HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Văn Hiệp ẢO HĨA MÁY CHỦ THEO MƠ HÌNH ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TẠI KINDERWORLD Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60.48.15 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Đặng Thị Thu Hiền Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng HÀ NỘI - 2013 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn tới giảng viên khoa Công nghệ thông tin - Học viện Bưu Chính Viễn Thơng, nơi cho tơi kiến thức làm tảng để tơi hồn thành luận văn Tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Đặng Thị Thu Hiền – Trường ĐH GT Vận tải người hướng dẫn khoa học - người bảo tận tình truyền thụ cho tơi nguồn cảm hứng nghiên cứu đưa vào lĩnh vực khoa học Tôi xin cảm ơn ThS Đỗ Thanh Thủy – ĐHGTVT có góp ý, nhận xét giúp đỡ tơi q trình làm luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, bạn bè chia sẻ động viên tơi hồn thành luận văn MỞ ĐẦU Nick van der Zweep - Giám đốc phần mềm sở hạ tầng ESS ảo hóa HP nói: “Một số trung tâm liệu sử dụng 10% đến 30% lực xử lý có họ Ảo hóa giúp nhiều tổ chức chia sẻ tài ngun cơng nghệ thơng tin theo cách tốn giá thành nhất, làm cho sở hạ tầng công nghệ thông tin trở nên linh động bảo đảm cung cấp cách tự động với nhu cầu cần thiết” Sử dụng công nghệ ảo hóa đem đến cho người dùng tiện ích Việc chạy nhiều hệ điều hành đồng thời máy tính thuận tiện cho việc học tập nghiên cứu đánh giá sản phẩm hệ điều hành hay phần mềm tiện ích Nhưng khơng ngừng lại đó, khả lợi ích ảo hố cịn nơi gặt hái nhiều thành công tạo nên thương hiệu cơng nghệ ảo hóa mơi trường hệ thống máy chủ ứng dụng hệ thống mạng Hiện có nhiều nhà cung cấp sản phẩm máy chủ phần mềm tâm đầu tư nghiên cứu phát triển công nghệ HP, IBM, Microsoft VMware Tuy nhiên, Việt Nam, ảo hóa máy chủ thực không quan tâm năm gần Do cịn nhiều vấn đề cơng nghệ người dùng chưa thực quan tâm tới lợi ích thiếu đội ngũ am hiểu cơng nghệ nên việc áp dụng vào hệ thống dè dặt Nhưng đối mặt với thực trạng khủng hoảng kinh tế toàn cầu doanh nghiệp tâm để tìm giải pháp tiết kiệm Đây lúc cơng nghệ ảo hóa tìm chỗ đứng vững lĩnh vực công nghệ thông tin giới Cùng với ảo hóa điện tốn đám mây công nghệ thu hút quan tâm giới công nghệ thời gian gần Điện toán đám mây mức hạ tầng sở (IaaS) loại hệ thống phân bố xử lý song gồm máy tính ảo kết nối với cung cấp động cho người dùng nhiều tài nguyên đồng dựa thỏa thuận dịch vụ nhà cung cấp người sử dụng Nhận thức cần thiết khả phát triển mạnh mẽ cơng nghệ ảo hóa theo mơ hình điện tốn đám mây tương lai, luận văn “Ảo hóa máy chủ theo mơ hình điện tốn KINDERWORLD” tơi phần giới thiệu nhìn tổng quan hai công nghệ này, đồng thời đưa giải pháp cho mơ hình ảo hóa máy chủ quy mơ nhỏ Bố cục luận văn gồm có chương: Chương 1: Tổng quan cơng nghệ ảo hóa: tập trung trình bày giới thiệu cơng nghệ ảo hóa số cơng nghệ ảo hóa máy chủ Chương 2: Cơng nghệ điện tốn đám mây: trình bày tổng quan cơng nghệ điện tốn đám mây ý tưởng ảo hóa máy chủ theo mơ hình điện tốn đám mây Chương 3: Thiết kế triển khai giải pháp ảo hóa máy chủ KINDERWORLD: xây dựng mơ hình ảo hóa máy chủ gắn liền với cloud computing theo IaaS Phần kết luận, phần trình bày tóm tắt nội dung thực luận văn này, đồng thời đưa vấn đề nghiên cứu cho tương lai Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HĨA 1.1 Cơng nghệ ảo hóa 1.1.1 Giới thiệu cơng nghệ ảo hóa Khái niệm Ảo hóa bước tiến