Tài liệu Nghiên cứu công cụ ảo hóa trên ứng dụng web và kết hợp tối ưu cân bằng tải

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Nguyễn Tuấn Linh NGHIÊN CỨU CÔNG CỤ ẢO HÓA TRÊN ỨNG DỤNG WEB VÀ KẾT HỢP TỐI ƯU CÂN BẰNG TẢI Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS.Nguyễn Chiến Trinh Phản biện 1: …………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ............... Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Theo khảo sát gần đây của Enterprise Strategy Group, tại thị trường Mỹ, 28% DN có kế hoạch sử dụng môi trường ảo hóa sẽ thực hiện ảo hóa máy chủ trong vòng 6 tháng tới và 42% có kế hoạch khai thác ảo hóa trong năm sau. Các ban ngành IT tại Mỹ đang sử dụng ảo hóa đã ảo hóa 24% số máy chủ và dự kiến con số này sẽ tăng lên 45% vào năm 2009. Ở những quốc gia phát triển như Singapore đã có khoảng 40% DN trang bị kỹ thuật này. Tại Việt Nam hiện nay việc ứng dụng công nghệ ảo hóa đang phát triển nhanh chóng dần kh ng định đư c vị tr quan tr ng trên thị trường công nghệ vi n thông hiện nay. Việc triển khai và áp dụng thành công công nghệ này b ng việc sử dụng tối ưu ngu n tài nguyên hệ thống và chi ph triển khai ban đầu đư c giảm xuống các doanh nghiệp sẽ nhanh chóng thu h i vốn đầu tư đ y mạnh hiệu quả ch t lư ng kinh doanh. Citrix là một tập đoàn đa quốc gia đư c thành lập vào năm 1989 chuyên cung c p các giải pháp về ảo hóa máy chủ và Desktop, mạng, Software-as-a-service (SaaS), công nghệ điện toán đám mây và cả các sản ph m mã ngu n mở Xen. Năm 1995 Citrix đã giới thiệu đến thê giới nền tảng ảo hóa đầu tiên của mình trên NT 3.5 WinFrame, một giải pháp ảo hóa ứng dụng. Sau đó h đã nâng c p nền tảng ảo hóa của mình trên NT 4.0 Terminal, một giải pháp ảo hóa Desktop. Là một trong những người đi tiên phong trong công nghệ ảo hóa, Citrix là cung c p các giải pháp ảo hóa đáng tin cậy và đư c nhiều doanh nghiệp tin dùng. Luận văn “Nghiên cứu công cụ ảo hóa trên ứng dụng web và kết hợp với tối ưu cân bằng tải” với mục đ ch thực hiện kết h p sử dụng phần mềm mô ph ng xây dựng trên máy t nh laptop cài đ t công cụ ảo hóa thực hiện phân chia tài nguyên của máy chủ thật thành các máy chủ ảo chạy ứng dụng web độc lập kết h p tối ưu cân b ng tải đảm bảo t nh năng backup cho hệ thống. Luận văn g m có 4 chương:  Chương 1 – Tổng quan về phương pháp ảo hóa  Chương 2 – Xây dựng mô hình ảo hóa cho web server  Chương 3 – Môi trường giả lập và công cụ ảo hóa  Chương 4 – Thực hiện mô phỏng webserver và kết hợp tối ưu cân bằng tải 2 – U 1.1 o hóa là một công nghệ phần mềm nó thay đổi nhanh chóng toàn cảnh của lĩnh vực Công nghệ Thông tin (CNTT) và cách tính toán của con người. Máy chủ trong các hệ thống CNTT ngày nay thường đư c thiết kế để chạy một hệ điều hành với một vài ứng dụng. Điều này không khai thác triệt để hiệu năng của hầu hết các máy chủ r t lớn. o hóa cho phép ta vận hành nhiều máy chủ ảo trên cùng một máy chủ vật lý, dùng chung các tài nguyên của một máy chủ vật lý qua nhiều môi trường khác nhau. Các máy chủ ảo khác nhau có thể vận hành nhiều hệ điều hành và ứng dụng khác nhau trên cùng một máy chủ vật lý. Nhu cầu số hóa dữ liệu, m i ngu n thông tin cần lưu trữ đang bùng nổ ở khắp m i nơi cần r t nhiều máy chủ để lưu trữ lư ng thông tin khổng l này tại các trung tâm dữ liệu nhưng v n đề đ t ra là: Dung lư ng lưu trữ của chúng dần cạn kiệt và không thể tăng máy chủ lên vô tận vì v p phải v n đề kiến trúc mạng. Do đó công nghệ ảo hóa lưu trữ dữ liệu ra đời nghĩa là lưu trữ này đư c xử lý b ng b t kỳ phần cứng độc lập nào. Công nghệ này cho phép host cùng lúc các hệ thống máy khách trên chỉ một máy chủ như vậy các trung tâm dữ liệu đư c nâng c p dung lư ng lưu trữ do đó giảm chi ph tăng dung lư ng trung tâm dữ liệu (cách làm truyền thống không ảo hóa lưu trữ dữ liệu). Về m t kĩ thuật, ảo hóa tách biệt người sử dụng và ứng dụng về những đ c tính phần cứng chuyên biệt của các hệ thống mà h sử dụng để thực hiện các công việc của máy tính. Công nghệ này hứa hẹn mở ra một làn sóng cách mạng phần cứng và phần mềm hoàn toàn mới. ứ 1.2 Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới đã và đang áp dụng nhiều phương án ảo hóa hữu hiệu trong đó phải kể đến các kiểu ảo hóa sau:  o hóa mạng: tạo ra các virtual LAN virtual Nics …  o hóa lưu trữ: tạo ra các hệ lưu trữ ảo.  o hóa máy chủ: Tạo ra các máy chủ ảo từ hệ các máy chủ thật.  o hóa desktop. 