XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ẢO HÓA MÁY CHỦ TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN

Nhu cầu ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý, giảng dạy, kiểm tra, đánh giá kết quả học tập...và các công tác của Nhà trường trởthành một nhu cầu không thể thiếu.. Với xu thế phátt

XÂY DỰNG MÔ HÌNH

ỨNG DỤNG ẢO HÓA MÁY CHỦ TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM THÁI

NGUYÊN

Bởi:

Nguyễn Việt Dũng

3.1 Giới thiệu về trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên

Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên nằm trên trục đường Quang Trung, phườngThịnh Đán, Thành phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên

Trường có nhiệm vụ đào tạo và bồi dưỡng giáo viên Mầm non, Tiểu học và Trung học

cơ sở có trình độ từ Trung học Sư phạm đến Cao đẳng Sư phạm chính quy; liên kết đàotạo, bồi dưỡng giáo viên Mầm non, Tiểu học và Trung học cơ sở có trình độ đại học hệvừa làm vừa học Ngoài ra, Nhà trường mở thêm 5 mã ngành Trung cấp và Cao đẳngngoài Sư phạm, đào tạo và bồi dưỡng thêm nguồn nhân lực ngoài Sư phạm cho con emcác dân tộc thuộc tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh lân cận Trường có quan hệ hợp tác đàotạo với 3 trường Cao đẳng, Đại học và tổ chức ở nước ngoài Qua 45 năm xây dựng

và trưởng thành, đến nay Nhà trường có 10 đơn vị Phòng, Khoa, Trung tâm và Tổ trựcthuộc; có 133 cán bộ, giảng viên, nhân viên Trong đó, trình độ tiến sĩ, thạc sĩ chiếm trên80% số giảng viên đứng lớp Tổng số học sinh, sinh viên và học viên của nhà trườngnăm học 2012 – 2013 có trên 5000 Dự kiến trong những năm học tới, quy mô đào tạocủa Nhà trường sẽ tiếp tục được mở rộng hơn nữa để phù hợp với định hướng phát triểncủa nhà trường & thực tiễn, nhu cầu của xã hội

3.2 Nhu cầu sử dụng & hiện trạng hệ thống thông tin của trường Cao đẳng

Sư phạm Thái Nguyên.

3.2.1 Nhu cầu sử dụng.

Công nghệ thông tin (CNTT) là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy,học tập và hỗ trợ đổi mới quản lý giáo dục, góp phần nhằm nâng cao hiệu quả và chấtlượng giáo dục

Với đặc thù một trường Cao đẳng sư phạm , mỗi năm trường Cao đẳng Sư phạm TháiNguyên có nhiệm vụ đào tạo khoảng 5000 học sinh sinh viên(trong đó tuyển sinh mớimỗi năm trên 1000 học sinh sinh viên) các bậc học có trình độ từ Trung học Sư phạmđến Cao đẳng sư phạm chính quy, Trung học đến Cao đẳng ngoài sư phạm và liêt kếtđào tạo hệ đại học vừa học vừa làm Nhu cầu ứng dụng công nghệ thông tin trong quản

lý, giảng dạy, kiểm tra, đánh giá kết quả học tập và các công tác của Nhà trường trởthành một nhu cầu không thể thiếu

Về phía học sinh-sinh viên, trong các môn học, với sự có mặt của các ứng dụng CNTT,các bài giảng điện tử giúp các em có thể tiếp nhận bài học nhanh chóng , hiệu quả, tăngkhả năng tích cực, chủ động tham gia học tập; dễ dàng cập nhật, khai thác kho tri thứcchung của nhân loại bằng các công cụ đa phương tiện, góp phần tiếp cận hình thức họctập mới: học tập dựa vào máy tính từ đó góp phần nâng cao hiệu quả học tập

Về phía giảng viên, ứng dụng CNTT giúp giáo viên xây dựng được bài giảng sinh độngthu hút sự tập trung của người học , dễ dàng thể hiện được các phương pháp sư phạmkhác nhau, thực hiện đánh giá và lượng giá học tập toàn diện, khách quan ngay trong quátrình học Với việc được cung cấp những phương tiện làm việc hiện đại (mạng Internet,các loại từ điển điện tử, các sách điện tử, thư điện tử,…) góp phần nâng cao tiềm lựccủa giảng viên; góp phần đổi mới phương pháp dạy học,thuận tiện trao đổi về tài liệu,bài giảng với các đồng nghiệp qua các ngân hàng bài soạn trên các trang web, diễn đàndành cho giảng viên

