GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VMWARE

1. GIỚI THIỆU

Nền công nghệ thông tin trên thế giới đang phát triển với tốc độ nhanh chóng. Do đó yêu cầu nhất thiết được đặt ra là tìm mọi cách để giảm thiểu các chi phí có thể. Trong lĩnh vực công nghệ thông tin thì công nghệ ảo hóa là giải pháp lý tưởng cho các doanh nghiệp có thể giải quyết bài toán về các trung tâm dữ liệu của họ. Công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư mua nhiều máy chủ,tiết kiệm điện năng ,hệ thống làm mát …

Nhiệm vụ của công nghệ ảo hóa chính là tận dụng tối đa hiệu suất làm việc của các máy chủ bằng cách cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên một máy chủ vật lý duy nhất. Và việc quản lý cũng trở nên dễ dàng hơn khi quản lý tập trung nhiều máy trên một máy chủ duy nhất. Vấn đề khó khăn của công nghệ này chính là sự an toàn dữ liệu khi lo lắng rằng nếu máy chủ này bị sự cố về ổ đĩa thì sẽ bị mất dữ liệu. Tuy nhiên vấn đề đó đã được khắc phục bằng một loạt các công nghệ đảm bảo an toàn dữ liệu và hoạt động ổn định của máy chủ như công nghệ High Availability,Vmmonitor,raid ,công nghệ lưu trữ mạng SAN.

Hiện nay các nhà cung cấp các sản phẩm phần mềmmáy chủ đều ra sức tập trung để nghiên cứu và phát triển công nghệ này.nổi bật là VMware và Microsoft.Đây là hai nhà cung cấp đang nắm giữ phần lớn thị trường ảo hóa hiện nay.

Tiên phong cho công nghệ ảo hóa này là từ hãng IBM với hệ thống máy ảo VM/370 nổi tiếng được công bố vào năm 1972.Đến 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 1 hệ điều hành.

VMware, được EMC (hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng 12 năm 2003, đã mở rộng tầm hoạt động từ máy tính để bàn (desktop) đến máy chủ (server) và hiện hãng vẫn giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hoá.

Lịch sử phát triển của vmware trên nền tảng chíp x86.

Từ năm 1998 VMware đã mô tả và đưa ra giải pháp ảo hóa trên nền tảng x86. Đó là sự kết hợp của hai cơ chế binary translation (biên dịch nhị phân) và direct execution on processor (thi hành trực tiếp trên bộ xử lý), 2 cơ chế này cho phép các hệ điều hành con (OSes) chạy độc lập với nhau trên cùng một máy tính vật lý. Bài viết này sẽ tập trung mô tả về công nghệ ảo hóa của VMware trên nền tảng x86.

Một hệ thống ảo hóa bao gồm những thành phần sau.

• Tài nguyên vật lý (host machine,host hardware)
• Các phần mềm ảo hóa (virtual software) cung cấp và quản lý môi trường làm việc của các máy ảo .
• Máy ảo (virtual machine) là các máy được cài trên phần mềm ảo hóa.
• Hệ điều hành: là hệ điều hành được cài trên máy ảo.
  
  

x86 virtualization layer

2. CÔNG NGHỆ ẢO HÓA TRÊN NỀN TẢNG x86 (bộ vi xử lý của Intel)

    Với công nghệ ảo hóa này, vmware thêm một lớp trung gian virtualization layer nằm ở giữa phần cứng và hệ điều hành như ở hình bên.

    Lớp này cho phép nhiều tiến trình của hệ điều hành chạy cùng một lúc trong máy ảo trên một máy vật lý.

Lớp phần mềm ảo hóa này cung cấp sự truy cập cho mỗi máy ảo đến tài nguyên hệ thống. Nó cũng chịu trách nhiệm lập kế hoạch và phân chia tài nguyên vật lý cho các máy ảo.  Nó cho phép tạo ra các máy ảo cho người sử dụng, quản lý các tài nguyên và cung cấp các tài nguyên này đến các máy ảo.Kế hoạch quản lý sử dụng tài nguyên khi có sự tranh chấp một tài nguyên đặc biệt của các máy ảo, điều này dẫn tới sự hiệu quả làm việc của các máy ảo. Ngoài ra phần mềm ảo hóa còn cung cấp giao diện quản lý và cấu hình cho các máy ảo.