3 1.3 Ứ ộ: Toàn bộ phần cứng của máy t nh sẽ đư c ảo hóa hết để một hệ điều hành ảo khác có thể chạy trên đó một cách đầy đủ và bình thường không bị thay đổi hay chỉnh sửa. Khi đư c ảo hóa toàn phần thì máy ảo có thể truy cập và sử dụng hết m i t nh năng của từng phần cứng một bao g m cả BIOS driver các lệnh nhập/xu t dữ liệu truy cập bộ nhớ... Ứng dụng của ảo hóa toàn phần bao g m: chia sẻ một máy t nh cho nhiều người sử dụng cùng lúc cách ly các tài khoản người dùng với nhau cũng như để tăng cường t nh bảo mật độ ổn định và hiệu su t làm việc của một hệ thống máy t nh. ộ ầ : Khác với ảo hóa toàn phần ảo hóa một phần chỉ tiến hành ảo hóa một số phần cứng nh t định của máy t nh nên nó không đủ tài nguyên để vận hành một hệ điều hành ảo hoàn chỉnh thay vào đó nó chỉ cho phép chúng ta chạy một số phần mềm mà thôi. Ưu điểm của áo hóa một phần là nó d triển khai hơn ảo hóa toàn phần nó t ra cực kỳ hữu ch khi người ta chỉ muốn dùng máy ảo để chạy một phần mềm quan tr ng nào đó h sẽ dùng ảo hóa một phần để tạo ra đủ tài nguyên cần thiết để chạy nó mà không cần phải ảo hóa cả một hệ thống phức tạp. Nếu dùng ảo hóa toàn phần chỉ để chạy một phần mềm duy nh t thì coi như là ta đã lãng ph tài nguyên máy t nh một cách vô ch. s s : Khái niệm này khá rắc rối nên mình cũng không muốn giải th ch quá sâu nói một cách tóm g n thì ảo hóa song song khác với 2 loại ảo hóa kể trên ở chỗ nó không mô ph ng phần cứng để chạy hệ điều hành ảo mà thay vào đó nó sẽ tạo một một lớp giao diện phần mềm (hay một tập lệnh API) để các hệ điều hành ảo và hypervisor có thể giao tiếp với nhau và xem API đó như là ngôn ngữ chung giữa 2 ph a mục đ ch là để giảm thiểu thời gian cần thiết mỗi khi thi hành các câu lệnh trên hệ thống. Ta có thể tìm hiểu kỹ hơn về ảo hóa song song tại đây. U: Để tăng cường hiệu quá ảo hóa người ta còn nhờ đến một thành phần r t quan tr ng trong hệ thống đó là CPU. Những con CPU hỗ tr ảo hóa từ bên trong CPU đư c thiết kế đ c biệt để chúng có thể hỗ tr ta tối đa trong việc tạo và chạy các máy ảo. Vì t nh năng này có liên quan trực tiếp đến phần cứng (cụ thể là CPU) nên cần phải kiếm tra xem CPU của mình có hỗ tr sẵn chức năng ảo hóa hay không không phải CPU nào cũng hỗ tr ảo hóa từ phần cứng của nó để kiểm tra có thể tải về phần mềm Intel Processor Identification Utility (dành cho CPU Intel) ho cAMD Virtualization Compatibility Tool (dành cho AMD). Một số phần máy ảo 4 v dụ như XP Mode (tạo Win XP chạy song song trong Win 7) đòi h i CPU của phải hỗ tr ảo hóa có thể xem chi tiết những dòng CPU hỗ tr ảo hóa của Intel tại đây(cột Intel VT-x). May mắn là hầu hết các CPU Sandy Bridge và Ivy Bridge ra mắt gần đây đều hỗ tr chức năng ảo hóa VT-x từ Intel. 1.4 K l ậ o hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu ngu n tài nguyên hệ thống, hay nói cách khác là tăng hiệu su t sử dụng của hệ thống. Việc các ngu n tài nguyên vật lý riêng rẽ đư c h p nh t thành một ngu n chung nhờ áp dụng ảo hóa cho phép sự phân bổ và chia sẻ linh hoạt tài nguyên cho các đối tư ng sử dụng ngu n tài nguyên h p nh t. Sự b t h p lý về hiệu su t sử dụng (tức là trường h p một ngu n tài nguyên vật lý có hiệu su t th p, trong khi một ngu n tài nguyên vật lý khác lại có tải quá cao) sẽ đư c giảm thiểu. o hóa giúp giảm chi ph đầu tư và vận hành. Với việc áp dụng công nghệ ảo hóa, sẽ cần ít thiết bị phần cứng hơn kéo theo giảm bớt diện tích sử dụng để lưu chứa các thiết bị phần cứng (phòng máy chủ, trung tâm dữ liệu) và như vậy nhu cầu và chi ph năng lư ng như ngu n điện chi ph làm mát để bảo đảm điều kiện hoạt động cho các thiết bị phần cứng cũng sẽ giảm đi. Hơn thế nữa, trong nhiều trường h p, sử dụng các máy (máy chủ) ảo có thể làm giảm số bản quyền phần mềm cần mua so với khi dùng máy vật lý, tạo ra sự tiết kiệm chi phí bản quyền. 