Trong công tác quản lý đào tạo, thanh tra, khảo thí, tài chính, thư viện của Nhà trường.CNTT và những ứng dụng của nó cũng thể hiện rõ rệt vai trò và tầm ảnh hưởng tolớn, với các phần mềm chuyên biệt phục vụ giải quyết công việc được thuận tiện, chínhxác, tiết kiệm thời gian so với phương pháp làm việc thủ công vốn có Với xu thế pháttriển của Nhà trường, những nhu cầu như: Xây dựng một hệ thống Email nội bộ chạytrên máy chủ mang tên miền của nhà trường phục vụ cho công tác trao đổi văn bản, tàiliệu đảm bảo được tính chất an toàn thông tin và hiệu quả công việc của Nhà trường ;Xây dựng một hệ thống quản lý đào tạo chạy trên hệ thống mạng nội bộ của Nhà trườngvới cơ sở dữ liệu đặt trên máy chủ đủ mạnh luôn đảm bảo kết nối thông suốt tới các máythành viên giúp chuyên môn hóa công việc đào tạo theo chức năng từng bộ phận: Giảng

dạy, đào tạo, đánh giá kết quả đòi hỏi cần triển khai nhanh chóng, kịp thời để nâng caohiệu quả công tác trong Nhà trường

Cùng với đó, với đặc thù là một trường Cao đẳng Sư phạm miền núi, còn gặp nhiều hạnchế về điều kiện cơ sở vật chất, khoa học công nghệ việc đẩy nhanh ứng dụng côngnghệ thông tin trong giảng dạy & các công tác của Nhà trường trở thành một nhiệm vụcấp thiết hơn bao giờ hết; phục vụ đắc lực cho công cuộc cái cách giáo dục, thu hẹp dầnkhoảng cách, nâng cao hơn chất lượng, đưa công tác giáo dục miền núi bắt kịp với miềnxuôi

Với đặc thù như vậy, việc xây dựng & phát triển một hệ thống mạng với các Server(máychủ) chuyên trách riêng biệt từng nhiệm vụ(trên cơ sở tận dụng tối đa được năng lựccủa hệ thống máy tính sẵn có, đảm bảo được nguồn kinh phí đầu tư ở mức ít chi phínhất )đáp ứng nhu cầu sử dụng CNTT trong công tác dạy & học và các công việc củaNhà trường để góp phần nâng cao hơn nữa hiệu quả công việc của Nhà trường trở thànhmột nhu cầu cấp thiết và thực sự hữu ích Ảo hóa máy chủ là giải pháp được nghĩ tới đểđóng vai trò lời giải cho bài toán trên

3.2.2 Hiện trạng hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái

Tổng số thiết bị đã trang bị:

• 1 máy Server IBM x3200 M3 có cấu hình:

+ Processor: Intel ® Xeon ® Lynnfield Quad- Core X3430 2.4 GHz 8MB LGA 1156

95W

+ System Memory: 32 GB DDR- 3 1333 MHz ECC Memory

+ Storage: HDD SAS/SATA 3.5" Hot Swap

+ Network Controller: Dual Gigabit Ethernet 10/100/1000

+ Power: 1x Power Supply 430 watt

4x3.5" SATA/ SAS Driver Bay

• 300 máy tính để bàn: Trong đó 250 máy trang bị cho các phòng thực hành tinhọc và trung tâm thông tin thư viện, 50 máy trang bị cho các phòng, ban, khoa,

tổ trực thuộc với cấu hình sử dụng: CPU Dual Core E5200, Ram 1GB

• 15 máy tính xách tay cấu hình: CPU Core 2 Duo T7500, Ram: 2GB

• 20 máy in, 2 máy photo, scan

Cùng một số thiết bị Switch, Router

Hệ thống máy in hiện tại của Nhà trường đang được gắn trực tiếp vào các máy tính củacác phòng ban, phòng chuyên môn, văn phòng khoa, tổ trực thuộc nhưng lại không có

cơ chế quản lý tập trung máy in, không xây dựng chính sách trong việc in ấn

Trường đã thực hiện kết nối mạng nội bộ (mạng LAN) nhưng hệ thống mạng LAN chưachuyên nghiệp và các thiết bị không tập trung tại Phòng Server nên khó khăn cho việcquản lý và khắc phục sự cố

