TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA MẠNG MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG  BÁO CÁO ĐỀ TÀI: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VỚI CÔNG NGHỆ ẢO HÓA Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Học viên thực hiện: Mạc Thị Biên Thành phố HCM, ngày 27 tháng 7 năm 2013 Môn học: Tính toán lưới MỤC LỤC BÁO CÁO 1 MỤC LỤC 2 LỜI NÓI ĐẦU 4 I. Tổng quan về Cloud Computing 5 1.1. Khái niệm Cloud Computing 5 1.2. Các đặc điểm của điện toán đám mây 7 1.3. Các mô hình Cloud Computing 8  8  1.4. Kiến trúc điện toán đám mây 12 II. Công nghệ ảo hóa 13 2.1.Ảo hóa là gì? 13   !" #$$%&' ()*+,- 2.5. VMWARE GIẢI PHÁP CHO CLOUD COMPUTING 19 ./%0&1(%/2 .3#456#$$2 III. Giới thiệu và tìm hiểu về ESX SERVER 21 3.1. Sơ lược về cấu trúc ESX Server 21 3.2. Ảo hóa phần cứng 22 7) 8 !" (9 :"%%&  ;<=/7><%?@A< '4/ )72 BCB 5D:"B GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 2 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 3 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay công nghệ thông tin phát triển rất nhanh chóng, nắm giữ vai trò quan trọng trong việc thúc đấy sự tăng trưởng kinh tế, với sự ra đời của rất nhiều công nghệ mới, các dịch vụ công nghệ thông tin đáp ứng nhu cầu của người dùng cũng như là các doanh nghiệp, Tuy nhiên, trong giai đoạn suy thoái kinh tế như hiện nay, thì việc ứng dụng một công nghệ hay một dịch vụ công nghệ thông tin đáp ứng việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu của riêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán được ưu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho doanh nghiệp. Để có thể quản lý được nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tư, tính toán rất nhiều loại chi phí như chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa,…Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị; phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng như tính sẵn sàng cao của dữ liệu. Để giải quyết vấn đề trên thì chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn. Khái niệm "điện toán đám mây" (ĐTĐM) đã ra đời trong hoàn cảnh đó và đang dần trở nên quen thuộc đối với các doanh nghiệp, đặc biệt là đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 4 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới I. Tổng quan về Cloud Computing. 1.1. Khái niệm Cloud Computing Thuật ngữ "cloud computing" ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua. Quan niệm này có thể được diễn giải một cách đơn giản: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần. Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm. Họ chỉ cần tập trung sản xuất bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ. Google, theo lẽ tự nhiên, nằm trong số những hãng ủng hộ điện toán máy chủ ảo tích cực nhất bởi hoạt động kinh doanh của họ dựa trên việc phân phối các cloud (virtual server). Đa số người dùng Internet đã tiếp cận những dịch vụ đám mây phổ thông như e-mail, album ảnh và bản đồ số… Larry Ellison, CEO của Oracle, từng mỉa mai: "Điện toán đám mây là cái quái gì?" và cho rằng đây là xu hướng "ngớ ngẩn, vô nghĩa". Tuy nhiên, chỉ một năm sau đó, Oracle tuyên bố những kế hoạch triển khai công nghệ này. Giữa tháng 3, HP cũng khẳng định xây dựng dịch vụ đám mây trên nền webOS dù các nhà phân tích nghi ngại rằng HP đã quyết định tham gia quá muộn. Hai ví dụ trên là minh chứng cho thấy ngay cả những công ty IT hàng đầu thế giới cuối cùng cũng phải tự điều chỉnh để không thành kẻ ngoài cuộc. Công ty nghiên cứu Gartner đánh giá ưu tiên chính của các giám đốc công nghệ (CIO) đang dần chuyển đổi từ các ứng dụng doanh nghiệp sang ảo hóa và điện toán đám mây nhằm giúp họ bớt lo lắng trong việc quản lý cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin và tập trung nhiều hơn vào việc lèo lái quá trình phát triển doanh nghiệp. Gartner cũng dự đoán, đến năm 2012, 80% doanh nghiệp trong danh sách 1.000 công ty hàng đầu theo đánh giá của tạp chí Fortune (Mỹ) sẽ sử dụng ít nhất một vài loại hình dịch vụ đám mây và khoảng 20% doanh nghiệp sẽ không còn sở hữu các tài sản hoặc hạ tầng công nghệ thông tin Theo định nghĩa của Wikipedia thì ĐTĐM là môi trường tính toán dựa trên internet mà ở đó tất cả phần mềm, dữ liệu, tài nguyên được cung cấp cho máy tính và các GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 5 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới thiết bị khác theo nhu cầu (tương tự như mạng điện) Hình 1.1. Mọi thứ đều tập trung vào đám mây Đứng ở góc nhìn khoa học kỹ thuật cũng có nhiều định nghĩa khác nhau, trong đó có hai định nghĩa của Ian Foster và Rajkumar Buyya được dùng khá phổ biến và có nhiều điểmtương đồng. Theo Ian Foster: Cloud Computing là một mô hình điện toán phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet. Theo Rajkumar Buyya: Cloud là một loại hệ thống phân bố và xử lý song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động cho người dùng như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng Cả hai định nghĩa trên đều định nghĩa Cloud Computing là một hệ phân bố, cung cấp các dạng tài nguyên ảo dưới dạng dịch vụ một cách linh động theo nhu cầu của người dùng trên môi trường internet. Theo Viện tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Bộ Thương mại Mỹ (NIST): Điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng thuận tiện, theo nhu cầu đến một kho tàinguyên điện toán dùng chung, có thể định cấu hình (ví dụ như mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng) có thể được cung cấp và thu hồi một cách nhanh chóng với yêu cầu tối thiểu về quản lý hoặc can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ. GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 6 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới 1.2. Các đặc điểm của điện toán đám mây Tính linh động: cải thiện khả năng của người sử dụng hệ thống trong việc tái cấp phát tài nguyên cơ sở vật chất kĩ thuật một cách nhanh chóng và rẻ tiền. Cung cấp giao diện lập trình ứng dụng(API): cho phép khả năng tương tác giữa các hệ thống điện toán với phần mềm quản trị điện toán đám mây theo hình thức đơn giản tương tự như cách tương tác trên giao diện giữa con người và máy tính. Hệ thống điện toán đám mây thường hay tạo ra API dựa trên cơ chế REST. Chi phí được xem là giảm đáng kể, cũng như chi phí đầu tư vào tài sản vật chất được chuyển đổi thành chi phí hoạt động. Điều này có vẻ khó hiểu. Nhưng chỉ cần nhìn vào khía cạnh cơ sở hạ tầng kĩ thuật giờ đây được cung cấp chuyên biệt bởi bên thứ ba, tổ chức không cần phải mua hệ thống lớn cho những mục đích “sử dụng một lần” hoặc những nhiệm vụ tính toán nặng nề nhưng không thường xuyên. Giá trị của điện toán đám mây ở đây còn nằm ở điểm có thể cho phép vận hành hệ thống phức tạp chỉ với đội ngũ nhân viên không chuyên về công nghệ thông tin. Tính độc lập về thiết bị và vị trí vận hành cho phép người sử dụng truy cập hệ thống thông qua trình duyệt web ở bất cứ nơi đâu, bằng bất cứ thiết bị nào. Khả