mạnh mẽ cho việc tối ưu hóa việc triển khai xây dựng cách hiệu nguồn tài nguyên hệ thống cách tách rời mối liên kết vốn có phần cứng, phần mềm, liệu, đường truyền, lưu trữ thành phần riêng biệt Hình 1.1: Một server vật lý hệ thống ảo hóa 1.1.2 Ưu nhược điểm ảo hóa Ưu điểm - Quản lý đơn giản - Triển khai nhanh - Phục hồi lưu trữ hệ thống nhanh - Cân tải phân phối tài nguyên linh hoạt - Tiết kiệm Nhược điểm - Vấn đề bảo mật lưu trữ vật lý - Yêu cầu máy phải có cấu hình cao - Nhược điểm quản lý tập trung 1.1.3 Phân loại ảo hóa - Type Virtual Machine Manager: Hypervisor Hypervisor lớp phần mềm nằm phần cứng bên nhiều hệ điều hành - Type Virtual Machine Manager Máy ảo Java, ví dụ khác common language runtime (CLR) Trong ví dụ bắt đầu với hệ điều hành host – nghĩa hệ điều hành cài đặt trực tiếp bên phần cứng vật lý - Hybrid Kiến trúc ảo hóa Hybrid, máy chủ ảo (VMM), chạy song song với hệ điều hành máy chủ (OS) Phương pháp Hybird VMM sử dụng ngày hai giải pháp ảo hóa phổ biến từ Microsoft Microsoft Virtual PC 2007 Microsoft Virtual Server 2005 R2 1.1.4 Các cơng nghệ hỗ trợ ảo hóa - Công nghệ máy ảo (Virtual Machine) - Công nghệ RAID 1.2 Một số cơng nghệ ảo hóa máy chủ 1.2.1 Công nghệ Vmware ESX Server 1.2.2 Công nghệ Hyper-V Hyper-V cơng nghệ ảo hóa server hệ Microsoft thành phần quan trọng hệ điều hành Windows Server 2008 Với Hyper-V, Microsoft cung cấp tảng ảo hóa mạnh linh hoạt, đáp ứng nhu cầu ảo hóa cấp độ cho mơi trường doanh nghiệp Hyper-V có phiên Windows Server 2008 64 bit Standard (một máy ảo), Enterprise (4 máy ảo) DataCenter (không giới hạn số lượng máy ảo) Tuy nhiên hỗ trợ hệ điều hành khách 32-bit 64-bit điểm bật Hyper-V 17 Giải pháp xây dựng private cloud: Trong mơ hình Private Cloud, sở hạ tầng dịch vụ xây dựng để phục vụ cho tổ chức (doanh nghiệp) Điều giúp cho doanh nghiệp kiểm sốt tối đa liệu, bảo mật chất lượng dịch vụ Doanh nghiệp sở hữu sở hạ tầng quản lý ứng dụng triển khai Private Cloud xây dựng quản lý đội ngũ IT doanh nghiệp thuê nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc Như vậy, tốn chi phí đầu tư Private Cloud lại cung cấp cho doanh nghiệp khả kiểm soát quản lý chặt chẽ liệu quan trọng Tiếp nhận yêu cầu: ghi nhận lại thông tin chi tiết yêu cầu hỗ trợ như: loại yêu cầu (hỗ trợ, lỗi phát sinh, yêu cầu nâng cấp sửa đổi,…), thông tin khách hàng người yêu cầu, hình thức tiếp nhận (điện thoại, email, chat,…),… Phân công người xử lý: Quản lý kho tri thức (knowlegde base) 18 3.2 Thiết kế giải pháp Như phân tích trên, yêu cầu cặt đặt quy hoạch lại hệ thống mạng máy chủ đáp ứng được:  Các dịch vụ mạng Kinderwworld bao gồm: web, email, domain name, ứng dụng quản lý đào tạo, ứng dụng quản lý tài nguyên, ứng dụng quản lý tài vừa chạy mạng cục vừa chạy internet  Hệ thống ổn định, khả chịu lỗi phục hổi sau lỗi (failover), tính sẵn sàng cao (high available)  Hệ thống mềm dẻo, linh hoạt theo nhu cầu người dùng, có khả mở rộng dễ dàng cần thiết (do yêu cầu gia tăng quy mô đào tạo, dịch vụ phát sinh …)  Tái sử dụng thiết bị phần cứng có, tiết kiệm chi phí đầu tư thêm mức tối đa  Hệ thống đặt Kinderworld kiểm soát Kinderworld 19 Từ yêu cầu đặt khả hỗ trợ công nghệ thông tin nay, đề nghị không tiếp cận theo giải pháp truyền thống mà áp dụng điện toán đám mây mức độ IaaS (Infrastructure As A Service) kết hợp với công nghệ ảo hóa máy chủ để xây dựng đám mây hạ tầng riêng (Private Cloud) đáp ứng đầy đủ yêu cầu quy hoạch