Với công nghệ ảo hóa giúp cho việc phát triển và kiểm tra các ứng dụng trở lên đơn giản,  tăng tính mềm dẻo và khả năng hoạt động liên tục của dịch vụ. Giúp cho các nhà cung câp dịch vụ không phải tốn thời gian dừng dịch vụ để nâng cấp hay bảo trì. Mà toàn bộ ứng dụng cũng như các thành phần khác nhau được đóng gói trong một hệ thống máy ảo. Khi đó việc triển khai hay cài đặt sẽ không phải lặp lại, mọi việc chỉ cần copy và pase máy ảo sang một tài nguyên khác. Việc nâng cấp phần cứng sẽ được thiện hiện trong môi trường ảo hóa, nên có thể thực hiện khi dịch vụ đang hoạt động. 

   Trên nền tảng x86, việc ảo hóa có thể tiếp cận trên 2 kiến trúc khác nhau: kiến trúc hosted hoặc kiến trúc hypervisor.

- Kiến trúc hosted: với kiến trúc này, lớp virtualization layer được cài đặt và hoạt động như là một ứng dụng của một hệ điều hành (Windown, linux). Việc truy cập các tài nguyên phần cứng phải thông qua hệ điều hành. Kiến trúc này được ứng dụng trên phần mềm Vmware workstation.

- Kiến trúc hypervisor: ngược lại với kiến trúc trên, lớp virtualization layer được  cài đặt trực tiếp trên nền tảng x86, việc truy cập và quản lý tài nguyên phần cứng là trực tiếp, không phải qua quản lý của hệ điều hành. Với kiến trúc này có hiệu năng cao nhất. Kiến trúc này được ứng dụng trên VMware ESX. 

Như mô tả hình bên, virtualization layer được hoạt động trên kiến trúc hypervisor, lớp này chạy trực tiếp trên phần cứng. Mỗi một VMM (virtual machine monitor) có vai trò cung cấp trừu tượng hóa phần cứng cho guest OSs hoạt động. Mỗi một VMM được phân chia và chia sẻ tài nguyên phần cứng (CPU,RAM,Hardisk).

* Công nghệ VMM-Hypervisor là một dạng ảo hóa cơ bản.Nó hoạt động như  là một lớp phần mềm nằm ngay trên phần cứng hoặc bên dưới một hoặc nhiều hệ điều hành khách. Mục đích chính của nó là cung cấp các môi trường  làm việc cho các máy ảo. Cho phép các máy ảo hoạt động trên một phần của phần cứng được gọi là phân vùng (partition). Các hệ điều hành của máy ảo được cài đặt trên phân vùng này. Mỗi phân vùng sẽ được cung cấp tập hợp các tài nguyên phần cứng riêng của nó chẳng hạn như bộ nhớ, các chu kỳ CPU và thiết bị. Hypervisor có trách nhiệm điều khiển và phân phối các luồn truy cập đến các tài nguyên phần cứng

Kiến trúc Hypervisor

Khi một hệ điều hành thực hiện truy xuất hoặc tương tác tài nguyên phần cứng trên hệ điều hành chủ thì công việc của một Hypervisor sẽ là:
 Hypervisor mô phỏng phần cứng. nó làm cho các hệ điều hành tưởng rằng mình đang sử dụng tài nguyên vật lý của hệ thống thật.
 Hypervisor liên lạc với các trình điều khiển thiết bị
 Các trình điều khiển thiết bị phần cứng liên lạc trực tiếp đến phần cứng vật lý.


Trong mô hình này trình điều khiển phần cứng liên lạc trực tiếp với các thiết bị phần cứng mà không phải qua bất kì trung gian nào nên nó mang lại một hiệu suất cao nhất về sử dụng tài nguyên phần cứng. Một vài sản phẩm đang sử dụng dạng này là Microsoft Hyper-V, Citrix Xenserver, Vmware ESX server.