năng tách ghép và chia sẻ tài nguyên cho phép - Tập trung hóa cơ sở hạ tầng tại những địa điểm khác nhau với chi phí rẻ hơn. - Gia tăng khả năng chịu tải tối đa (người sử dụng không cần đến nhân viên kĩ thuật cao cấp để có được mức chịu tải cao nhất có thể). - Tối ưu hóa tài nguyên hệ thống - Độ tin cậy được cải thiện - Khả năng mở rộng thông qua hình thức cấp phát động tài nguyên ngay lập tức mà không gây bất cứ xáo trộn nào về hệ thống. Hiệu năng được giám sát. Độ bền vựng và sự kết hợp linh hoạt các kiến trúc được xây dựng thông qua dịch vụ web như là giao diện tương tác với hệ thống. Một trong những phương thức tân tiến quan trọng để vượt qua tình trạng thắt cổ chai khi chạy một số lượng lớn ứng dụng là lập trình dữ liệu song song trên hệ thống dữ liệu lưới phân tán. GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 7 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới - Độ bảo mật có thể được cải thiện vì sự tập trung dữ liệu giúp gia tăng tính tập trung bảo vệ tài nguyên. - Khả năng bảo trì hệ thống điện toán đám mây sẽ dễ dàng hơn, bởi vì chúng không cần phải cài đặt trên mỗi máy điện toán của khách hàng. Sẽ dễ dàng hơn trong việc hỗ trợ và cải tiến vì mỗi thay đổi sẽ ngay lập tức có hiệu lực trên toàn bộ hệ thống. - Khả năng định lượng tài nguyên sử dụng có thể được đo lường và xác định trên mỗi khách hàng, mỗi ứng dụng hằng ngày, hàng tuần hoặc hằng năm một cách dễ dàng. 1.3. Các mô hình Cloud Computing 1.3.1 Mô hình dịch vụ Hình1.2. Các loại dịch vụ Cloud Computing Infrastructure as a Service - IaaS : Cung cấp cho người dùng hạ tầng thô (thường là dưới hình thức các máy ảo) như là một dịch vụ. Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ và có cùng những điểm chung. Điều này hơn hẳn cho thuê một máy chủ, không gian lưu trữ tập trung hay thiết bị mạng, máy trạm. Những dịch vụ này thông thường được tính chi phí trên cơ sở tính toán chức năng và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra được chi phí) , cũng như phản ảnh được mức độ hoạt động. Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS), được tạo ra bởi nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006. Từ này dần bị thay thế bởi khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuối năm 2006. GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 8 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới Những đặc trưng tiêu biểu - Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ nhớ, CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu. - Chi phí thay đổi tùy theo thực tế - Nhiều người thuê có thể cùng dùng chung trên một tài nguyên - Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên tích toán tổng hợp - Linh động trong xử lý lỗi. - Linh động trong vận hành và kiểm soát, thay đổi phần cứng - Các ví dụ: Amazon EC2/S3, Elastra (Beta 2.0 2/2009), Nirvanix, AppNexus Platform as a Service – PaaS: Cung cấp API cho việc phát triển ứng dụng trên một nền tảng ảo. Cung cấp nền tảng tính toán và một tập các giải pháp nhiều lớp, cho phép hỗ trợ việc triển khai ứng dụng mà không cần quan tâm đến chi phí hay độ phức tạp của việc trang bị, quản lý phần cứng, phần mềm. Tầng này cung cấp tất cả các tính năng cần thiết để hỗ trợ vòng đời của việc xây dựng và phân phối ứng dụng, dịch vụ web trên Internet mà không cần bất kì thao tác tải hay cài đặt phần mềm cho các nhà phát triển, người quản lý tin học, hay người dùng cuối. Nó còn được biết đến với một tên khác là cloudware. Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng, dịch vụ. Những dịch vụ này được chuẩn bị như giải pháp tính hợp trên nền web. Những đặc trưng tiêu biểu - Phục vụ cho việc phát triển, kiểm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống như là môi trường phát triển tích hợp bình thường. - Các công cụ khởi tạo với giao diện trên nền web. Kiến trúc đồng nhất - Tích hợp dịch vụ web và cơ sở dữ liệu - Hỗ trợ cộng tác nhóm phát triển GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 9 HVTH: Mạc Thị Biên Môn học: Tính toán lưới - Công cụ hỗ trợ tiện tích Thuận lợi - Dịch vụ nền tảng (PaaS) đang ở thời kì đầu, được ưa chuộng vì những tính năng tiện lợi của dịch vụ phần mềm, bên cạnh đó còn có sự tích hợp các yếu tố nền tảng hệ thống. - Có ưu điểm trong những dự án tập hợp nhân sự phân tán về địa lý. - Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dịch vụ web - Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở rộng, kiểm soát lỗi - Kết hợp nhóm làm việc dễ dàng Khó khăn - Ràng buộc và giới hạn bởi nhà cung cấp. - Giới hạn sự phát triển: độ phức tạp cao khiến PaaS không phù hợp với yêu cầu phát triển nhanh. Software as a Service – SaaS: Cung cấp dịch vụ phần mềm thực thi, truy cập từ xa. Dịch vụ phần mềm (SaaS) là mô hình triển khai ứng dụng, mà ở đó người cung cấp cho phép người dụng sử dụng dịch vụ theo yêu cầu. Nhà cung cấp SaaS có thể lưu trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị khách hàng, vô hiệu hóa nó sau khi kết thúc thời hạn sử dụng. Các chức năng theo yêu cầu có thể được kiểm soát bên trong để chia sẻ bản quyền với một nhà cung cấp thứ ba. Những đặc trưng tiêu biểu - Phần mềm sẵn có đòi hỏi việc truy xuất, quản lý qua mạng. - Quản lý các hoạt dộng của phần mềm từ một vị trí tập trung, hơn là tại vị trí của khách hàng. Cung cấp cơ chế web service cho phép khách hàng truy xuất từ xa. - Cung cấp ứng dụng gần với mô hình 1:n hơn là mô hình 1:1 bao gồm cả các đặc trưng kiến trúc, giá cả và quản lý. - Tập trung việc nâng cấp, giải phóng người dùng khỏi việc tải các bản vá lỗi GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Trang 10 HVTH: Mạc Thị Biên [...]... trình duyệt, máy tính để bàn, máy xách tay, điện thoại di động,… II Công nghệ ảo hóa 2.1 .Ảo hóa là gì? Ảo hóa là một thiết kế nền tảng kỹ thuật cho tất cả các kiến trúc điện toán đám mây Điện toán đám mây đề cập chủ yếu đến nền tảng ảo hóa Ảo hóa là công nghệ được thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm chạy trên nó Ảo hóa cho người dùng thấy các máy chủ, thiết... ra rất nhanh Hình 2.2 : ảo hóa network (hình 1) 2.4.4 Ảo hoá Application Ảo hóa ứng dụng là giải pháp tiến đến công nghệ "điện tóan đám mây" cho phép bạn sử dụng phần mềm của công ty mà không cần phải cài vài phần mềm này vào bất cứ máy tính con nào Hình 2.3 : Ảo hóa Network (hình 2) GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Mạc Thị Biên Trang 17 Môn học: Tính toán lưới Giải pháp Ảo Hóa Ứng Dụng cho bạn những... Trong điện toán đám mây, công nghệ ảo hóa máy chủ được quan tâm hàng đầu, ở đó một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập Mỗi một máy ảo đều có một thiết lập nguồn hệ thống riêng rẽ, hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng Hình 2.1 x86 Virtuallization 2.2 LỊCH SỬ ẢO HÓA Ảo hoá được phát triển đầu tiên từ những năm 1960 để những máy mainframe sử dụng phần cứng tốt hơn.Như vậy ảo hoá... ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo nầy rất đơn giản và không giới hạn số card mạng tạo ra.Ta có thể nối các máy ảo nầy lại với nhau bằng một Switch ảo Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền giữa các máy ảo nầy với nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ rất cao theo chuẩn GIGABITE(1GB), đẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo với nhau diễn ra rất nhanh Hình 2.2 : ảo. .. gọi là Phần Cứng Hỗ Trợ Ảo Hóa (hardware-assisted full-virtualization) Paravirtualization: là một phương pháp ảo hóa máy chủ khác Với phương pháp ảo hóa này, thay vì mô phỏng một môi trường phần cứng hoàn chỉnh, phần mềm ảo hóa này là một lớp mỏng (Hypervisor) dồn các truy cập các hệ điều hành máy chủ vào tài nguyên máy vật lý cơ sở Hình 2.4 : Kiến trúc xử lý mới hổ trợ ảo hóa 2.5 VMWARE GIẢI PHÁP... tối đa chi phí bảo trì, hỗ trợ kỹ thuật và quản lý từng máy tính 2.4.5 Các môi trường ảo hóa Ảo hoá máy chủ là một hình thức ưu thế trong ảo hoá, được sử dụng ở ngày nay Có hai môi trường máy chủ ảo hoá, đó là ảo hoá toàn phần (Full virtualization) và ảo hoá một nữa (Paravirtualization) Full-virtualization: Phần cứng được mô phỏng để mở rộng chạy những hệ điều hành khách trên nền tảng ảo hóa. Điều này... phần cứng Các máy ảo là những thực thể cách ly với hệ thống "chủ” (chứa các máy ảo) chạy trên máy thực 2.4 Phân loại ảo hóa 2.4.1 .Ảo hoá server Một máy chủ riêng ảo tiếng anh Virtual Private Server hay máy chủ ảo hoá là một phương pháp phân vùng một máy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗi máy chủ đã có khả năng của riêng của mình chạy trên máy tính dành riêng Mỗi máy chủ ảo riêng của nó có... chức, công ty đang dần chuyển sang Cloud Computing để cải thiện hiệu suất của hệ thống công nghệ thông tin và việc nắm bắt kinh doanh sẽ trở nên nhanh hơn, với Cloud Computing ta có thể cho phép cung cấp nhiều dịch vụ linh hoạt hơn và tự động hóa các quy trình cốt lõi của công nghệ thông tin, bao gồm cả người sử dụng và các ứng dụng được cung cấp cũng như việc quản lý hệ thống Các giải pháp ảo hóa của... đều được mô phỏng.Thông thường, có nhiều nền tảng ảo hóa cố gắng chạy nhiều sự ủy nhiệm trên CPU chính (chạy nhanh hơn nhiều so với CPU mô phỏng) nhằm nắm bắt và GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Mạc Thị Biên Trang 18 Môn học: Tính toán lưới xử lý các sự ủy nhiệm một cách thích hợp.Một số nền tảng ảo hóa hỗ trợ hoặc yêu cầu CPU mở rộng để hỗ trợ ảo hóa Trên 1 số những dòng chíp mới như x86 và x86_64... thống Các giải pháp ảo hóa của VMWARE thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hóa của một tố chức hay một công ty trên một Cloud, bởi sự trừu tượng phức tạp và nó tạo ra một dãy linh hoạt của điện toán, lưu trữ và các tài nguyên mạng Bằng cách ảo hóa tất cả trong một Infrastructure IT , ta có thể tạo ra một Private Cloud nhằm thúc đẩy nền tảng ảo hóa đáng tin cậy nhất của thế giới hiện nay đó là VMWARE vSphere . bàn, máy xách tay, điện thoại di động,… II. Công nghệ ảo hóa 2.1 .Ảo hóa là gì? Ảo hóa là một thiết kế nền tảng kỹ thuật cho tất cả các kiến trúc điện toán đám mây. Điện toán đám mây đề cập chủ. bộ giữa các máy ảo với nhau diễn ra rất nhanh. Hình 2.2 : ảo hóa network (hình 1) 2.4.4. Ảo hoá Application Ảo hóa ứng dụng là giải pháp tiến đến công nghệ " ;điện tóan đám mây& quot; cho phép bạn. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA MẠNG MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG  BÁO CÁO ĐỀ TÀI: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VỚI CÔNG NGHỆ ẢO HÓA Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn