Nguyên lý hệ điều hành thiết lập mạng máy tính ảo hoá theo mô hình thin client

Ảo hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu nguồn tài nguyên hệ thống, hay nói cách khác là tăng hiệu suất sử dụng của hệ thống. Việc các nguồn tài nguyên vật lý riêng rẽ được hợp nhất thành một nguồn chung nhờ áp dụng ảo hóa cho phép sự phân bổ và chia sẻ linh hoạt tài nguyên cho các đối tượng sử dụng nguồn tài nguyên hợp nhất. Sự bất hợp lý về hiệu suất sử dụng (tức là trường hợp một nguồn tài nguyên vật lý có hiệu suất thấp, trong khi một nguồn tài nguyên vật lý khác lại có tải quá cao) sẽ được giảm thiểu.

ĐỀ TÀI: THIẾT LẬP MẠNG MÁY TÍNH ẢO HÓA THEO MÔ

HÌNH THIN-CLIENT

Từ những nhận thức về tầm quan trọng của ngành công nghệ thông tin với công tácquản lý, cùng với sự mong muốn học hỏi và góp phần nhỏ đưa tin học ứng dụng vào côngtác quản lý của Học viện, em đã hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu nguyên lý hệ điều hànhWindow, Thiết lập mạng máy tính ảo hoá theo mô hình Thin-Client cho Học viện Kỹ ”.Mục đích của đề tài là làm rõ và đưa ra những nghiên cứu, phân tích nguyên lí hệ điềuhành Windows; thiết lập một mạng ảo hóa theo mô hình Thin-Client cho học viện.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo Thạc sĩ Phùng Văn Thọ đã tậntình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bài khóa luận này

Trong thời gian nghiên cứu, cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn củathầy giáo, em đã cố gắng hoàn thành khóa luận đúng thời hạn Tuy nhiên, do kiến thức cònhạn chế nên em không thể tránh khỏi những sai sót.Vì vậy, em rất mong nhận được những

ý kiến đóng góp của thầy cô để đề tài khóa luận của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt (nếu có)

4 Information Technology(IT) Công nghệ thông tin

6 Direct Attached Storage(DAS) Lưu trữ qua thiết bị gắn trực tiếp

7 Distributed server Máy chủ phân tán

8 Fullvirtualization Ảo hóa hoàn toàn

9 Infrastrucure as a Service (IaaS) Giải pháp hạ tầng như là một dịch vụ

10 Paravirtualization Ảo hóa một phần

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH:

Hình 1.1: Mô hình mạng hình sao.

Hình 2.1: Biểu đồ khảo sát mục đích ảo hóa

Hình 2.2: Kết quả khảo sát 300 CIO về động lực sử dụng ảo hóa.

Hình 2.3: Hoạt động của ảo hóa.

Hình 2.4: Thị phần Windows toàn cầu.

Hình 2.5: Cấu trúc ảo hóa Hypervisor.

Hình 2.6: Kiến trúc mạng trong hệ thống Vmware

Hình 2.7: Kiến trúc ảo hóa lưu trữ

Hình 3.1: Khái niệm ảo hóa máy chủ trong doanh nghiệp

Hình 3.2: Ảo hóa mạng.

Hình 3.3: Giải pháp lưu trữ truyền thống - DAS

Hình 3.4: Ảo hóa hệ thống lưu trữ

Hình 3.5: Áo hóa lưu trữ kết nối trực tiếp

Hình 3.6: Phần mềm ảo hóa được nhúng vào ổ cứng vật lý

Hình 4.1: Ảo hóa hệ thống lưu trữ

Hình 4.2: Mô hình ảo hóa và giải pháp ảo hóa

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 Sự cần thiết

1.1 Xu hướng ứng dụng công nghệ thông tin theo mô hình ảo hóa

Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin, các công nghệ cũdần dần thể hiện nhiều mặt hạn chế và không phù hợp với nhu cầu thực tiễn nữa, đặc biệt

là đối với nhu cầu ngày càng cao và phức tạp của các doanh nghiệp như quản lý tập trung