2 – XÂY DỰ MÔ Ì Ứ DỤ CHO WEB SERVER 2.1 Đ Các tổ chức khác nhau đưa ra những phương pháp ảo hóa khác nhau phù h p với công nghệ đư c áp dụng. Trong đó có thể chia các phương pháp này theo các công nghệ đư c biết đến nhiều hiện nay. Trong khuôn khổ luận văn này tôi chia thành các công nghệ của VMware XenCitrix OpenVZ đây cũng là những công nghệ mà tôi đã đư c biết đến trong quá trình tìm hiểu và làm việc. ủa công ngh VM ware 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 ho c đánh giá 5 một sản ph m nào đó. Các hoạt động của nó chủ yếu đư c mô ph ng bởi các máy ảo cho giống như là đang thao tác trên máy thật và như c điểm lớn nh t của nó là không có một công cụ quản lý từ xa nào. Vì vậy nên Vmware workstation không đáp ứng đư c nhu cầu hiệu su t 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 h c tập và giả lập các môi trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào t nh năng có thể chạy b t kì hệ điều hành nào trên nó. Sản ph m 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 h n vmware workstation, GSX hay microsof virtual server 2005 là các gói phần mềm đư c cài đ t vào máy chủ lưu trữ. Hệ điều hành ESX là một hệ điều hành máy chủ nó đư c thiết kế cho phù h p với nhu cầu ảo hóa ngày càng phát triển và v n đề hiệu su t làm việc của các hệ thống máy chủ ngày càng đư c chú tâm hơn. Nó cung c p việc quản lý và chia sẻ tài nguyên phần cứng một cách ch t chẽ và hiệu quả. Và việc quản lý các máy ảo chạy trên nó cũng đư c d dàng hơn nhờ các công cụ hỗ tr từ xa. ủ Xe x Xen là một giám sát máy ảo (VMM) cung c p dịch vụ cho phép nhiều hệ điều hành máy t nh thực thi trên cùng phần cứng máy t nh một cách đ ng thời. Citrix là một tập đoàn đa quốc gia đư c thành lập vào năm 1989 chuyên cung c p các giải pháp về ảo hóa máy chủ và Desktop mạng Software-as-a-service (SaaS) công nghệ điện toán đám mây và cả các sản ph m mã ngu n mở Xen. Citrix hiện có khoảng 230 000 cơ sở trên toàn cầu trụ sở ch nh đ t tại Fort Lauderdale Florida. Những sản ph m ch nh của Citrix đó là Citrix XenApp, Citrix XenDesktop, Citrix XenServer. Trong hệ thống Xen Xen hypervisor là lớp phần mềm th p nh t và ưu tiên nh t. Lớp này hỗ tr một ho c hơn các hệ điều hành guest ghi lịch trình trên các CPU vật lý. Hệ điều hành guest đầu tiên đư c g i trong thuật ngữ Xen là domain0(dom0) thực thi một cách tự động khi hypervisor boot và nhận những quyền quản lý đ c biệt và truy cập trực tiếp vào m i phần cứng vật lý m c định. Quản trị viên hệ thống có thể đăng nhập vào dom0 trong yêu cầu quản lý b t kỳ hệ điều hành guest bổ sung nào đư c g i là user domain (domU) trong thuật ngữ Xen. ủ e Z 6 Một trong nhiều công cụ ảo hoá dành cho Linux để lựa ch n là OpenVZ phần mềm mi n ph thuộc Virtuozzo do SWsoft cung c p. OpenVZ và Virtuozzo là các giải pháp ảo hoá mức hệ điều hành cho phép phân vùng server thành các máy chủ riêng ảo (VPS). Dạo qua một vòng tài liệu hướng dẫn trên ch nh OpenVZ sẽ th y để hiểu đư c đầy đủ sâu sắc về công cụ này thông qua các tài liệu của nhà sản xu t không hề “d xơi” thậm ch còn “đáng s ”. OpenVZ hỗ tr nhiều nền tảng vi xử lý hơn là các bản luân phiên. VMware Server và Xen có thể dùng đư c cho dòng x86 AMD 64; còn OpenVZ đư c ch p nhận ở dòng x86 AMD64 Itanium (IA64) PowerPC và UltraSPARC. 2.2 Tính chất Bản quyền Phân tích, lự ọ ờ VMWare Server Citrix XenServer Free một số t nh năng. Còn lại đại đa số phải mua license. Hỗ tr cả Hosted Hypervisor lẫn hypervisor Bare-metal hypervisor Công nghệ Full Virtualization ảo hóa cơ bản ho c thuộc dạng / Bare-metal hypervisor Para Virtualization Số máy ảo / 100 máy máy chủ Free với hầu hết các t nh năng nâng cao của VM Ware. Loại ảo hoá lậ (phụ thuộc vào c u hình phần cứng) ParaVirtualization 4 máy - Đối với Hosted Hypervisor: Chạy - Đư c cài đ t trực tiếp trên trên hệ điều hành Windows ho c phần cứng máy chủ. Điều này Linux. Điều đó có nghĩa có thể sử có nghĩa là XEN đòi h i một dụng các ứng dụng đang t n tại và phần cứng trống hoàn toàn. chạy VMware Server cùng với những Ch nh vì điều này mà đem lại gì đang thực hiện. Và nó cuảng có thể hiệu su t tối đa do chạy trực Đ c điểm chạy b t kỳ phần cứng nào là hệ điều tiếp trên phần cứng. hành Windows ho c Linux của hỗ tr . - Đối với Bare-metal Hypervisor: Chạy trên phần cứng máy chủ mới. Điều đó có nghĩa là cần phải xóa t t cả các ứng dụng và dữ liệu trên máy t nh để cài đ t VMWare. 