Quản lý ảo hóa trong điện toán đám mây

Quản lý ảo hóa trong điện toán đám mây
access_time 10/29/2015 12:00:00 AM
person Nguyễn Mạnh Hùng
1. Tổng quan công nghệ ảo hóa.
Ảo hóa đã cách mạng hóa công nghệ trung tâm dữ liệu thông qua một tập hợp các kỹ thuật và các công cụ tạo điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp và quản lý động trung tâm dữ liệu của cơ sở hạ tầng (IaaS). Ảo hóa có thể được định nghĩa là sự trừu tượng hóa các tài nguyên máy tính . Cho phép tách biệt riêng tách biệt người sử dụng và ứng dụng về những đặc tính phần cứng chuyên biệt của các hệ thống mà họ sử dụng để thực hiện các công việc của máy tính.
Ở mức đơn giản nhất, ảo hóa cho phép bạn sử dụng ít nhất một máy tính hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau trên một phần cứng duy nhất.
Ví dụ, với ảo hóa, Người sử dụng có thể đồng thời sử dụng một máy Linux và một máy Windows cùng trên một hệ thống. Hay họ có thể dùng một máy bàn Windows95 và một máy bàn Windows XP trên một trạm máy.
2. Phân tầng trong kiến trúc ảo hóa.
Theo nghiên cứu của Rajkumar Buyya tác giả cuốn (Cloud Computing  Principles and Paradigms Editor by  Rajkumar Buyya, James Broberg and Andrzej Goscinski 2011) các lớp trong kiến trúc ảo hóa được phân tầng như sau :

Hình số 1 : Các phân tầng trong kiến trúc ảo
Tầng ảo hóa (Virtualization layer)

Nhiệm vụ của tầng này sẽ phân vùng tài nguyên vật lý của máy chủ vật lý thành nhiều máy ảo nhằm đáp ứng các khối lượng công việc thực hiện khác nhau. Điều thú vị về tầng ảo hóa này là nó tiến hành thiết lập chế độ lập lịch, phân bổ tài nguyên vật lý và làm cho mỗi máy ảo nghĩ rằng nó hoàn toàn sở hữu tài nguyên vật lý (Như ổ đĩa, Ram và bộ xử lý …).
Trong phương pháp mô phỏng phần cứng, phần mềm dùng để ảo hóa (thường được biết đến là một hypervisor) trình diễn một môi trường phần cứng được mô phỏng mà các hệ điều hành khách hoạt động trên đó. Môi trường phần cứng được mô phỏng này thường ám chỉ phần mềm điều khiển máy ảo hay VMM (Visual Virtual Machine Manager).
VMM tạo ra một môi trường phần cứng được chuẩn hóa trên đó hệ điều hành khách cư trú và tương tác. Do hệ điều hành máy ảo (Guest OS) và VMM tạo ra một gói thống nhất, gói này có thể được chuyển từ máy này sang máy khác, mặc dù các cấu hình vật lý của hệ thống mà gói chạy trên đó có thể khác. Hypervisor cư trú giữa VMM và phần cứng vật lý chuyển yêu cầu tài nguyên từ VMM sang máy chủ vật lý.
Công nghệ thực thi ở đây chính là ảo hóa phần cứng. Phương pháp ảo hóa này được hiểu là các ứng dụng chạy trên một hệ điều máy ảo (Guest OS) hoàn toàn biệt lập với ít nhất một hệ điều máy ảo đang hoạt động, một hệ điều hành chạy trên mỗi VMM. Các VMM đều lưu trú trên một hypervisor ảo.
Phương pháp này không chỉ hỗ trợ nhiều hệ điều hành, nó còn hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau. Những hệ điều hành này có thể khác nhau về phiên bản thậm chí là các hệ điều hành hoàn toàn khác như Windows và Linux có thể chạy đồng thời trên phần mềm ảo hóa phần cứng.
Trình điều khiển máy ảo phải cung cấp cho máy ảo một “ảnh” của toàn bộ hệ thống, bao gồm BIOS ảo, không gian bộ nhớ ảo, và các thiết bị ảo. Trình điều khiển máy ảo cũng phải tạo và duy trì cấu trúc dữ liệu cho các thành phần ảo (đặc biệt là bộ nhớ), và cấu trúc này phải luôn được cập nhật cho mỗi một truy cập tương ứng được thực hiện bởi máy ảo.
Nhược điểm của việc mô phỏng phần cứng là nó ảnh hưởng đến khả năng hoạt dộng của hệ thống điều này khiến cho các ứng dụng trên các máy ảo chạy chậm hơn bình thường.
Các công ty cung cấp phần mềm ảo hóa mô phỏng phần cứng gồm có VMWare (hai phiên bản VMWare Server và ESX Server), Microsoft cung cấp một sản phẩm được gọi là Virtual Server. VMWare chỉ hỗ trợ các máy chủ x86, đặc biệt là Hệ điều hành Microsoft. Phần mềm Virtual Server của Microsoft được dự đoán là sẽ bị Hyper-V thay thế, phần mềm này được biết đến là một phần của Microsoft Windows Server 2008.