cơ sở dữ liệu, giảm thiểu chi phí về cơ sở hạ tầng công nghệ, hiệu năng sử dụng… Do đó

sự ra đời của công nghệ ảo hóa là tất yếu và là giải pháp tối ưu

Công nghệ ảo hóa đang làm thay đổi bộ mặt của thế giới điện toán bằng các công

cụ có khả năng được triển khai và quản lý đơn giản, hiệu quả Bằng việc tối ưu sử dụngcác nguồn tài nguyên hệ thống, và chi phí triển khai ban đầu thấp, ảo hóa đem lại cho cácdoanh nghiệp nhiều khả năng và nguồn lực to lớn

Sức mạnh của công nghệ ảo hóa là tận dụng hiệu suất làm việc của các máy chủbằng cách cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên máy chủ vật lý Và việc quản lýcũng trở nên dễ dàng và tập trung hơn trên một máy chủ duy nhất

1.2 Lợi ích của ảo hóa

Ảo hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu nguồn tài nguyên hệ thống, haynói cách khác là tăng hiệu suất sử dụng của hệ thống Việc các nguồn tài nguyên vật lýriêng rẽ được hợp nhất thành một nguồn chung nhờ áp dụng ảo hóa cho phép sự phân bổ

và chia sẻ linh hoạt tài nguyên cho các đối tượng sử dụng nguồn tài nguyên hợp nhất Sựbất hợp lý về hiệu suất sử dụng (tức là trường hợp một nguồn tài nguyên vật lý có hiệusuất thấp, trong khi một nguồn tài nguyên vật lý khác lại có tải quá cao) sẽ được giảmthiểu

Ảo hóa giúp giảm chi phí 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 phí nănglượng như nguồn điện, chi phí làm mát để bảo đảm điều kiện hoạt động cho các thiết bịphần cứng cũng sẽ giảm đi Hơn thế nữa, trong nhiều trường hợp, 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 Ảo hóa mở ra khả năng linh hoạt cao của hệ thống Ảohóa cung cấp các môi trường độc lập cho thử nghiệm, phát triển và ứng dụng các côngnghệ mới Các máy chủ ảo có thể dùng làm môi trường thử nghiệm Điều này cho phéptận dụng nguồn tài nguyên của các thiết bị vật lý có sẵn mà vẫn không làm ảnh hưởng đếnmôi trường hoạt động chính, vì các máy ảo được hoạt động một cách hoàn toàn độc lập

Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục trong hoạt động (business continuity) vàbảo mật của hệ thống các ứng dụng Ví dụ, việc sao lưu các máy ảo có thể thực hiện dễdàng vì thông thường máy chủ ảo là một tập tin (file) trên máy chủ vật lý gốc, chỉ cần saolưu tập tin này là đủ Các tính năng ưu việt của các phần mềm ảo hóa cũng cho phép thiếtlập sự kết hợp các máy ảo cài đặt trên các máy chủ vật lý khác nhau Nếu một trong cácmáy chủ vật lý gặp hỏng hóc, máy chủ ảo trên máy vật lý còn tốt sẽ tự động bước vào hoạtđộng thay thế cho máy chủ ảo nằm trên máy vật lý bị hỏng

2 Giới hạn

2.1 Lý thuyết về Nguyên lý Hệ điều hành đa chương:

Hệ điều hành là một chương trình hoạt động giữa người sử dụng (User) và phầncứng của máy tính Mục tiêu của Hệ Điều Hành là cung cấp một môi trường để người sửdụng có thể thi hành các chương trình của mình Nó làm cho máy tính dễ sử dụng, thuậnlợi và hiệu quả hơn Hệ điều hành ra đời tồn tại và phát triển là để giải quyết các vấn đề sửdụng hệ thống máy tính của người sử dụng, nhằm giúp người sử dụng khai thác hết cácchức năng của phần cứng máy tính, giúp người sử dụng thực hiện được các chương trìnhcủa mình trên máy tính Nghĩa là nó giúp cho việc thi hành các chương trình hiệu quả hơn,thực hiện các thao tác trên hệ thống máy tính dễ dàng hơn