7 Phần cứng: Phần cứng: - CPU Pentium Pro, Celeron, PII, - Yêu cầu hỗ tr 64 bit và ảo PIII, AMD K6-2, K6-III, Athlon ho c hoá. tương đương tốc độ 266Mhz ho c cao hơn. - RAM 1G. - Đĩa cứng còn trống 50Mb (để install C u hình tối thiểu để cài đ t VMWare) + 500Mb cho mỗi máy khách. - Card màn hình hỗ tr 256 màu. Phần m m: Phần m m: - Các hệ điều hành Windown - Không đòi h i phần mềm Server:Windows NT 4.0 (Workstation hỗ tr kèm theo nào. ho c Server) + Service Pack 3,4,5 ho c 6; Windows 2000 Professional ho c Server v.v…. Ho c hệ điều hành Linux - IE 4.0 (để đ c file Help). - Hệ điều hành: Windown, Linux, Unix, Mac, Vista. - Hỗ tr 2 CPU trên một máy ảo và hỗ tr hệ điều hành 64bit cho máy ảo. Hỗ tr - Hỗ tr các thiết bị USB 2.0 - Hỗ tr nhiều màn hình – Ta có thể thiết lập để một VM trải rộng ra nhiều màn hình, ho c nhiều VM, với mỗi VM trên một màn hình riêng biệt. - Hệ điều hành: Linux 2.4 và 2.6, NetBSD, FreeBSD - Hỗ tr các dòng CPU x86, x86-64, IA64 8 Hệ điều hành của máy ảo thông Mô hình kiến trúc Hypervisor Hệ điều hành của máy ảo giao tiếp qua giao diện công nghệ Xen với phần tích h p m ng trên hệ thống Citrix chuyển thành những VMware thông qua đó giao tiếp với giao diện kết nối trực tiếp xuống tài nguyên phần cứng để tài nguyên phần cứng của thiết bị hoạt động. - Vmware chỉ hoạt động tốt trên môi trường Linux. Với Window VMWare động hoạt không tốt lắm bởi - Chỉ có thể chạy trên một số phần cứng nào đó mà nó hỗ tr . performent của Window không ổn Hạn chế định. - Dạng Hosted Hypervisor của VMWare có hiệu su t không tốt b ng XEN do chạy bên trong hệ điều hành chủ. 2.3 M ì ứ We Se e ì ộ ầ hệ thống phần cứng ban đầu là Base Hardware ta dựng một hệ điều hành gốc là Host operating system. Trên hệ điều hành gốc ta sẽ đư c thiết lập một hệ thống quản lý ảo hóa chiếm một phần tài nguyên. Sau đó dựa trên tài nguyên đư c phân bổ cho hệ thống quản lý ảo hóa ta lại chia ra thành những máy ảo hoạt động như các server độc lập để chạy các phần mềm ứng dụng. Các App này có thể dựng web server mail server game server... ầ , trên toàn bộ tài nguyên phần cứng hệ thống ta ì xây dựng hệ thống quản lý ảo hóa từ đó phân bổ thiết lập các hệ điều hành con và cài ứng dụng. Với phương án này hệ thống sẽ đư c quản lý một cách nh t quán tập trung. ì ộ ( â ) bao g m:  SaaS (Software as a Service): tiếng Việt tạm dịch là “phần mềm dịch vụ”. Theo định nghĩa của hãng nghiên cứu toàn cầu IDC SaaS là “phần mềm 9 hoạt động trên web đư c quản lý bởi nhà cung c p và cho phép người sử dụng truy cập từ xa”.  PaaS (Platform as a Service) hỗ tr việc triển khai ứng dụng mà không quan tâm đến chi ph hay sự phức tạp của việc trang bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới cung c p t t cả các t nh năng cần thiết để hỗ tr chu trình sống đầy đủ của việc xây dựng và cung c p một ứng dụng và dịch vụ web sẵn sàng trên internet mà không cần b t kì thao tác tải hay cài đ t phần mềm cho những người phát triển quản lý tin h c hay người dùng cuối.  Infrastructure as a Service (IaaS) có nghĩa là bạn có thể truy cập đế phần cứng hệ thống mạng máy t nh. Cung c p nhiều ngu n tài nguyên như là firewalls load balancers các địa chỉ IP nhưng hệ điều hành và các ứng dụng sẽ do bạn cài đ t và cập nhật. Điều này giúp bạn linh hoạt hơn trong việc sử dụng tài nguyên vào mục đ ch gì. 2.4 K l ậ Mô hình ảo hóa đa dạng, công nghệ ảo hóa phong phú nhưng hội tụ lại trong 3 mô hình c u trúc Saas, PaaS, IaaS hỗ tr việc triển khai d dàng nhanh chóng, chuyên nghiệp. Mô hình c u trúc ảo hóa cùng là nền tảng cho v n đề r t đư c quan tâm của giới công nghệ là mây hóa hệ thống dịch vụ cơ sở dữ liệu. Về phần mềm ảo hóa, có một vài lựa ch n mi n phí cần xem xét đ c biệt là b ng chứng của một khái niệm ho c một sự đột phá ban đầu vào thế giới ảo hóa. VMware cung c p một sản ph m mi n phí có tên VMware Server, sản ph m này có thể chạy trên các hệ điều hành Windows ho c Linux. Đây không phải là một hypervisor “hoàn toàn kim loại” (hay vẫn đư c g i là “bare-metal”) mà nó dựa vào hệ điều hành n m bên dưới để cung c p các yêu cầu cần thiết cho hoạt động thông thường. Phương pháp này không nhanh ho c không di động như các kiểu hypervisor khác tuy nhiên