Máy ảo (Virtual machine)

Công nghệ máy ảo cho phép quản lý tài nguyên dễ dàng và mềm dẻo để quản lý
nguồn tài nguyên trong các môi trường điện toán đám mây, Nó cải thiện việc sử dụng các nguồn tài nguyên như vậy bằng cách ghép nhiều máy ảo trên một máy chủ.
Máy ảo được phân ra làm hai tầng :
Hình số 2 : Phần tầng trong máy ảo
Các ứng dụng chạy triển khai của người sử dụng sẽ chạy trên nền tảng hệ điều hành máy ảo (Guest os). Hệ điều hành máy máy ảo chạy trên môi trường máy ảo.
3. Chu trình vòng đời máy ảo.
Hình dưới đây mô tả chu trình vòng đời quá trình cung cấp và quản lý máy ảo.
Hình số 3 : Chu trình vòng đời máy ảo

Bước 1 : Yêu cầu dịch vụ phía khách hàng(IT Service Request)
Khách hành tính toán yêu cầu thực tế cần sử dụng như yêu cầu tài nguyên máy chủ, băng thông, khả năng tính toán cần đáp ứng. Các yêu cầu này dựa trên quá trình phân tích yêu cầu thực tế của hệ thống. Sau đó khách hàng đệ trình yêu cầu cần thực thi với nhà cung cấp.

Bước 2. Cung cấp máy ảo (VM Provision)
Hệ thống ảo hóa cung cấp hệ điều hành ảo (Guest OS) và cấu hình các yêu cầu nguời dùng thông thường là môi trường Web. Sau đó các yêu cầu sẽ được đáp ứng dựa trên thỏa thuận cung cấp dịch vụ.

Bước 3 : Hoạt động máy ảo (VMs In operation)
Đáp ứng các yêu cầu ứng dụng chạy trên nền tảng web (Ứng dụng web, ứng dụng service chạy trên nền tảng web).
Triển khai các dịch vụ chạy trên nền tảng máy ảo.
Cấp phép tự động tài nguyên dựa trên yêu cầu của khách hàng.

Bước 4. Giải phóng (Release) máy ảo.
Khi yêu cầu khách hàng bị thu hẹp lại hoặc khách hàng yêu cầu ngừng cung cấp dịch vụ, lúc đó hệ thống tự động tính toán dựa trên yêu cầu người dùng, máy ảo tự động giải phóng tài nguyên nhằm phục vụ cho các yêu cầu người sử dụng khác.
4. Tiến trình cấp phát máy ảo
Tiến trình cấp phát máy ảo được mô tả theo các bước sau :
Bước 1: Lựa chọn máy chủ từ danh sách máy chủ có khả năng đáp ứng yêu cầu. Các máy chủ lựa chọn phải là các máy chủ có cấu vật lý phù hợp với yêu cầu cần xử lý của người dùng. Cùng lúc đó hệ điều hành tạm thời sẽ được lựa chọn, cả hệ điều hành và máy chủ sẽ được cung cấp cho máy chủ ảo.

Bước 2: Các phần mềm thích hợp sẽ nạp vào hệ thống máy ảo (Bao gồm hệ điều hành, bộ điều khiển của các thiết bị và các dịch vụ cần thiết của ứng dụng).

Bước 3: Chỉnh sửa và cấu hình thiết bị (Như địa chi IP, các cổng), quá trình cấu hình này giúp cho máy ảo có thể làm việc được với môi trường mạng.
Hình số 4 : Mô tả tiến trình cấp phát máy ảo

Bước 4: Đây là bước cuối cùng của quá trình cấp phát máy ảo. Tại bước này máy chủ ảo thực sự cấp phát(khởi động) thành công. 

Kết luận: Cấp phát máy chủ là quá trình thiết lập và cấu hình máy chủ dựa theo các yêu cầu của các tổ chức bao gồm : Phần cứng và các thành phần phần mềm (bộ xử lý, bộ nhớ, lưu trữ, thiết bị mạng, hệ điều hành, ứng dụng… ). Thông thường cấp phát máy ảo có thể dựa vào tài liệu hướng dẫn cài đặt của hệ điều hành.
vertical_align_top
share
Chat...