Hệ điều hành xử lý đa chương thực hiện được nhiều tác vụ, nhiều chương trìnhđồng thời bằng cách nạp một phần code và data của các tác vụ vào bộ nhớ (các phần cònlại sẽ được nạp sau tại thời điểm thích hợp) và tất cả đều ở trạng thái sẵn sàng thực hiện.Sau đó Hệ điều hành bắt đầu thực hiện một tác vụ nào đó, nhưng khi tác vụ đang thực hiệncần truy xuất thiết bị nhập/xuất thì processor sẽ được chuyển sang thực hiện các tác vụ

khác và cứ thế Hệ điều hành tổ chức chuyển hướng processor để thực hiện hết các phầntác vụ trong bộ nhớ cũng như các tác vụ mà hệ thống yêu cầu.

2.2 Lý thuyết về mạng hình sao

Mô hình mạng hình sao bao gồm một trung tâm và các máy trạm hay các thiết bịkhác là các nút thông tin còn lại của mạng

Hình 1.1: Mô hình mạng hình sao.

Trong đó trung tâm đóng vai trò điều khiển tất cả các hoạt động của mạng:

• Thông báo các trạng thái của mạng

• Xác định cặp địa chỉ gửi và địa chỉ nhận và cho phép chúng chiếm thông tin để liênlạc với nhau

• Theo dõi và xử lý sai trong quá trình trao đổi thông tin,

2.3 Mạng nội bộ LAN

LAN có tên gọi đầy đủ là Local Network Area (Mạng cục bộ) Mạng LAN đượchiểu là sự kết hợp của nhiều thiết bị được kết nối lại với nhau trong một hệ thống mạng tạimột khu vực nhất định (công ty, trường học, nhà ở, ) Việc ghép nối các thiết bị trongcùng một hệ thống cho phép các thiết bị này trao đổi dữ liệu với nhau một cách nhanhchóng và dễ dàng (chia sẻ tập tin, hình ảnh, máy in, …)

Cùng với sự phát triển công nghệ mỗi ngày đều tăng cao, mạng LAN ngày càngđược phát triển và hoạt động với nhiều hình thức khác, ví dụ như WAN - các mạng LANđược kết nối lại với nhau thông qua thiết bị định tuyến (Router) hay WLAN (WirelessLocal Network Area) mạng LAN không dây - các máy tính kết nối vào mạng thông quaWi-Fi

2.4 Phần mềm quản lý máy ảo

2.4.1 Phần Mềm VirtualBox (Windows/Mac/Linux, Miễn Phí)

VirtualBox là giải pháp tạo máy ảo được sử dụng nhiều nhất hiện nay, phục vụ cho

mục đích cài đặt và chạy thử nghiệm nhiều hệ điều hành trên cùng một

máy VirtualBox cho phép kích hoạt nhiều máy ảo cùng lúc, với dung lượng các ổ ảo khá

lớn, thực hiện trao đổi dữ liệu an toàn giữa máy thật và máy ảo

VirtualBox hỗ trợ một loạt các hệ điều hành khác nhau, từ Win XP đến Win 10

cũng như Windows NT và Server 2003 Ứng dụng này còn cho phép bạn chạy các máy ảovới Linux 2.4 trở lên, Solaris và OpenSolaris ngoài OpenBSD Ngoài ra, bạn còn thấy có

cả tùy chọn quay về quá khứ để chạy OS/2 hoặc DOS/Windows 3.1, cho mục đích hoài cổhoặc sử dụng môt số mục yêu thích cũ của bạn như "Wasteland" hoặc "Pool of Radiance".Đây là phần mềm máy ảo tốt nhất

Với phiên bản miễn phí có hạn chế các tính năng của phần mềm, bạn hãy dùng thửmột thời gian, nếu thấy ổn và muốn dùng ứng dụng này thì hãy nâng cấp lên bản Pro để cóthể chạy nhiều máy ảo cùng lúc, nhân bản, chụp ảnh nhanh và quản lý mạng phức tạp