* Virtual Machine Monitor(VMM)

VMM là một loại ảo hóa hoạt động như một phần mềm chạy trên một hệ điều hành chủ khác. Nghĩa là để tương tác với tài nguyên phần cứng nó phải liên lạc thông qua hệ điều hành chủ.các sản phẩm điển hình cho kiểu ảo hóa này là  VMware Server,Microsoft Virtual PC, máy ảo Java . 

Mô hìn VMM

Mối liên lạc giữa phần cứng và trình điều khiển thiết bị trên hệ điều hành trong kiểu ảo hóa VMM được mô tả như sau như sau:

 Bước đầu tiên mô phỏng phần cứng. Lớp ảo hóa hypervisor sẽ tạo ra một phân vùng trên ổ đĩa cho các máy ảo. Phân vùng này bao gồm các phần cứng ảo như ổ đĩa, bộ nhớ….

 Hypervisor Xây dựng mối liên lạc giữa lớp ảo hóa với hệ điều hành. Khi một máy ảo truy xuất tài nguyên thì lớp hypervisor sẽ thay thế máy ảo đó gởi các yêu cầu tới hệ điều hành máy chủ để yêu cầu thực hiện,

 Khi Hệ điều hành nhận được các yêu cầu này. Nó liện lạc với trình điều khiển thiết bị phần cứng. 

 Các trình điều khiển thiết bị phần cứng liện lạc đến các phần cứng trên máy thực.

 Quá trình này sẽ xảy ra ngược lại khi có các trả lời từ các phần cứng đến hệ điều hành chủ.

* Hyprid

Mô hình hyprid

Hybrid là một kiểu ảo hóa mới hơn và có nhiều ưu điểm. Trong đó lớp ảo hóa hypervisor chạy song song với hệ điều hành máy chủ. Tuy nhiên trong cấu trúc ảo hóa này các máy chủ ảo vẫn phải đi qua hệ điều hành máy chủ để truy cập phần cứng nhưng khác biệt ở chỗ cả hệ điều hành máy chủ và các máy chủ ảo đều chạy trong chế độ hạt nhân. Khi một trong hệ điều hành máy chủ hoặc một máy chủ ảo cần xử lý tác vụ thì CPU sẽ phục vụ nhu cầu cho hệ điều hành máy chủ hoặc máy chủ ảo tương ứng. Lý do khiến Hyrbird nhanh hơn là lớp ảo hóa   chạy trong trong chế độ hạt nhân (chạy song song với hệ điều hành) trái với Virtual Machine Monitor với lớp ảo hóa chạy trong trong chế độ người dùng (chạy như một ứng dụng cài trên hệ điều hành).

Phương pháp ảo hóa Hybird được sử dụng trong hai sản phẩm ảo hóa phổ biến của là Microsoft Virtual PC 2007 và Microsoft Virtual Server 2005 R2 .

3. VMWARE WORKSTATION.
     Các phần trên đã mô tả và giới thiệu qua về công nghệ ảo hóa. Với công nghệ ảo hóa giúp cho việc phát triển và dựng các hệ thống phát triển một cách dễ dàng và tiết kiệm chi phí. Vmware phát triển nhiều phiên bản phục vụ cho các mục đích khác nhau: mục đích cá nhân và mục đích doanh nghiệp (cung cấp dịch vụ VPS, cloud service). 
Trong blog này mình hướng chủ yếu vào việc sử dụng vmware workstation để phục vụ cho việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng. Trang blog này muốn cung cấp cho các bạn các image vmware sẵn có, để công việc cài đặt cũng như dựng lại hệ thống để phát triển và nghiên cứu đỡ mất công sức và nhanh chóng.
 Mọi người có thể sử dụng phiên bản vmware player (cung cấp miễn phí) và phiên bản vmware workstation để chạy thẳng file image.


Link download VMworkstation:
Linux: Official Site, registration required.
Windown: Từ Softpedia. 


Keygen: Mediafire (Đổi đuôi .svnn sang .rar rồi giải nén)