Kết nối internet hiện tại chỉ sử dụng cho các nhu cầu đơn giản như sử dụng email, quảntrị thông tin trang web của trường, tra cứu, tìm kiếm thông tin,

Nhu cầu kết nối Internet của người dùng trong Nhà trường tương đối cao nhưng hệ thốngmạng của trường lại không có thiết bị bảo mật (Firewall) chuyên dụng, dẫn đến việc mất

an toàn thông tin là rất cao, dữ liệu cơ quan dễ dàng bị đánh cắp

Hệ thống mạng Nhà trường chưa triển khai công nghệ Virtual Private Network (VPN)nên gây khó khăn cho người quản trị mạng trong việc truy cập xử lý sự cố mạng từ

xa, mặt khác, khi một người dùng có quyền (Hiệu trưởng, phó hiệu trưởng, Trưởngphòng, ) có nhu cầu truy cập mạng nội bộ từ xa để lấy dữ liệu của mình sẽ không thểthực hiện được

Máy chủ hiện tại của trường được sử dụng trong việc lưu trữ và chia sẻ tài nguyên nội

bộ Điều này khiến cho lượng tài nguyên và hiệu năng sử dụng của máy chủ chưa đượctận dụng tối đa trong khi nhu cầu sử dụng máy chủ để chuyên trách đảm nhiệm thêm cácnhu cầu thực tiễn khác trong Nhà trường là một bài toán đang cần có ngay lời giải

3.3 Giải pháp triển khai ứng dụng ảo hóa máy chủ vào hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên.

3.3.1 Mục tiêu giải pháp.

Xây dựng hệ thống ảo hóa trên một Server chủ nhằm

• Tiết kiệm chí phí đầu tư mua nhiều Server cùng lúc

• Tiết kiệm không gian đặt Server trên tủ rack cũng như không gian phòng chứa

• Tiết kiệm điện năng,hệ thống làm mát và cable

• Quản lý đơn giản và tập trung trên một Server vật lý duy nhất

• Dễ dàng triển khai,nâng cấp và backup hệ thống

• Giải quyết các nhu cầu thực tế đề ra của Nhà trường(đã nêu trên)

3.3.2 Mô hình giải pháp triển khai.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đề ra của Nhà trường kết hợp với hiện trạng hạ tầng hệthống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên, dưới đây là mô hình giải pháp

triển khai ứng dụng Ảo hóa máy chủ vào hệ thống thông tin Nhà trường

Hình 3.2: Mô hình triển khai ứng dụng ảo hóa máy chủ

vào hệ thống thông tin trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên

Trong mô hình giải pháp trên, bốn máy chủ dùng để chạy các dịch vụ thực chất là cácmáy chủ ảo được tạo ra bởi công nghệ ảo hóa, sử dụng chung tài nguyên trên một máychủ vật lý thật nhưng vẫn đảm bảo được đầy đủ được yêu cầu về hiệu năng và độ antoàn, bảo mật thông tin như bốn máy chủ riêng biệt Cụ thể như sau:

• 01 máy chủ quản lý tài nguyên(Files Sever): Dùng để quản lý tập trung việc

lưu trữ, chia sẻ tài nguyên cho hệ thống thông tin của Nhà trường

• 01 máy chủ Cơ sở dữ liệu (Database Server): Dùng để quản lý Cơ sở dữ liệu cho các ứng dụng của Nhà trường

• 01 máy chủ Web Server: Dùng để lưu trữ, vận hành & quản trị website riêng

của Nhà trường

• 01 máy chủ Mail Server: Dùng để lưu trữ, vận hành, quản trị hệ thống Email

nội bộ của Nhà trường

Bất kì một máy Client nào trong mô hình trên đều có thể truy cập và sử dụng các dịch

vụ trên các máy chủ (trong phạm vi được cấp quyền)