Một số tính năng chính của VMware có thể kể đến là:

• Cài đặt nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một hệ điều hành

• Cho phép quản trị hệ thống và kiểm tra các phần mềm bao gồm các ứng dụngmới, cập nhật ứng dụng

• Giới thiệu cơ sở hạ tầng ảo cho các doanh nghiệp

• Máy ảo được tạo ra trong Workstation có thể triển khai các nền tảng ảo hóa

2.4.3 Phần Mềm QEMU (Linux, Miễn Phí)

QEMU là bộ giả lập mã nguồn mở cung cấp môi trường máy ảo với tính năng hỗ

trợ nhiều thiết bị phần cứng, bao gồm cả máy tính cấu trúc 32-bit và 64-bit Phần mềm chophép người dùng chạy nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy dựa trên trìnhbiên dịch nhị phân động

QEMU là ứng dụng dành cho các máy sử dụng Linux, được xây dựng dựa trên hệ thống KVM (máy ảo dựa trên Kernel) Điều khiến QEMU trở lên nổi bật và được nhiều

người dùng yêu thích đó la chạy trên máy chủ nhưng không yêu cầu quyền quản trị

Những tính năng chính của phần mềm QEMU:

• Tạo máy ảo dựa trên trình biên dịch nhị phân động

• Hỗ trợ nhiều thiết bị phần cứng

• Có khả năng xử lý nhiều lệnh phức tạp từ người dùng

• Hỗ trợ nhiều định dạng ảnh đĩa

• Truy cập trực tiếp vào thiết bị máy chủ

2.4.4 Phần Mềm Virtual PC (Windows, Miễn Phí)

Windows Virtual PC là phần mềm cho phép người dùng có thể tạo một máy tính

ảo trên chính máy tính bạn đang sử dụng, và mỗi máy ảo lại mang tên một hệ điều hành

khác nhau Windows Virtual PC rất có ích khi bạn muốn thử một chương trình mà không

hỗ trợ với hệ điều hành bạn đang sử dụng

Windows Virtual PC cho phép bạn tùy ý setup, phân chia dung lượng Ram, dung

lượng ổ cứng sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng Máy tính ảo được tạo bởi Virtual PC

có thể truy cập Internet mà không phải cài card mạng do được tích hợp với card của máytính thật

Một số tính năng của phần mềm này có thể kể đến là:

• Cài đặt và sử dụng như một máy tính thật

• Không ảnh hưởng đến tốc độ của máy tính thật

• Tạo máy ảo và tùy chọn cấu hình cho máy ảo

• Hỗ trợ nhiều lệnh giúp bạn dễ quản lý và làm việc với máy ảo

• Hỗ trợ tạo nhiều máy tính ảo trong cùng một lúc

• Có thể cài đặt nhiều hệ điều hành

2.4.5 Phần Mềm Parallels Desktop Lite (MAC OS)

Parallels Desktop Lite cho MAC OS, người dùng có thể tương tác với các ứng

dụng bằng cử chỉ của máy MAC, bên cạnh đó thời gian và thao tác chuột được đồng bộgiữa 2 hệ điều hành và bạn có thể sử dụng clipboard để chuyển nội dung văn bản theo cảhai hướng

Ngoài ra, Parallels Desktop Lite còn cho phép người dùng thực hiện thao tác kéo

thả thư mục giữa các hệ điều hành chính và hệ điều hành ảo, chia sẻ các thư mục nhất địnhtrên cả hai nền tảng, chia sẻ thông tin vị trí hoặc kết nối với máy in

Các tính năng chính của Parallels Desktop Lite:

• Tạo máy ảo cho MAC OS

• Chuyển đổi hệ điều hành mà không cần khởi động lại

• Đồng bộ thao tác giữa hai hệ điều hành

• Kéo thả thư mục giữa 2 hệ điều hành

• Chia sẻ thông tin, máy in giữa các hệ điều hành

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

• Quản lý phần cứng máy tính (các tài nguyên)