ưu điểm của nó là d dàng cài đ t và sử dụng. Với một phương pháp mi n phí hoàn toàn về giá thành, việc cài đ t Linux trên máy chủ và chạy phiên bản Linux của VMware Server có thể là một tùy ch n. Ngư c lại cài đ t copy có đăng ký của Windows Server 2003 ho c 2008 trên máy chủ và chạy phiên bản Windows của VMware Server là một giải pháp khác. Citrix's XenServer - Phiên bản mi n ph này có những t nh năng không có trong các phiên bản mi n ph của Vmware ch ng hạn như quản lý nhiều máy chủ 10 XenServer không phải dòng chủ đạo như các sản ph n khác tuy nhiên nó là một tùy ch n có thể làm đư c nó có thể đư c download và đư c cài đ t hoàn toàn mi n ph và không yêu cầu đăng ký về hệ điều hành ho c hệ điều hành bên dưới nó. – MÔ ờ 3.1 Ô Ụ lậ 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 ho c đánh giá một sản ph m nào đó. Tuy r t mạnh trong lĩnh vực nghiên cứu và h c tập nhưng vmware workstation còn nhiều giới hạn bởi vì nó chạy trên lớp 3 của mô hình ảo hóa. Có nghĩa là lớp ứng dụng này có r t hạn chế quyền truy cập và kiểm soát tài nguyên phần cứng. Các hoạt động của nó chủ yếu đư c mô ph ng bởi các máy ảo cho giống như là đang thao tác trên máy thật và như c điểm lớn nh t của nó là không có một công cụ quản lý từ xa nào. Vì vậy nên Vmware workstation không đáp ứng đư c nhu cầu hiệu su t 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 h c tập và giả lập các môi trường làm việc một cách linh hoạt nhờ vào t nh năng có thể chạy b t kì hệ điều hành nào trên nó. Các máy chủ ESX cung c p, phân phối và chia sẽ các tài nguyên hệ thống một cách linh hoạt.đ c biệt là vì esx là một hệ điều hành máy chủ nên nó có thề cung c p cho các máy ảo khả năng tương tác cao nh t với phần cứng cũng như tài nguyên hệ thống. Vì thế các máy ảo có thể đạt hiệu su t làm việc cao nh t. Ngoài hiệu su t thì độ tin cậy của sản ph m ESX server đư c người dùng đánh giá cao. We Se e 3.2 3.2.1 Công nghệ của Xen Citrix 3.2.2.1 Xen Server Đây là giải pháp ảo hóa mi n ph phù h p với các doanh nghiệp vừa và nh . XenServer cung c p những t nh năng cao c p không trả ph bao g m: - Hỗ tr số lư ng máy chủ không giới hạn, máy ảo và bộ nhớ vật lý. 11 - Cho phép chuyển đổi từ một máy chủ ảo thành một máy chủ vật lý và ngư c lại nếu cần (t nh năng này có t nh ph ). - Chia sẻ hệ thống lưu trữ SAN và NAS giữa các máy chủ. - Quản lý d dàng các máy chủ ảo từ một nơi duy nh t. - Khi máy chủ vật lý bị lỗi, những máy ảo bị ảnh hưởng sẽ đư c tự động khởi động trên một máy chủ vật lý khác. - Một thư viện máy ảo mẫu đư c c u hình sẵn. - Quản lí tập trung việc cập nhật các bản vá lỗi cho máy chủ ảo. - Nhân bản d dàng các máy chủ ảo từ máy chủ vật lý này sang máy chủ vật lý khác. - XenServer là mã ngu n mở nên có ưu thế là nhiều người cùng đóng góp và xây dựng. - XenServer tương th ch hầu hết với phần cứng hiện tại. 3.2.2.2 Xen Desktop Đây là giải pháp ảo hóa Desktop của Citrix. XenDesktop sẽ phân phối giao diện người dùng đến b t cứ đâu. Các t nh năng bao g m: - Người dùng có thể truy cập vào giao diện người dùng của h ở b t kì đâu và trên nhiều thiết bị hỗ tr khác nhau như PC Mac Smart Phone ... - Đư c tối ưu hóa hiệu su t và bảo mật cho người dùng. - Tương th ch với hầu hết hết thiết bị người dùng đầu cuối. 3.2.2.3 Xen App XenApp: là giải pháp ảo hóa ứng dụng của Citrix cho phép người dùng kết nối trực tiếp đến ứng dụng Windows thông qua một máy Desktop hay một trình duyệt web. Những t nh năng bao g m: - Truy cập ứng dụng Windows trên các thiết bị sử dụng hệ điều hành không thuộc Windows có hơn 30 hệ điều hành đư c hỗ tr . - Giải pháp này yêu cầu chỉ một bản sao ảo của ứng dụng như là Office đư c cài đ t, trong khi nó cho phép số lư ng không giới hạn người dùng truy cập và sử dụng. - Ứng dụng có thể đư c truyền đi trực tiếp từ máy chủ đến người dùng đang làm việc trong mạng cục bộ hay ở xa cho phép người dùng tải và truy cập ứng dụng trong khi đang Offline. - Tương th ch với hầu hết hết thiết bị người dùng đầu cuối. 12 3.2.2 Kiến trúc XenServer là sản ph m của dự án phát triển mã ngu n mở Xen đư c hãng XenSource thực hiện từ năm 2002. Đến năm 2007 hãng Citrix mua lại XenSource và vì thế sản ph m này trở thành của Citrix. XenServer