hệ thống mạng máy chủ Kinderworld Mơ hình thiết kế minh họa hình ảnh đây: Web client Web server Mail client Mail server Login client DC Application client Application server Hình 3.1: Mơ hình Tài ngun chia sẻ (Shared Resource) 20 Trong mơ hình này, server vật lý ảo hóa thành 04 server: web server, mail server, server quản lý miền DC (Domain Controller) server chứa ứng dụng riêng Kinderworld Mỗi server ảo web server, mail server, … có địa IP riêng độc lập với server khác phương diện cung cấp dịch vụ đến chương trình khách Tùy theo nhu cầu sử dụng dịch vụ người dùng mà tạo nhiều server ảo hay không server vật lý Ví dụ có thời điểm nhiều người truy cập vào website Nhà trường tạo thêm web server ảo server vật lý thật khác cách theo thời gian thực tự động Tuy nhiên, sau lượng người dùng truy cập vào website lại giảm thu hồi web server ảo để tài nguyên cho server khác (mail server, DC application server) Với mô hình này, thấy, tài nguyên sử dụng cách hợp lý tối đa “co giãn” theo thời gian thực nhu cầu người dùng thực Các server ảo 21 tạo server thực theo nhu cầu người dung theo thời gian thực, khơng cịn tình trạng có server q tải, có server khơng có người dùng người dùng, dư thừa tài nguyên mà server khác lại khơng dùng phần dư thừa Tuy nhiên, để đáp ứng khả failover, high available, … hệ thống mơ hình chưa đủ Chúng tơi đưa mơ hình lấy cốt lõi từ mơ hình thêm vào khả clustering server vật lý Mơ hình minh họa hình ảnh đây: 22 Hình 3.2 : Mơ hình tài ngun chia sẻ kết hợp với cơng nghệ clustering 23 Trong mơ hình này: (1) Trên server vật lý cài đặt Hypervisor (2) Hypervisor tạo quản lý server ảo server vật lý (3) File cấu hình server ảo đặt thiết bị lưu trữ chia sẻ chung để tất Hypervisor server vật lý truy cập  Các server vật lý quản lý VIM (Vendor Independent Messaging) Các server vật lý định kỳ gửi thông điệp trạng thái cho VIM Khi server vật lý bị down VIM khơng nhận thơng điệp trạng thái khoảng thời gian timeout, điều khiển server vật lý khác cụm clustering quản lý thay server bị down Các server vật lý cụm clustering hoạt động theo chế độ active – stand by Tức là, thời điểm có (hoặc mơt vài) server chế độ hoạt động active, 24 server khác chế độ ngủ (stand by) để dự phòng Giả sử server hoạt động chế độ active , server chế độ stand by Server bị down lý đó, VIM khơng nhận thông điệp trạng thái định kỳ server Khi đó, VIM hiểu server bị down, “đánh thức” server di trú server ảo C (Virtual Server C) sang server Có thể server ảo C phải khởi động lại tiếp tục cơng việc Để làm điều đó, cần công cụ di trú máy ảo thời gian thực (live – VM migration) cài đặt Hypervisor Như vậy, với mơ hình thiết kế thứ 2, chúng tơi thực đầy đủ yêu cầu quy hoạch hệ thống máy chủ Kinderworld Thiết kế triển khai Kinderwworld kiểm soát đội ngũ nhân viên công nghệ thông tin Kinderworld đảm bảo hạ tầng đám mây riêng 3.3 Triển khai giải pháp 3.3.1 Mục tiêu Xây dựng mơ hình ảo hóa máy chủ gắn liền với cloud computing theo IaaS: 25 Lớp phần cứng (Hardware Layer): máy HyperV server, máy DC (Domain Controller), thiết bị lưu trữ, đường truyền… Lớp ảo hóa ( Virtualization Layer): Hyper-V role Windows Server 2008 R2 Lớp tự động hóa (Automatic Layer): Lớp tự động hóa bao gồm công cụ Windows PowerShell 2.0, Windows Management Instrumentation (WMI) WS- Management, Hyper-V Tool Lớp quản lý (Management Layer): Lớp quản lý theo SCVMM (System Center Vitual Machine Manager), đảm nhiệm