Vì bất kì hệ thống hoặc thiết bị phần cứng nào cũng đều có thể gặp rủi ro và hư hỏngbất thình lình, khó có thể đoán trước được nên đứng về khía cạnh đảm bảo an toànthông tin & duy trì 24/24 hiệu năng làm việc của hệ thống,ta tiến hành kết nối máy chủvật lý chính với một máy chủ vật lý dự phòng và sử dụng công nghệ WMWare HighAvailability (VMHA) để khi xảy ra sự cố về hỏng hóc máy chủ vật lý hay mất kết nốimạng, ta sẽ di chuyển các máy ảo từ máy chủ vật lí chính sang máy chủ vật lí dự phònggiúp các máy ảo đang ở máy chủ vật lý bị hỏng chuyển qua máy chủ vật lý dự phòng vàphục hồi tình trạng mà không mất nhiều thời gian chết do đó không gây ảnh hưởng đếntiến trình hoạt động của hệ thống, đảm bảo được hiệu quả công việc

3.4 Yêu cầu.

a Phần cứng.

Hệ thống thiết bị phần cứng hiện có của Nhà trường: 01 Server IBM x3200M3, hệ thống

PC, Laptop, Printer, Switch, Access point, Router

b Phần mềm.

Sử dụng bộ công cụ phần mềm ảo hoá của Vmware: Vmware Worskstation; VmwareESX Server , Vmware vSphere client , Vmware VCenter , Window Server 2008, MailDaemon, Phần mềm quản lý đào tạo Eduman và một số ứng dụng khác để thực hiệntriển khai Domain , Database Server, Mail Server và Web Server

3.5 Triển khai hệ thống.

3.5.1 Cài đặt Vmware ESX Server.

- Thực hiện khởi động Server và boot vào đĩa CD vừa được burn ra

Hình 3.3: Màn hình khởi động cài đặt Vmware ESX 5.0

Nhập vào mật khẩu sẽ dùng để quản trị Vmware ESX, sau đó nhấn Enter

Hình 3.4: Màn hình nhập mật khẩu quản trị máy chủ ESX

Quá trình cài đặt sẽ diễn ra trong vài phút Màn hình báo hiệu kết thúc quá trình cài đặt

hiện ra, nhấn Enter để khởi động lại Server

Hình 3.5: Màn hình kết thúc quá trình cài đặt ESX

3.5.2 Cấu hình mạng cho máy chủ ESX Server

Sau khi trải qua quá trình cài đặt, hệ thống khởi động vào Vmware ESXvới giao diệnmàn hình như sau

Hình 3.6: Màn hình chạy khởi động máy chủ ESX

Nhấn F2 và nhập mật khẩu để vào giao diện cấu hình của Vmware ESX

Hình 3.7: Màn hình đăng nhập máy chủ ESX

Chọn "Configure Management Network", chọn Enter

Hình 3.8: Cấu hình thông số mạng cho máy chủ ESX

Hình 3.9: Cấu hình địa chỉ IP tĩnh, subnet mask và deafault gateway

Hình 3.10: Màn hình thoát và lưu các thiết lập thay đổi cho máy chủ ESX

3.5.3 Quản lý từ xa bằng VM vSphere client.

Chúng ta có thể tải phần mềm VM vSphere client từ trang chủ Vmware.com và tiếnhành cài đặt như một phần mềm bình thường và chú ý rằng kết nối mạng giữa máy tínhcài phần mềm client này và máy chủ esx Server luôn thông suốt

Khi cài đặt xong thì khi start chương trình vsphere client thì giao diện của nó hiện lên.Lúc này ta điền địa chỉ ip của máy chủ khi máy chủ esx và máy client ở trong cùng mộtmạng Nếu không cùng một mạng mà muốn truy cập vào Esx Server từ xa thì phải đăng

kí một host name với ip trỏ về địa chỉ của máy Esx Server và phải mở một số port trênmodem