sử dụng công nghệ “paravirtualization” cho phép hệ điều hành cuả máy ảo (hay còn g i là hệ điều hành guest OS) có thể tương tác với lớp ảo hóa để tăng hiệu quả và tốc độ máy ảo. Sử dụng paravirtualization có thể mang lại tốc độ hoạt động nhanh hơn nhưng yêu cầu hệ điều hành của máy ảo phải có hỗ tr một số t nh năng liên quan đến ảo hóa. Xen hỗ tr các chức năng sau: - Máy ảo với hiệu su t gần với các phần cứng. - Hỗ tr nhiều máy ảo trên một máy vật lý. Với chương trình ảo hóa Xen cho server hay giải pháp ảo hóa desktop một lớp phần mềm “m ng” (đư c biết đến như là Xen Hypervisor) đư c cài đ t trực tiếp lên các thiết bị phần cứng nó là công cụ giao tiếp giữa các thiết bị máy chủ và hệ thống hệ điều hành th p và d dàng cho người sử dụng đầu cuối. 3.2.3 Quản lý tài nguyên  Yêu cầu h thống XenServer chạy trực tiếp trên phần cứng đ ng nghĩa với việc sẽ không có b t cứ thứ gì n m giữa phần cứng và XenServer. Nói cách khác XenServer đúng nghĩa là một hệ điều hành. Nó sẽ giao tiếp trực tiếp với phần cứng g m cả card mạng (NIC) và bộ điều khiển lưu trữ. Chương trình yêu cầu CPU 64 bit k ch hoạt Intel VT ho c AMD-V. Nhưng đây chỉ là khuyến nghị từ nhà cung c p. XenServer vẫn có thể đư c cài nếu CPU không đư c k ch hoạt Intel VT hay AMD-V. Tuy nhiên các tiện ch và t nh năng sẽ bị hạn chế. Nhớ r ng XenServer là một chương trình ảo hóa một phần. Nó sử dụng kỹ thuật ảo hóa một phần trong ảo hóa server. Do đó chương trình đòi h i bộ xử lý trên server vật lý có khả năng thực hiện công nghệ ảo hóa để ta có thể tận dụng hết khả năng của nó. Người dùng cần tối thiểu 2GB RAM chỉ để cài đ t XenServer nhưng theo khuyến nghị nên sử dụng t nh t 8GB RAM đ c biệt nếu người dùng dự định tạo nhiều máy ảo trên đó. Bản thân XenServer yêu cầu 16GB bộ nhớ nhưng ta sẽ cần nhiều không gian hơn cho máy ảo. 13 Chương trình có thể hoạt động với một bộ điều khiển NIC 100Mb. Tuy nhiên bộ điều khiển một Gigabit hay thậm ch 10Gigabit đư c khuyến nghị.  Yêu cầu phần cứng a) Máy chủ: Chìa khóa để việc ảo hóa các máy chủ thành công trong môi trường nh bắt đầu với một máy chủ host vật lý đây là máy chủ sẽ hosting nhiều máy chủ ảo. Dù máy chủ vật lý này có thể hosting r t nhiều máy ảo tuy nhiên yêu cầu về t lư ng tài nguyên CPU là r t t so với những gì bạn có thể thừa nhận. Phụ thuộc vào phần mềm ảo hóa đư c sử dụng - VMware, Microsoft's HyperV Citrix XenServer ho c một phần mềm nào đó – bạn có thể chạy số máy ảo đáng ngạc nhiên trên một CPU 4 ho c 6 lõi. Lý do cho điều này là phần lớn thời gian của các máy chủ này n m ở chế độ nhàn rỗi. Khi chúng đư c đ t nhiệm vụ cho công việc tài nguyên của chúng sẽ đư c chia sẻ với các thành phần khác như RAM CPU đĩa vào ra mạng chỉ một tập nh các máy ảo thực sự yêu cầu tài nguyên CPU cao. B ng cách l i dụng luật bình quân này bạn có thể h p nh t một số đáng kể các máy chủ vật lý vào một máy chủ host. b) RAM và thiết bị lưu trữ: Khi quyết định lựa ch n xong CPU bước tiếp theo mà bạn cần quan tâm đó là RAM. Các máy host ảo luôn cần sử dụng nhiều RAM do đó càng nhiều càng tốt và ch n RAM có tốc độ truy xu t nhanh nh t có thể. Càng nhiều Ram bạn có càng nhiều máy ảo bạn có thể chạy. Điều đó đ c biệt đúng nếu bạn đang chạy các hypervisor nào đó (các máy t nh có nhiệm vụ quản lý t t cả các máy chủ ảo) không cung c p các t nh năng chia sẻ bộ nhớ. Một số yêu cầu một số lư ng RAM cố định cần phải có cho mỗi máy ảo và RAM đư c chỉ định trong trạng thái toàn vẹn của nó. Một số khác các thiết lập tiên tiến hơn có thể quyết định khi các đoạn bộ nhớ giống nhau có trong nhiều máy ảo và bản đ hóa bộ nhớ theo nó cho phép nhiều RAM đư c chỉ định cho nhiều máy ảo t n tại hơn số t n tại vật lý bên trong host. Dù cách nào đi chăng nữa thì hãy cung c p cho hệ thống của bạn một số lư ng RAM r i rào khi có thể. Hệ số thứ ba cần phải xem đó là thiết bị lưu trữ. Trong các môi trường nh bạn có thể không có Storage Area Network (SAN) ho c thiết bị NAS để quản lý và lưu trữ t t cả các image máy ảo vì vậy máy chủ host sẽ phải thực hiện nhiệm vụ này. Trong trường h p đó càng nhiều đĩa càng tốt. Với mục đ ch sử chung các ổ cứng 14 SATA trong mảng RAID 5 ho c RAID 6 là đủ đáp ứng m c dù vậy các thiết bị SAS