• Cung cấp cho NSD môi trường làm việc tiện lợi và hiệu quả

1.1.2 Nguyên lý hệ điều hành

a Khái niệm tiến trình:

• Thuật ngữ: Process (tiến trình/quá trình)

• Là một chương trình đang được thực hiện Được xem là đơn vị làm việc trongcác Hệ điều hành

• Có hai loại tiến trình:

- Tiến trình của Hệ điều hành

- Tiến trình của Người sử dụng

- Số lượng yêu cầu sử dụng nhiều hơn số lượng tài nguyên đang có (CPU)

- Do đó cần lập lịch để phân phối thời gian sử dụng CPU cho các tiến trình củaNSD và hệ thống

c Truyền thông giữa các tiến trình (IPC)

Các hệ thống truyền thông điệp:

• Cho phép các tiến trình truyền thông với nhau qua các toán tử send và receivecác tiến trình cần có tên để tham chiếu

• Cần có một kết nối (logic) giữa tiến trình P và Q để truyền thông điệp

• Một số loại truyền thông:

- Trực tiếp hoặc gián tiếp

- Đối xứng hoặc không đối xứng

• Máy tính: máy trạm, máy chủ, bộ định tuyến

• Kết nối bằng một phương tiện truyền

• Theo một kiến trúc mạng

1.2.2 Đường truyền vật lý

• Là các phương tiện vật lý có khả năng truyền dẫn tín hiệu

• Phân loại:

- Hữu tuyến: cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang,…

- Vô tuyến: sóng radio, viba, sóng hồng ngoại,…

• Một số thông số đặc trưng:

- Băng tần

- Tỉ lệ lỗi bit khi truyền (BER – Bit Error Rate/Ratio)

- Độ suy hao: mức suy giảm tín hiệu khi truyền

1.2.3 Phân loại mạng máy tính

• Mạng cá nhân (PAN – Personal Area Network)

- Phạm vi kết nối: vài chục mét

- Số lượng người dùng: một vài người dùng

- Thường phục vụ cho cá nhân

• Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network):

- Phạm vi kết nối: vài ki-lô-mét

- Số lượng người dùng: một vài đến hàng trăm nghìn

- Thường phục vụ cho cá nhân, hộ gia đình, tổ chức

• Mạng đô thị (MAN – Metropolitian Area Network)

- Phạm vi kết nối: hàng trăm ki-lô-mét

- Số lượng người dùng: hàng triệu

- Phục vụ cho thành phố, khu vực

• Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)

- Phạm vi kết nối: vài nghìn ki-lô-mét

- Số lượng người dùng: hàng tỉ

- GAN – Global Area Network: phạm vi toàn cầu (Ví dụ: Internet)

1.3 Cloud/ Ảo hóa

Như chúng ta đã biết ảo hóa đang là lĩnh vực nóng ở Việt Nam cũng như toàn thế giới Nhiều nền tảng ảo hóa mới xuất hiện có cả giải pháp phần mềm và phần cứng.

Kỹ thuật ảo hóa đã không còn xa lạ với thực tế đời thường kể từ khi VMware giới thiệu sản phẩm VMware Workstaion đầu tiên vào năm 1999 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 (HĐH) khác nhau trên cùng một máy tính thực (khác với chế độ khởi động kép máy tính được cài nhiều HĐH và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được với 1 HĐH).

VMware, được EMC ( hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng 12 năm 2003, đã mở rộng lĩnh vực ảo hóa từ máy tính để bàn đến máy chủ (server) và hiện hãng vẫn đang giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hóa, tuy nhiên VMware không độc tôn mà phải cạnh tranh với nhiều hãng ảo hóa khác như XEN, Virtualization Engine của IBM, Hyper-V của Microsoft, Virtual Kernel Management,… Và ảo hóa cũng không bó hẹp trong một lĩnh vực và mở rộng cho toàn bộ hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT), từ phần cứng như chip xử lý cho đến

hệ thống máy chủ và hệ thống mạng.