việc quản lý, tự động hóa việc cập nhật, triển khai cài đặt, lưu theo dõi hệ thống Sau xây dựng hệ thống thực chức sau:  Tạo, quản lý, sửa đổi cấu hình máy ảo Quản lý máy ảo từ xa 26 Phân quyền hành động cho user máy ảo Triển khai giải pháp failover cluster cho máy vật lý Đánh giá hiệu sử dụng máy ảo, máy vật lý qua SCVMM Di trú máy với thời gian downtime không đáng kể Tạo quản lý máy ảo qua giao diện web 3.3.2 Nội dung 3.3.2.1 Cài đặt Hyper-V role, quản lý máy ảo với Hyper-V Manager - Cài đặt Hyper-V role Windows Server 2008R2 - Tạo quản lý máy ảo thông qua Hyper-V Manager 3.3.2.2 Cài đặt cấu hình Hyper-V Tools để quản lý từ xa, phân quyền cho user - Phân quyền hành động cho user máy ảo 27 - Cài đặt Hyper-V Tool Windows để quản lý máy ảo từ xa 3.3.2.3 Triển khai Hyper-V Cluster - Tạo node cluster máy Hyper-V server - Xây dựng máy ảo Cluster Share Volume - Thực di trú máy ảo node down 3.3.2 Triển khai quản lý Hyper-V Server System Center Vitual Machine Manager - Cài đặt SCVMM - Xây dựng library, tạo template - Quản lý hiệu máy ảo máy vật lý qua VMM Administrator Console 3.3.2.5 Triển khai tạo quản lý máy ảo qua trình duyệt web - Cài đặt SelfService Portal - Phân quyền cho group user role 28 - Truy cập giao diện web để tạo quản lý máy ảo 3.3.3 Cài đặt 3.3.3.1 Cài đặt Hyper-V role, quản lý máy ảo với Hyper-V Manager - Kiểm tra yêu cầu phần cứng máy - Cài đặt Hyper – V Role - Khởi tạo máy ảo - Snapshot máy ảo - Export – Import máy ảo 29 3.3.3.2 Triển khai quản trị - Cài đặt cấu hình Hyper-V Tools để quản lý từ xa, phân quyền cho user - Triển khai Hyper-V Cluster - Triển khai quản lý Hyper-V server System Center Virtual Machine Manager KẾT LUẬN Qua nghiên cứu tính ảo hóa cơng nghệ điện tốn đám mây- Cloud Computing ta thấy rằng: luận văn giới thiệu khái niệm, kiến trúc, ưu, nhược điểm hai cơng nghệ: ảo hóa server 30 điện tốn đám mây Luận văn kết hợp ảo hóa điện toán đám mây để xây dựng lên giải pháp “Ảo hóa server theo mơ hình Cloud Computing” Luận văn đưa mơ hình cách triển khai xây dựng “Ảo hóa server theo mơ hình Cloud Computing công ty Kinderworld” Sau triển khai luận văn đạt kết sau :  Tạo, quản lý sửa đổi cấu hình máy ảo  Quản lý máy ảo từ xa  Phân quyền hành động cho user máy ảo  Triển khai giải pháp failover cluster cho máy vật lý  Đánh giá hiệu sử dụng máy ảo, máy vật lý qua SCVMM  Di trú máy với thời gian downtime không đáng kể  Tạo quản lý máy ảo qua giao diện web Trong thời gian tới , có điều kiện, tơi cố gắng nghiên cứu phát triển nội dung sau: 31 Xây dựng dịch vụ ảo hóa máy chủ cho cơng ty cổ phần trường tư thục quốc tế Kinderworld Triển khai mơ hình lớp vận hành (Orchestration Layer), tích hợp với System Center, giúp xây dựng hệ thống quản trị vận hành trung tâm tích hợp liệu tự động, đồng thời hỗ trợ Workflow để tạo quy trình IT ... nghệ ảo hóa: tập trung trình bày giới thiệu cơng nghệ ảo hóa số cơng nghệ ảo hóa máy chủ Chương 2: Cơng nghệ điện tốn đám mây: trình bày tổng quan cơng nghệ điện tốn đám mây ý tưởng ảo hóa máy chủ. .. hình điện tốn đám mây tương lai, luận văn ? ?Ảo hóa máy chủ theo mơ hình điện tốn KINDERWORLD? ?? phần giới thiệu nhìn tổng quan hai cơng nghệ này, đồng thời đưa giải pháp cho mơ hình ảo hóa máy chủ. .. tưởng ảo hóa máy chủ theo mơ hình điện tốn đám mây Chương 3: Thiết kế triển khai giải pháp ảo hóa máy chủ KINDERWORLD: xây dựng mơ hình ảo hóa máy chủ gắn liền với cloud computing theo IaaS Phần kết