻ bằng cách lưu giữ một con số nhị phân 0 hoặc 1 cho biết tổng các bit trong gói tin là chẵn hay lẻ . Nếu dùng chuẩn này thì lợi ích lớn nhất của nó là không yêu cầu hệ thống RAID bớt đi một phần dung lượng để lưu trữ dữ liệu . Nhưng khuyết điểm của nó là phải yêu cầu hệ thống có một phần cứng thật mạnh 3.2.4 :Các loại Raid. : RAID level 0 Sử dụng chuẩn gi song hành để ghi dữ liệu lên ổ đĩa.Vì thế tốc độ của chuẩn này thì nhanh và ít tốn kém vì chỉ dùng một thiết bị điều khiển Raid.Nhược điểm của nó là không bảo đảm an toàn dữ liệu.Khi một ổ cứng bị lỗi thì dữ liệu trên các ổ cứng còn lại sẽ không sử dụng được.Không thể thay nóng ổ cứng vì nếu mất một ổ cứng thì toàn bộ dữ liệu sẽ không sử dụng được.Raid 0 đòi hỏi ít nhất hai ổ đĩa và dung lượng là tổng dung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB thì Raid 0 sẽ tạo thành một ổ đĩa 160GB. Hình 3.4 : sơ đồ hoạt động của Raid level 0 3.2.4.2 : RAID level 1 : Sử dụng chuẩn ánh xạ hay ghép đôi để ghi dữ liệu lên các ổ đĩa.Tốc độ truy xuất dữ liệu bình thường như đối với một ổ đĩa đơn.Ưu điểm của Raid 1 là tính an toàn dữ liệu cao,vì dữ liệu được sao chép và lưu trữ trên hai ổ đĩa khác nhau.Khi một ổ đĩa hỏng thì ổ đĩa thứ hai sẽ hoạt động và dữ liệu được đảm bảo an toàn.Có thể thay nóng một ổ cứng bị hỏng.Công nghệ này cũng đòi hỏi ít nhất hai ổ cứng,và dung lượng sau khi Raid 1 là một nửa tổng dung lượng Raid của các ổ đĩa.Ví dụ có hai ổ đĩa 80GB sau khi Raid 1 sẽ tạo thành 1 ổ đĩa 80GB và một ổ dự phòng. Hình 3.5 : sơ đồ hoạt động của Raid 1 3.2.4.5 :RAID level 5 : Đây là loại Raid phổ biến nhất hiện nay vì tốc độ nhanh và độ an toàn dữ liệu cao vì sử dụng kết hợp chuẩn ghi song hành và kiểm tra tính chẳn lẽ (parity) của dữ liệu để ghi lên ổ đĩa. Quá trình ghi và kiểm tra chẵn lẻ là khá phức tạp nên có thể hình dung theo hai quy luật là Nếu tổng số bits nhiều nhất là số lẻ thì parity là bit 1 .Nếu tổng số bits nhiều nhất là số chẳn thì parity là bit 0.Theo ví dụ hình 3.6 bên dưới nếu dữ liệu ghi vào đĩa 1 và đĩa 2 lần lượt là 1-0.Tổng số bit là 1 nên parity sẽ là 1.Vậy dữ liệu ghi trên 3 đĩa lúc này là 1-0-1.Nếu đĩa 1 bị hư hỏng thì dữ liệu lúc này sẽ là -0-1 và dựa vào quy luật trên ta có thể suy ra dữ liệu trên ổ đĩa 1 là bit 1.Tương tự nếu ổ đĩa thứ hai bị hư thì dữ liệu sẽ là 1- -1 và dựa vào quy luật trên ta có thể suy ra bit trong ổ đĩa thứ hai là bit 0. Ta có thể thấy dữ liệu có thể được lấy lại một cách nhanh chóng.Tuy nhiên để đầu tư cho phương pháp này thì khá tốn kém.Nó yêu cầu ít nhất ba ổ đĩa và dung lượng ổ đĩa tạo thành là tổng dung lượng Raid trừ đi một đĩa. Hình 3.6 : Sơ đồ hoạt động của Raid 5 3.2.4.6 : RAID level 1+0 Đây cũng là phương pháp được dùng phổ biến hiện nay vì tính năng chạy nhanh hơn và độ an toàn cao do sử dụng kết hợp cả chuẩn song hành và chuẩn ánh xạ.Nó yêu cầu ít nhất 4 ổ cứng và chia thành 2 cặp.Mỗi cặp sẽ được cấu hình Raid 0 để tăng tốc đọc ghi dữ liệu .Và 2 ồ đĩa sau khi thực hiện Raid 0 sẽ được cấu hình Raid 1 với nhau đề đảm bảo an toàn dữ liệu.Điều này cho thấy là chi phí cho loại này cũng rất cao.Tổng dung lượng của ổ đĩa sau khi Raid 1-0 sẽ là một nửa tổng dung lượng Raid của các ổ cứng. Hình 3.7 : sơ đồ hoạt động của Raid 1-0 3.3 : Công nghệ lưu trữ mạng SAN Công nghệ lưu trữ mạng cục bộ SAN (Storage Area Network ) là một hệ thống được được thiết kế cho việc thêm các các ổ đĩa lưu trữ cho một hệ thống máy chủ một cách dễ dàng như ổ đĩa cứng,hoặc băng từ .Công nghệ nảy cho phép người dùng kết nối từ xa đến các thiết bị lưu trữ trên mạng vì thế nên nó dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thông qua quá trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị như máy chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có.Trong ảo hóa công nghệ lưu trữ mạng được dùng làm trung tâm của dữ liệu và cũng có thể làm nơi chứa các máy ảo khi cần thiết.Nó hỗ trợ các máy chủ có thể lấy dữ liệu từ nó để khởi động. SAN cũng có thể được thiết kế tích hợp các tính năng lưu trữ và cho phép nhiều máy chủ cùng lưu trữ trên nó.Ngoài ra một ưu điểm nổi trội của nó là phục hồi dữ liệu một cách nhanh chóng bằng cách thay nóng một thiết bị bị lỗi.Từ đó cho thấy SAN là một thành phần không thể thiếu trong một hệ thống lớn. Hình 3.8 :Sơ đồ lưu trữ mạng San. 3.4 : Công Nghệ High Availability High Availability được cung cấp bởi nhà sản suất VMware . Đây là một tiện ích hoàn hảo được thiết kế cho hệ thống máy chủ ESX và VMware Infrastructure .Mục đích của công nghệ này là di chuyển các máy ảo từ máy chủ này sang một máy chủ khác khi sảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mất kết nối mạng.Công nghệ này giúp các máy ảo ứng dụng có thể được phục hồi và hoạt động ngay khi chuyển sang máy chủ mới mà không có lo lằng gì về vấn đề tương thích với máy chủ vật lý. Đây là một tính năng rất mạnh vì bất cứ hệ thống hoặc thiết bị phần cứng nào cũng đều có thể bị rủi ro và hư hỏng,và các vấn đề trục trặc này khó có thể đoán trước được .Vì vậy để đảm bảo an toàn dữ liệu và các máy chủ ứng dụng có thể hoạt động trực tuyến ngay lập tức khi bị sự cố thì giải pháp chính là cấu hình cho hệ thống hoạt động tính năng High Availability. Hình 3.11 : sơ đồ hoạt động của VMware High Availability 3.4.1 : yêu cầu của VMware High Availability Công nghệ High Availability chỉ hỗ trợ cho một số phần Phần mềm ảo hóa do VMware cung cấp như là VMware Infrastructure hoặc VMware ESX Server. Để cấu hình tính năng này phải có ít nhất là hai hệ thống máy chủ sử dụng ảo hóa. Phải có ít nhất một thiết bị lưu trữ mạng SAN để kết nối hai hệ thống. Yêu cầu phải có tương thích về hoạt động của các hệ thống máy chủ. 3.4.2 : Ưu điểm của High Availability Cung cấp độ an toàn cao cho các máy ảo,nhờ đó các máy ảo có thể hoạt động được ngay khi đươc di chuyển sang hệ thống máy chủ mới. Không phân loại hệ điều hành,High Availability có thể di chuyển bất cứ hệ điều hành nào được cài trên máy ảo. Cấu hình dễ dàng và triển khai nhanh chóng. Có thể kết hợp với các công nghệ khác như bộ phân phối tài nguyên nguyên (Distributed Resource Scheduler) và VMonitor để các máy ảo di chuyển sang hệ thống khác mà không gây mất kết nối đối với người dùng. 3.4.3: Hạn chế Bên cạnh những ưu điểm đó thì High Availability còn có những nhược điềm chưa khắc phục được như là : Các CPU trên mỗi máy chủ phải tương thích với nhau. Các máy ảo nằm trên hệ thống máy chủ gặp trục trặc cần phải khởi động lại. Không đảm bảo an toàn cho các ứng dụng khi máy tự động khởi động lại sau khi chuyển qua máy chủ mới. Chương 4 : Ảo Hóa Với Vmware esx Server 4.1.Giới Thiệu Vmware được mọi người biết đến như là một nhà cung cấp các sản phẩm ảo hóa hàng đầu thế giới .Các giải pháp công nghệ và ảo hóa của VMware đã trở thành chuẩn trong ứng dụng doanh nghiệp. năm 1999 Vmware giới thiệu sản phẩm vmware workstation. Sản phẩm này ban đầu được thiết kế để hỗ trợ việc phát triển và kiểm tra phần mềm và đã trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo những máy tính ảo chạy đồng thời nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tính thực khác với chế độ khởi động kép là những máy tính được cài nhiều hệ điều hành và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được với một hệ điều hành. Hình 4.1 : Các sản phẩm ảo hóa của VMware VMware Workstation là một phần mềm ảo hóa mạnh mẽ dành cho các nhà phát triển,kiểm tra phần mềm và các chuyên gia công nghệ thông tin cần chạy nhiều hệ điều hành một lúc trên một máy máy chủ để nghiên cứu kiểm tra hoặc đánh giá một sản phẩm nào đó. tuy rất mạnh trong lĩnh vực nghiên cứu và học tập nhưng vmware workstation còn nhiều giới hạn bởi vì nó chạy trên lớp 3 của mô hình ảo hóa (hình 3.1). Có nghĩa là lớp ứng dụng này có rất hạn chế quyền truy cập và kiểm soát tài nguyên phần cứng. Các hoạt động của nó chủ yếu được mô phỏng bởi các máy ảo cho giống như là đang thao tác trên máy thật và nhược điểm lớn nhất của nó là không có một công cụ quản lý từ xa nào. Vì vậy nên Vmware workstation không đáp ứng được nhu cầu hiệu suất và độ tin cậy trong môi trường là những hệ thống lớn.tuy vậy vmware thật sự là một công cụ mạnh mẽ cho việc học tập và giả lập các môi trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào tính năng có thể chạy bất kì hệ điều hành nào trên nó. Một bước tiến bộ hơn kế sau đó là máy chủ GSX . Máy chủ GSX đơn giàn chỉ là một gói phần mềm cài đặt trên một hệ điều hành chủ nào đó (linux hoặc window). Nó cung cấp một số phương pháp quản lý và giao diện truy cập vào các máy ảo. Điều giới hạn của nó là cũng như Vmware workstation làm việc tại lớp 3 của mô hình ảo hóa,nó vẫn phải thông qua hệ điều hành chủ .Điều này làm giảm khả năng tương tác với phần cứng và dẫn tới hiệu suất không cao. GSX không hẳn là một sản phẩm tốt nhưng cũng không thể phủ nhận lợi ích thực sự của nó đối với những hệ thống không yêu cầu khả năng mở rộng các tính năng cho các máy ảo, hoặc những hệ thống sử dụng rất ít máy ảo,và những hệ thống không yêu cầu tối đa hiệu suất. GSX cũng được sử dụng trong các trung tâm thí nghiệm và đánh giá các sản phẩm trong một môi trường ảo . Sản phẩm thế mạnh của Vmware trong môi trường ảo hóa hệ thống đó là phiên bản ESX server . Đây không phải đơn thuần chỉ là một gói phần mềm mà nó là một hệ điều hành của riêng nó. Nó khác hẳn vmware workstation, GSX hay microsof virtual server 2005 là các gói phần mềm được cài đặt vào máy chủ lưu trữ Hệ điều hành ESX là một hệ điều hành máy chủ, nó được thiết kế cho phù hợp với nhu cầu ảo hóa ngày càng phát triển và vấn đề hiệu suất làm việc của các hệ thống máy chủ ngày càng được chú tâm hơn. Nó cung cấp việc quản lý và chia sẻ tài nguyên phần cứng một cách chặt chẽ và hiệu quả. Và việc quản lý các máy ảo chạy trên nó cũng được dễ dàng hơn nhờ các công cụ hỗ trợ từ xa. Các máy chủ ESX cung cấp, phân phối và chia sẽ các tài nguyên hệ thống một cách linh hoạt.đặc biệt là vì esx là một hệ điều hành máy chủ nên nó có thề cung cấp cho các máy ảo khả năng tương tác cao nhất với phần cứng cũng như tài nguyên hệ thống. Vì thế các máy ảo có thể đạt hiệu suất làm việc cao nhất Ngoài hiệu suất thì độ tin cậy của sản phẩm ESX server được người dùng đánh giá cao. 4.2 : Cấu trúc Vmware Esx Server. Máy chủ Esx sử dụng cấu trúc VMM– Hypervisor, nghĩa là máy chủ Esx sẽ tạo một lớp ảo hóa hypervisor để điều khiển quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyên của các máy ảo.nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt nên các máy ảo có thể tận dụng tối đa hiệu suất phần cứng và quản lý dễ dàng hơn. Trong mô hình này các máy ảo không phải thông qua hệ điều hành chủ để truy cập phần cứng . Mọi vấn đề liên lạc giữa máy ảo với phần cứng được thực hiện qua lớp ảo hóa Hypervisor do máy chủ Esx tạo ra. Vì vậy tốc độ làm việc của các máy ảo nhanh hơn và đạt hiệu quả cao hơn. Hình 4.2 : Cấu trúc của ESX Server. Esx server được tạo thành từ hai thành phần chính đó là ; Hạt nhân máy chủ ESX hay còn gọi là vmkernel, vmkerlnel quản lý và phân phối việc truy cập tới tài nguyên phần cứng trên máy chủ, nhờ đó vmkernel cho phép cài hệ điều hành lên các máy ảo... nó quản lý bộ nhớ cho các máy ảo, phân phối các chu kì của bộ xử lý, duy trì các thiết bị chuyển mạch của các kết nối mạng. Hệ điều hành điều khiển (t) hay còn gọi là COS Hình 4.3 : Sơ đồ tương tác trong ESX Server 4.2.1 : Hệ điều hành điều khiển (Console Operating System) Hệ điều hành điều khiển (COS) được sử dụng để khởi động hệ thống và chuẩn bị quá trình làm việc của phần cứng cho vmkernel. Khi hệ điều hành điều khiển được tải lên nó hoạt động như các chương trình khởi động cho vmkernel, có nghĩa là nó chuẩn bị tất cả các tài nguyên cần thiết cho hoạt động của vmkernel .Khi COS đã tải xong Esx thì vmkernel sẽ bắt đầu hoạt động khởi động hệ thống và đảm nhận vai trò hệ điều hành chính. Lúc này vmkernel sẽ tải lại COS và một số thành phần phụ gọi là “người giúp đỡ công việc (helper works)” và hoạt động ở chế độ đặc quyền.Lúc này hệ điều hành điều khiển có một số nhiệm vụ khác khá quan trọng ảnh hưởng tới sự hoạt động của các máy ảo như là User interaction with ESX ,đây là giao diện tương tác giữa người dùng với esx server .Cos có trách nhiệm trình bày bằng nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện giao tiếp giữa máy chủ Esx với hệ thống .nó cho phép người sử dụng tương tác với máy chủ sử dụng các dịch vụ như là Giao diện truy cập trực tiếp(Direct console access) Truy cập bằng Telnet và ssh Giao diện Web (Web interface) Truyền dữ liệu (FTP) Proc file system : hệ thống tập tin proc được sử dụng bởi cả COS và vmkernel để cung cấp số liệu thời gian thực và thay đổi các cấu hình. Authentication :có những tiến trình trong cos đòi hỏi cung cấp chứng thực để có cơ chế cho phép và ngăn chặn truy cập vào hệ thống. Running Support Applications.có một số ứng dụng chạy trong COS cung cấp các hỗ trợ mở rộng trên môi trường máy chủ .mỗi nhà cung cấp phần cứng sẽ có một số phương pháp đề phát hiện các vấn đề vế phần cứng khi chúng phát sinh.trong một số trường hợp nó còn khuyến cáo người dùng backup hệ thống lên cos để cos backup các file hệ thống quan trọng. 4.2.2 :Vmkernel Khi hệ điều hành được nạp ,các vmkernel bắt đầu khởi động và khởi động hệ thống.nó chịu trách nhiệm quản lý và phân phối tài nguyên.các COS cũng được nạp lại như một máy ảo và được quản lý bằng các cấu hình của nó .các COS thực hiện các quy tắc tương tự cho các nguồn tài nguyên và phân bổ nó cho người dùng trên hệ thống. Vmkernel thực hiện nhiều chức năng nhưng chức năng chính của nó là quản lý sự tương tác giữa phần cứng máy ảo và phần cứng của server vật lý.nó hoạt động như một người đứng giữa và điều phối tài nguyên cho máy ảo khi cần thiết . 4.2.3. The ESX Boot Process Là quá trình khởi động máy chủ Esx .Bằng việc quan sát quá trình khởi động của một hệ thống máy chủ Esx này chúng ta có thể thấy COS và vmkernel tương tác với nhau như thế nào và lúc nào vmkernel nắm quyền quản lý tài nguyên hệ thống .cần phải nắm rõ quá trình này để hiểu rằng COS là một phần tách biệt với vmkernel .ngoài ra nếu máy chủ không thể khởi động hoặc một số dịch vụ hoặc ứng dụng không thể hoạt động được thì những kiến thức am tường về quá trình này sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình tìm kiếm ,phát hiện và xử lý các sự cố.có nhiều bước trong quá trình khởi động hệ thống và sau đây là một số quá trình quan trọng, 4.2.3.1 LILO Còn gọi là linux loader là một bộ nạp khởi động ứng dụng.giống như ntloader của windows .khi khởi động hệ thống đọc nó từ t