luôn cung c p hiệu su t cao hơn. Nếu có thể hãy bảo đảm máy chủ vật lý có thêm RAID controller hỗ tr RAID 5 ho c RAID 6 và lên kế hoạch lưu trữ của bạn theo nó. c) Giao diện mạng: Một lĩnh vực khác cần đư c xem xét cho máy chủ vật lý đó là các giao diện mạng. Trong nhiều trường h p việc thiết lập có thể tương đối đơn giản b ng cách sử dụng một ho c hai network interface controllers(NIC) để hỗ tr toàn bộ môi trường máy chủ ảo tuy nhiên nếu Ethernet Switch của bạn cho phép link bonding ho c link aggregation thì đây là thời điểm tốt để l i dụng t nh năng đó và tăng băng thông có sẵn cho các máy ảo của bạn. B ng cách bonding hai ho c nhiều giao diện mạng gigabit bạn co thể tạo một giao diện mạng ảo lớn hơn có thể hỗ tr băng thông lớn hơn cho người dùng và cho các máy chủ vật lý khác ở đâu đó trên mạng. Nhiều Ethernet Switch cỡ trung bình có hỗ tr t nh năng này vì vậy hãy xem những gì bạn cần phải xác định nếu phương pháp này có thể làm đư c. d) Ngu n c p: Câu h i cuối cùng liên quan đến ngu n c p. Nói chung bạn luôn có thể xây dựng một máy chủ có bộ ngu n đơn; tuy nhiên nếu dự định chạy nhiều máy chủ ảo trên một host bạn nên đầu tư một ngu n c p dư thừa đôi chút. Ở điểm này có thể so sánh giống như việc đ t trứng vào gi vì vậy tăng cường khả năng ổn định của gi đó có thể giúp hoạt động lâu hơn. Tuy bước này không nh t thiết cần phải có nhưng nếu có ngân khố thì đó là một tùy ch n nên cân nhắc. Với nền móng tối thiểu một CPU multicore số lư ng RAM đáng kể và mảng RAID 5 ho c RAID 6 cho đĩa cứng cục bộ bạn sẽ xây dựng đư c một máy chủ ảo hóa tráng kiện cho môi trường làm việc nh . 3.3 Ứ ủ We 3.3.1 Lựa chọn cấu hình tài nguyên Đối với công nghệ ảo Xen Citrix việc phân bổ tài nguyên phần cứng như RAM CPU là khá đơn giản và thuận tiện tuy nhiên các yếu tố phần cứng vật lý ban đầu sẽ khó thay đổi sau khi triển khai công nghệ ảo này. Việc điều chỉnh phần cứng vật lý sau này sẽ làm ảnh hưởng tới toàn bộ dịch vụ đang chạy trên các hệ thống phần cứng ảo đư c phân bổ bởi Xen Citrix. Do đó hệ thống Xen Citrix đư c xây dựng ban đầu cũng cần thiết phải đư c xây dựng trên 2 hệ thống máy chủ vật lý độc lập và tài nguyên phân bổ cho dịch vụ trên nền 15 tảng ảo cũng phải chia đối xứng trên 2 hệ thống vật lý độc lập điều này sẽ đảm bảo t nh dự phòng cho hệ thống khi có nâng c p thay đổi phần cứng vật lý. M ố Ml ể ấ D l ĩ l Minimum 16GB, 40GB or more Windows 7 (32 bit) 1GB 4GB Windows 7 (64 bit) 2GB 32GB Minimum 20GB 512MB 32GB Minimum 32GB 512MB 32GB Windows Server 2003 256MB 32GB 2GB Windows Vista (32 bit) 1GB 4GB 16GB Windows XP SP3 256MB 32GB 1.5GB CentOS 256MB 16GB 800MB Red Hat Enterprise Linux 256MB 16GB 800MB 256MB 32GB 1GB 512MB 16GB 800MB 128MB 32GB 4GB Windows Server 2008 R2 (64 bit) Windows Server 2008 (32/64 bit) SUSE Linux Enterprise Server Oracle Enterprise Linux Debian ữ recommended Minimum 10GB, 40GB or more recommended 3.3.2 Thực hiện cài đặt Quá trình thực hiện cài đ t trên máy ảo cũng thực hiện các bước tương tự như trên máy chủ vật lý thông thường tuy nhiên cần chú ý cài đ t thêm các gói hỗ tr nếu máy ảo Xen Citrix cài đ t hệ điều hành ở dạng tối giản – không cài đầy đủ các gói hỗ tr . Ch ng hạn nếu web của bạn dùng httpd java tomcat php apache .. thì cần tải thêm gói tương ứng phù h p với phiên bản hệ điều hành hiện tại để sử dụng. Ngoài ra chú ý cài đ t điều chỉnh hệ thống web đáp ứng theo các tiêu chu n an toàn thông tin chống các lỗi bảo mật như sql injections xss … Điều này cũng r t quan tr ng trong thời đại công nghệ thông tin phát triển nhanh chóng như hiện nay. Việc hệ thống web quảng bá ra môi trường internet tiềm n nhiều nguy cơ l t lộ dữ liệu m t quyền điều khiển m t mật kh u … từ đó ảnh hưởng lây truyền tới cả các hệ thống ảo khác trên server vật lý và có thể là cả vùng mạng nội bộ. 3.4 K l ậ 16 Công nghệ ảo hoá có hàng loạt ưu thế. Trước hết nó giảm chi ph cho doanh nghiệp. Ngoài việc tiết kiệm do giảm thiểu số lư ng thiết bị máy chủ doanh nghiệp tiết kiệm đư c điện năng tiêu thụ tiết kiệm diện t ch kê các máy chủ không cần nhiều công su t làm mát vì số lư ng máy chủ thiết bị giảm... Còn một ưu thế của ảo hoá nữa là tiết kiệm thời gian khôi phục. Khi xu t hiện các v n đề về thiết bị chỉ cần dịch chuyển các tập tin của máy ảo sang máy chủ thiết bị khác. Trong khuôn khổ các giải pháp công nghiệp việc một trong các máy chủ thiết bị ngưng trệ sẽ không dẫn đến ngừng trệ các dịch vụ đang đư c sử dụng khác. Là một giải pháo ảo hóa máy t nh thực thụ XenServer giúp doanh nghiệp đạt đư c l i ch kinh tế từ đám mây thông qua việc tự động hóa các trung tâm dữ liệu tăng cường hiệu quả giám sát và quản lý với độ tin cậy cao và đảm bảo t nh liên tục trong kinh doanh khả năng tân dụng điện toán đám mây như một giải pháp mở rộng cơ sở hạ tầng của doanh nghiệp. XenServer giúp doanh nghiệp:  Tự động hóa trung tâm dữ liệu và h p lý hóa quy trình vận hành.  Th ch nghi với yêu cầu ngày càng cao về hiệu quả quản lý CNTT.  Giảm thời gian chết ngoài kế hoạch.  Tăng sức mạnh cho hệ thống điện toán đám mây của doanh nghiệp. – Ự MÔ K 4.1 â W S U Â ể We Se e 4.1.1 Các gói cài đặt a) Công cụ VM ware K ch thước: 473MB Hệ Điều Hành: Windows 2000/XP/Vista/7/8 Trang chủ: http://www.vmware.com/ b) Công cụ Xen Server Yêu cầu phần cứng tối thiểu như sau: CPU: 1 CPU 64bit x86 1.5GHz có hỗ tr Intel VT ho c AMD V-64bit RAM: 2GB HDD: PATA/SATA/SCSI trống 16GB 17 NETWORK: 100 Mbps Tải gói theo đường dẫn bên dưới: http://www.citrix.com/downloads/xenserver/product-software/xenserver62.html c) Công cụ Xen Center Yêu cầu phần cứng tối thiểu như sau: Operating System: WindowsXp/Vista/7/2003/2008/2008R2 .Net Framework: 3.5 CPU: Tối thiểu 750 MHz RAM: Tối thiểu 1GB HDD: Tối thiểu 100MB Tải gói Xen Center.msi theo đường dẫn và hướng dẫn bên dưới: http://www.citrix.com/downloads/xenserver/product-software/xenserver62.html 4.1.2 Cài đặt hệ thống quản lý ảo hóa tập trung Cài đ t theo các bước hướng dẫn như trang web: http://kenhgiaiphap.vn/software/OfflineCitrix06052012.pdf Chú ý: - Khi cài đ t Xen Server cần thực hiện phân bổ tài nguyên h p lý để làm cơ sở phân chia máy ảo sau này. Trong khuôn khổ luận văn này ta sẽ sử dụng 2 máy ảo để cài web nên ta ch n số lư ng CPUs là 2 RAM nên ch n lớn một chút khoảng 2048GB dung lư ng ổ lưu trữ 60GB. 4.1.3 Phân bổ tài nguyên cho máy ảo Bước 1: Thêm vào Xen Center máy chủ đã cài Xen Server b ng cách nhập các thông số IP account root/pass. Bước 2: Ta thực hiện ch n trên màn hình Xen Center ch n thanh công cụ . Điền tên server ảo lần lư t là web01 web02. Bước 3: Ch n kết nối tới ổ đĩa cài hệ điều hành trên máy ảo. Ở đây ta cài CentOS 6.3. Bước 4: Ch n c u hình quan tr ng là số lõi xử lý đơn vị ở đây là CPU nh nh t là 1 CPU phụ thuộc vào hệ thống thử nghiệm cần tốc độ xử lý cao hay th p. Ch n dung lư ng RAM xử lý đối với hệ điều hành linux thì th p nh t là 512M và chú ý phân bổ dựa trên dung lư ng RAM phân bổ lúc đầu cho Xen Server. 18 Bước 5: Trong phân vùng lưu trữ để điều chỉnh ch n properties. Ở đây dung lư ng lưu trữ tối thiểu là 8G. Bạn có thể điều chỉnh tăng tùy nhu cầu. Chú ý dung lư ng này phụ thuộc vào dung lư ng ban đầu c p cho Xen Server khi cài đ t. Bước 6: Thực hiện cài centOS 6.3. Sau khi cài đ t xong thực hiện reboot lại để hoàn thành. 4.2 lậ ứ We Se e 4.2.1 Các gói cài đặt Tải gói hỗ tr httpd-2.2.15-26.el6.centos.i686.rpm – dung lư ng khoảng 1M b ng lệnh: wget ftp://rpmfind.net/linux/centos/6.4/os/i386/Packages/httpd-2.2.1526.el6.centos.i686.rpm Thực hiện cài b ng lệnh: yum –y install httpd-2.2.15-26.el6.centos.i686.rpm Khởi động cùng win: chkconfig httpd on 4.2.2 Thiết lập ứng dụng web trên Server ảo Bước 1: Trên 2 Web Server ta thực hiện cài đ t dịch vụ httpd và các dịch vụ kèm theo khác cho việc chạy ứng dụng web:  Dùng lệnh để tải gói và cài đ t: yum install httpd  C u hình Apache khởi động cùng với Server: chkconfig httpd on  Sau đó khởi động Apache: service httpd start Bước 2: Sau khi đã cài đ t dịch vụ httpd ta cài đ t thêm 2 gói sau (download ở file đ nh kèm). # rpm -ivh arptables_jf-0.0.8-8.i386.rpm # rpm –ivh arptables-noarp-addr-0.99.2-1.rh.el.um.1.noarch.rpm Bước 3: Tạo thêm 1 card loopback ảo # vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0 Thêm vào nội dung: DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.10.100 NETMASK=255.255.255.255 NETWORK=192.168.10.0 BROADCAST=192.168.10.255 ONBOOT=yes NAME=loopback