Hình 3.11: Chương trình Vsphere Client

Khi đã kết nối thành công đến Esx Server thì ta có thể thao tác trên máy chủ Esx Server.Thực ra đây mới là giao diện làm việc chính của người quản trị, giao diện linux chỉ sửdụng để khắc phục các sự cố hoặc bật tắt một số dịch vụ hoặc ứng dụng nào đó VớivSphere client ta có thể khởi tạo, cấu hình và theo dõi hoạt động của các máy ảo mộtcách linh hoạt và tập trung Việc này rất dễ dàng cho quản lý tập trung và triển khai cácmáy ảo một cách nhanh chóng

Hình 3.12: Giao diện kết nối Esx Server

3.5.4 Khởi tạo máy ảo.

Trong giao diện kết nối của vSphere client để tạo một máy ảo thì hết sức đơn giản: Nhấpchuột phải vào địa chỉ của Esx Server và chọn New Virtual Machine

Hình 3.13: Khởi tạo máy ảo

Một hộp thoại xuất hiện đòi hỏi bạn chọn kiểu cấu hình điển hình hay tùy chọn các kiểucấu hình theo yêu cầu của bạn Chọn typical rồi chọn Next

Hình 3.14: Hộp thoại chọn kiểu cấu hình

Hộp thoại yêu cầu nhập tên của máy ảo mà bạn đang tạo Tên này sẽ hiển thị trên giaodiện của vSphere client khi truy cập vào máy chủ Esx Server Nhập tên tùy ý rồi chọnNext

Hình 3.15: Hộp thoại đặt tên Server

Hộp thoại yêu cầu bạn chọn nơi lưu trữ dữ liệu của bạn Thường thì ta chọn ổ đĩa cứngmặc định Chọn Next

Hình 3.16: Hộp thoại chọn nơi lưu trữ

Một hộp thoại lựa chọn hệ điều hành mà bạn sẽ cài đặt trên máy ảo Chọn một hệ điềuhành tương ứng rồi chọn Next

Hình 3.17: Hộp thoại chọn hệ điều hành

Hộp thoại yêu cầu phân chia ổ đĩa cứng xuất hiện cho phép bạn cấp cho máy ảo của bạnmột dung lượng ổ cứng nhất định trên ổ cứng của máy chủ Esx Server Tùy nhu cầu làmviệc và lưu trữ mà bạn chọn dung lượng cho thích hợp Chọn Next

Hình 3.18: Hộp thoại chọn dung lượng ổ cứng

Hộp thoại tổng quan các cấu hình lựu chọn mà bạn đã thiết lập Mặc định máy EsxServer sẽ cấp cho các máy ảo một lượng ram nhất định Bạn có thể tăng thêm hoặc giảmbớt nhưng tốt nhất là hãy để mặc định cho Esx Server tự điều chỉnh Chọn OK để xácnhận quá trình thiết lập hoàn tất

Hình 3.19: Hộp thoại cấu hình đã chọn

Như vậy đã tạo xong một máy ảo.để cho máy ảo này hoạt động thì cần cài đặt hệ điềuhành và các ứng dụng cho nó

Hình 3.20: Kết thúc cấu hình máy ảo

Click chuột phải vào tên máy ảo vừa tạo và chọn power Ta sẽ thấy rằng ở đây có nhiềulựa chọn để quản lý các máy ảo từ xa rất dễ dàng Để khởi động máy ảo chọn power on

Hình 3.21: Khởi động máy ảo

Máy ảo được khởi động sẽ bắt đầu quá trình tìm kiếm các file khởi động vì chưa có hệđiều hành nên máy ảo chưa thể khởi động được Để cài đặt hệ điều hành vào máy ảo thì

có thể cho đĩa vào ổ cd/dvd driver trên máy chủ Esx Server, hoặc có thể cài bằng các fileISO trên chính máy mà bạn đang sử dụng phần mềm quản lý Vsphere client bằng cáchchọn connect ISO image on local disk Sau khi chọn bấm tổ hợp phím Ctrl+Alt+Del đểkhởi động lại máy ảo.lúc này việc cài hệ điều hành sẽ giống như lúc cài đặt bình thường

Hình 3.22: Kết nối với image hệ điều hành

3.5.5 Quản lý và theo dõi các máy ảo

Summary : Cho phép theo dõi tổng quát quá trình sử dụng tài nguyên trên máy chủ như

xung nhịp cpu, bộ nhớ ram, ổ cứng lưu trữ

Hình 3.23: Tổng quan hệ thống