Ảo hóa máy chủ theo mô hình điện toán đám mây tại KINDERWORLD

Nhưng không ngừng lại ở đó, những khả năng và lợi ích của ảo hoá còn hơn thế và nơi gặt hái được nhiều thành công và tạo nên thương hiệu của công nghệ ảo hóa đó chính là trong môi trường

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

Nguyễn Văn Hiệp

ẢO HÓA MÁY CHỦ THEO MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN

ĐÁM MÂY TẠI KINDERWORLD

Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính

Mã số: 60.48.15

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2013

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Đặng Thị Thu Hiền

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

HÀ NỘI - 2013

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các giảng viên của khoa Công nghệ thông tin - Học viện Bưu Chính Viễn Thông, nơi đã cho tôi những kiến thức làm nền tảng để tôi hoàn thành được luận văn này Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đặng Thị Thu Hiền – Trường ĐH GT Vận tải - người hướng dẫn khoa học - người đã chỉ bảo tận tình và truyền thụ cho tôi nguồn cảm hứng nghiên cứu và đưa tôi vào lĩnh vực khoa học này Tôi xin cảm ơn ThS Đỗ Thanh Thủy – ĐHGTVT đã có những góp ý, nhận xét và giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình,

và các bạn bè đã chia sẻ và động viên tôi hoàn thành luận văn

MỞ ĐẦU

Nick van der Zweep - Giám đốc phần mềm cơ sở

hạ tầng ESS và ảo hóa của HP đã nói: “Một số trung tâm

dữ liệu chỉ sử dụng 10% đến 30% năng lực xử lý hiện có của họ Ảo hóa đã giúp nhiều tổ chức có thể chia sẻ các tài nguyên công nghệ thông tin theo cách tốn ít giá thành nhất, làm cho cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin trở nên linh động và bảo đảm cung cấp một cách tự động với những nhu cầu cần thiết”

Sử dụng công nghệ ảo hóa đã đem đến cho người dùng sự tiện ích Việc có thể chạy nhiều hệ điều hành đồng thời trên cùng một máy tính sẽ thuận tiện cho việc học tập nghiên cứu và đánh giá một sản phẩm hệ điều hành hay một phần mềm tiện ích nào đó Nhưng không ngừng lại ở

đó, những khả năng và lợi ích của ảo hoá còn hơn thế và nơi gặt hái được nhiều thành công và tạo nên thương hiệu của công nghệ ảo hóa đó chính là trong môi trường hệ thống máy chủ ứng dụng và hệ thống mạng

Hiện nay có nhiều nhà cung cấp các sản phẩm máy chủ và phần mềm đều chú tâm đầu tư nghiên cứu và phát

triển công nghệ này như là HP, IBM, Microsoft và VMware Tuy nhiên, tại Việt Nam, ảo hóa máy chủ thực

sự không được quan tâm cho đến những năm gần đây Do còn nhiều vấn đề về công nghệ và người dùng chưa thực

sự quan tâm tới lợi ích và còn thiếu một đội ngũ am hiểu

về công nghệ này nên việc áp dụng nó vào hệ thống là rất

dè dặt Nhưng khi đối mặt với thực trạng khủng hoảng của nền kinh tế toàn cầu thì bất kì một doanh nghiệp nào cũng chú tâm để tìm một giải pháp tiết kiệm hơn Đây cũng là lúc công nghệ ảo hóa tìm được chỗ đứng vững chắc trong lĩnh vực công nghệ thông tin trên thế giới

Cùng với ảo hóa thì điện toán đám mây cũng đang là một trong những công nghệ được thu hút được sự quan tâm của cả giới công nghệ trong thời gian gần đây Điện toán đám mây mức hạ tầng cơ sở (IaaS) 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

Nhận thức được sự cần thiết và khả năng phát triển mạnh mẽ của công nghệ ảo hóa theo mô hình điện toán

đám mây trong tương lai, luận văn “Ảo hóa máy chủ theo

mô hình điện toán tại KINDERWORLD” của tôi đã

phần nào giới thiệu được cái nhìn tổng quan về hai công nghệ này, đồng thời đưa ra những giải pháp cơ bản cho một mô hình ảo hóa máy chủ quy mô nhỏ Bố cục của luận văn gồm có 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ ảo hóa: tập trung

trình bày giới thiệu về công nghệ ảo hóa và một số công nghệ ảo hóa máy chủ

Chương 2: Công nghệ điện toán đám mây: trình bày tổng

quan về công nghệ điện toán đám mây và ý tưởng ảo hóa máy chủ theo mô hình điện toán đám mây

Chương 3: Thiết kế và triển khai giải pháp ảo hóa máy

chủ tại KINDERWORLD: xây dựng mô hình ảo hóa máy chủ gắn liền với cloud computing theo IaaS

Phần kết luận, phần này trình bày tóm tắt về các nội dung thực hiện trong luận văn này, đồng thời đưa ra những vấn

đề nghiên cứu tiếp theo cho tương lai

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ

ẢO HÓA

1.1 Công nghệ ảo hóa

1.1.1 Giới thiệu về công nghệ ảo hóa

Khái niệm

Ảo hóa là một bước tiến mạnh mẽ cho việc tối ưu hóa việc triển khai xây dựng một cách hiệu quả nguồn tài nguyên hệ thống bằng cách tách rời mối liên kết vốn có giữa phần cứng, phần mềm, dữ liệu, đường truyền, lưu trữ thành từng phần riêng biệt

Hình 1.1: Một server vật lý trong hệ thống ảo hóa

1.1.2 Ưu nhược điểm của ảo hóa

Ưu điểm

- Tiết kiệm

Nhược điểm

1.1.3 Phân loại ảo hóa

- Type 1 Virtual Machine Manager: Hypervisor

Hypervisor là một lớp phần mềm nằm ngay trên phần cứng hoặc bên dưới một hoặc nhiều hệ điều hành

- Type 2 Virtual Machine Manager

Máy ảo Java, hoặc một ví dụ khác là common language runtime (CLR) Trong cả 2 ví dụ sẽ bắt đầu với

hệ điều hành host – nghĩa là hệ điều hành được cài đặt trực tiếp bên trên phần cứng vật lý

- Hybrid

Kiến trúc ảo hóa mới hơn là Hybrid, trong đó các máy chủ ảo (VMM), chạy song song với hệ điều hành máy chủ (OS)

Phương pháp Hybird VMM được sử dụng ngày nay trong hai giải pháp ảo hóa phổ biến từ Microsoft là Microsoft Virtual PC 2007 và Microsoft Virtual Server

2005 R2

1.1.4 Các công nghệ hỗ trợ ảo hóa

1.2 Một số công nghệ ảo hóa máy chủ

1.2.1 Công nghệ Vmware ESX Server

1.2.2 Công nghệ Hyper-V

Hyper-V là công nghệ ảo hóa server thế hệ mới của Microsoft và là thành phần quan trọng trong hệ điều hành Windows Server 2008 Với Hyper-V, Microsoft cung cấp một nền tảng ảo hóa mạnh và linh hoạt, có thể đáp ứng nhu cầu ảo hóa mọi cấp độ cho môi trường doanh nghiệp

Hyper-V có 3 phiên bản Windows Server 2008 64 bit là Standard (một máy ảo), Enterprise (4 máy ảo) và DataCenter (không giới hạn số lượng máy ảo) Tuy nhiên

nó hỗ trợ hệ điều hành khách trên cả 32-bit và 64-bit là điểm nổi bật của Hyper-V

Chương 2 - TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

2.1 Giới thiệu điện toán đám mây - Cloud

computing

2.1.1 Khái niệm Cloud Computing

Đám mây (cloud) là biểu tượng tượng trưng cho Internet và thường được sử dụng trong các mô hình, sơ đồ mạng máy tính Do đó, điện toán đám mây được hiểu như cách thức áp dụng các kỹ thuật điện toán dựa trên Internet

Cụ thể hơn, đó là một mô hình mà mọi thông tin đều được lưu trữ, tính toán, xử lý trong các máy chủ đặt trên Internet Người sử dụng có thể làm việc với các thông tin

đó mà không cần phải hiểu biết về công nghệ, kỹ thuật và

hạ tầng cơ sở của đám mây

2.1.2 Lợi ích và thách thức Cloud Computing

2.1.2.1 Lợi ích

- Giảm chi phí

Tăng khả năng sử dụng tài nguyên tính toán

- Vấn đề cung cấp tài nguyên, phần mềm

2.1.5 Các mô hình triển khai Cloud Computing

2.1.5.1 Public Cloud

Các dịch vụ Cloud được nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho mọi người sử dụng rộng rãi Các dịch vụ được cung cấp và quản lý bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các ứng dụng của người dùng đều nằm trên hệ thống Cloud

Người sử dụng dịch vụ sẽ được lợi là chi phí đầu tư thấp, giảm thiểu rủi ro do nhà cung cấp dịch vụ đã gánh vác nhiệm vụ quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, bảo mật… Một lợi ích khác của mô hình này là cung cấp khả năng co giãn (mở rộng hoặc thu nhỏ) theo yêu cầu của người sử dụng

2.1.5.2 Private Cloud

Trong mô hình Private Cloud, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ được xây dựng để phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất Điều này giúp cho doanh nghiệp

có thể kiểm soát tối đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lượng dịch vụ Doanh nghiệp sở hữu cơ sở hạ tầng và quản lý các ứng dụng được triển khai trên đó Private Cloud có thể được xây dựng và quản lý bởi chính đội ngũ

IT của doanh nghiệp hoặc có thể thuê một nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc này

Như vậy, mặc dù tốn chi phí đầu tư nhưng Private Cloud lại cung cấp cho doanh nghiệp khả năng kiểm soát

và quản lý chặt chẽ những dữ liệu quan trọng

2.1.5.3 Hybird Cloud

Như chúng ta đã phân tích ở trên, Public Cloud dễ

áp dụng, chi phí thấp nhưng không an toàn Ngược lại, Private Cloud an toàn hơn nhưng tốn chi phí và khó áp dụng Do đó nếu kết hợp được hai mô hình này lại với nhau thì sẽ khai thác ưu điểm của từng mô hình Đó là ý tưởng hình thành mô hình Hybrid Cloud

Hybrid Cloud là sự kết hợp của Public Cloud và Private Cloud Trong đó doanh nghiệp sẽ “out-source” các chức năng nghiệp vụ và dữ liệu không quan trọng, sử dụng các dịch vụ Public Cloud để giải quyết và xử lý các

dữ liệu này Đồng thời, doanh nghiệp sẽ giữ lại các chức năng nghiệp vụ và dữ liệu tối quan trọng trong tầm kiểm soát (Private Cloud)

2.2 Ảo hóa máy chủ theo mô hình điện toán đám mây

Một trong những ý tưởng quan trọng nhất của cloud computing là khả năng mở rộng và công nghệ chủ chốt là công nghệ ảo hóa Ảo hóa cho phép sử dụng tốt hơn một server bằng cách kết hợp các hệ điều hành và các ứng dụng trên một máy tính chia sẻ đơn lẻ Ảo hóa cũng cho phép di trú trực tuyến (online migration) để khi một server quá tải, một instance của hệ điều hành (và các ứng dụng trên đó) có thể di trú đến một server mới, ít tải hơn

Chương 3 - THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP ẢO HÓA MÁY CHỦ TẠI

KINDERWORLD

3.1 Phân tích các yêu cầu về các dịch vụ công nghệ thông tin của Kinderworld

3.1.1 Giới thiệu về Kinderworld

Tập đoàn giáo dục Kinderworld được thành lập năm 1986 tại Singapore và có mặt tại Việt Nam từ năm

2000 Qua hơn 10 năm hoạt động tại Việt Nam, KinderWorld luôn chứng tỏ ưu thế vượt trội trong lĩnh vực giáo dục ở Việt Nam và được biết đến như là một trong những hệ thống trường quốc tế hàng đầu ở Việt Nam Hiện nay hệ thống các trường học quốc tế của KinderWorld đã phát triển tại các trường mẫu giáo Quốc

tế KinderWorld tại Hà Nội, Đà Nẵng, Huế, Bình Dương

và TP Hồ Chí Minh, Trường Tiểu học và Trung học Quốc

tế Singapore tại Hà Nội, Đà Nẵng, Huế, Bình Dương và

Tp Hồ Chí Minh KinderWorld tin tưởng vào việc đem

đến cho học sinh một chương trình học tập đa dạng, kết hợp giữa các giá trị phương Đông với xu hướng quốc tế hiện đại

3.1.2 Nhu cầu về các dịch vụ mạng tại Kinderworld

Năm 2012, lãnh đạo Kinderworld bắt tay vào rà soát đánh giá lại hệ thống công nghệ thông tin của mình Bước đầu tiên sẽ đầu tư, nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng, tối

ưu hóa hệ thống máy chủ

Năm 2012, Kinderworld miền bắc có khoảng hơn

2020 học sinh, có 10 Server vật lý (Intel based) trên toàn

hệ thống Các Server vật lý bao gồm nhiều chủng loại được trang bị từ nhiều Vendor khác nhau như: IBM System x, HP (Tower, Rack-mount), FPT Elead

Hệ thống lưu trữ DAS Storage không hợp nhất bao gồm nhiều tủ đĩa khác nhau: IBM DS 4100, DS 4500, DS

4700 Series Việc sử dụng tài nguyên chưa hiệu quả, quá trình vận hành quản lý gặp ít nhiều khó khăn khi nhu cầu cấp phát,chia sẻ tài nguyên, dữ liệu lưu trữ thường xuyên hơn và đa dạng hơn Năm 2013, số lượng học sinh ngày càng gia tăng, khoảng hơn 3000 học sinh, nhưu cầu về email mỗi học sinh có 100MB dữ liệu email, số lượng

nhân viên tăng lên, nhưu cầu về quản lý nhân viên bằng cách đăng nhập vào domain vì vậy hệ thống cẩn phải nâng cấp, tối ưu hóa hệ thống: mua thêm server, chi phí bảo trì, sửa chữa, tăng dung lượng lưu trữ, ngoài ra chúng

ta 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

Có nhiều phương pháp để thực hiện tối ưu hóa hệ thống máy chủ, trong đó ảo hóa máy chủ là một trong những phương pháp được nhắc đến rất nhiều trong thời gian gần đây Ảo hóa máy chủ là phương pháp có thể áp dụng ở mọi hệ thống máy chủ mà không phát sinh thêm chi phí đầu tư Nó là một biện pháp rất tốt trong việc tối ưu hóa

hệ thống với việc hợp nhất các nguồn tài nguyên của máy chủ

Hệ thống Kinderworld group có rất nhiều máy chủ, mỗi máy chủ được đặt ở nhiều nơi khác nhau, vì vậy việc truy xuất hay bảo trì dữ liệu là rất khó khăn Vì vậy tất cả các dữ liệu đều được ảo hóa trong đám mây giúp doanh nghiệp giảm thiểu chi phí vận hành bảo trì bảo dưỡng

Giải pháp xây dựng một private cloud: Trong mô

hình Private Cloud, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ được xây dựng để phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất Điều này giúp cho doanh nghiệp có thể kiểm soát tối

đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lượng dịch vụ Doanh nghiệp sở hữu cơ sở hạ tầng và quản lý các ứng dụng được triển khai trên đó Private Cloud có thể được xây dựng và quản lý bởi chính đội ngũ IT của doanh nghiệp hoặc có thể thuê một nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc này Như vậy, mặc dù tốn chi phí đầu tư nhưng Private Cloud lại cung cấp cho doanh nghiệp khả năng kiểm soát

và quản lý chặt chẽ những dữ liệu quan trọng

Tiếp nhận yêu cầu: ghi nhận lại các thông tin chi tiết về yêu cầu hỗ trợ như: loại yêu cầu (hỗ trợ, lỗi phát sinh, yêu cầu nâng cấp sửa đổi,…), thông tin khách hàng hoặc người yêu cầu, hình thức tiếp nhận (điện thoại, email, chat,…),…

Phân công người xử lý:

Quản lý kho tri thức (knowlegde base)

3.2 Thiết kế giải pháp

Như đã phân tích ở trên, một yêu cầu cặt đặt ra ở đây là quy hoạch lại hệ thống mạng máy chủ đáp ứng được:

 Các dịch vụ mạng của Kinderwworld bao gồm: web, email, domain name, ứng dụng quản lý đào tạo, ứng dụng quản lý tài nguyên, ứng dụng quản

lý tài chính vừa chạy trong mạng cục bộ vừa chạy trên internet

 Hệ thống ổn định, khả năng chịu lỗi và phục hổi sau lỗi (failover), tính sẵn sàng cao (high available)

 Hệ thống mềm dẻo, linh hoạt theo nhu cầu của người dùng, có khả năng mở rộng dễ dàng khi cần thiết (do các yêu cầu gia tăng như quy mô đào tạo, dịch vụ mới phát sinh …)

 Tái sử dụng các thiết bị phần cứng đã có, tiết kiệm chi phí đầu tư thêm ở mức tối đa

 Hệ thống được đặt trong Kinderworld và được kiểm soát bởi Kinderworld

Từ các yêu cầu đặt ra ở trên và khả năng hỗ trợ của công nghệ thông tin hiện nay, chúng tôi đề nghị không tiếp cận theo các giải pháp truyền thống mà áp dụng điện toán đám mây ở mức độ IaaS (Infrastructure As A Service) kết hợp với công nghệ ảo hóa máy chủ để xây dựng một đám mây hạ tầng riêng (Private Cloud) đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu của quy hoạch hệ thống mạng máy chủ của Kinderworld

Mô hình của thiết kế được minh họa trong các hình ảnh dưới đây:

Hình 3.1: Mô hình Tài nguyên được chia sẻ (Shared

Resource)

Web

server

Mail server