Ảo hóa là công nghệ được thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phần cứng và phần mềm chạy trên nó Ý tưởng của công nghệ ảo hóa máy chủ là từ một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập Mỗi một máy ảo đều

có một thiết lập nguồn hệ thống riêng rẽ, hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng.

1.3.1 Lịch sử ảo hóa

Giữa những năm 1960, IBM’s Cambridge Scientific Center đã tiến hành phát triển sản phẩm CP-40, sản phẩm đầu tiên của dòng CP/CMS Nó được chính thức đưa vào sản xuất vào tháng 1 năm 1967 Ngay từ khi thiết kế CP-40 được đặt mục đích phải sử dụng được ảo hóa đầy đủ Để làm được yêu cầu này nó yêu cầu phần cứng và các đoạn mã của S/360-40 phải kết hợp hoàn chỉnh với nhau, nó phải cung cấp cách truy cập xử lý các địa chỉ vùng nhớ, tập lệnh CPU và các tính năng ảo hóa CP/CMS bao gồm 2 thành phần: CP-Control program làm nhiệm vụ tạo môi trường

ảo hóa, thay vì chia đều nguồn tài nguyên hệ thống ra cho mọi người sử dụng như trong hệ thống mainframe trước đây, CP cung cấp cho mỗi người dung một máy ảo

System/360 với mỗi máy lại có khả năng chạy bất kỳ phần mềm nào có trên máy chủ và hoạt động như một máy tính cá nhân.

CMS: Cambridge Monitor System ( sau này đổi là Conversational Monitor System) chạy như một Guest OS trong máy ảo được tạo ra bởi CP Nó hoạt động bằng cách tạo ra nhiều bản copy của CMS bên trong CP virtual machines thay vì chạy nhiều bản virtual machine, điều này giúp giảm tiêu hao về tài nguyên tốt hơn CP/CMS virtual machine đã trở thành nền tảng quan trọng cho những hệ thống ảo hóa sau này.

Năm 1970 IBM tung sản phẩm IBM/370 Nhưng điều khiến người dùng thất vọng nhất về sản phẩm đó là nó không có tính năng virtual memory.

Năm 1972, IBM thay đổi hướng phát triển sản phẩm S/370 có tính năng virtual memory, và công bố một số hệ thống virtual storage operation systems bao gồm VM/370.

Năm 1999, VMware giới thiệu sản phẩm ảo hóa đầu tiên hoạt động trên nền tảng x86, Vmware Virtual Platform.

Năm 2005 Phiên bản Destop Virtualization miễn phí ra đời.

Năm 2006 Đây là năm ảo hóa có một bước tiến mới trong quá trình phát triển , đó là sự ra đời của Application Virtualization và Application streaming.

Năm 2008 VMware giới thiệu sản phẩm VMware Workstation 6.5, sản phẩm đầu tiên cho phép các chương trình của Windows và Linux.

Tại sao nên áp dụng ảo hóa? Một cách khái quát, lợi ích của việc áp dụng các công nghệ ảo hóa có thể tóm gọn trong những điểm chính như sau.

1.3.2 Tại sao phải ảo hóa?

Ảo hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu nguồn tài nguyên hệ thống, hay nói cách khác là tăng hiệu suất sử dụng của hệ thống Việc các nguồn tài nguyên vật lý riêng rẽ được hợp nhất thành một nguồn chung nhờ áp dụng ảo hóa

cho phép sự phân bổ và chia sẻ linh hoạt tài nguyên cho các đối tượng sử dụng nguồn tài nguyên hợp nhất Sự bất hợp lý về hiệu suất sử dụng (tức là trường hợp một nguồn tài nguyên vật lý có hiệu suất thấp, trong khi một nguồn tài nguyên vật

lý khác lại có tải quá cao) sẽ được giảm thiểu.

Ảo hóa giúp giảm chi phí 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 phí năng lượng như nguồn điện, chi phí 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 hợp, 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 Ảo hóa mở ra khả năng linh hoạt cao của hệ thống Ảo hóa cung cấp các môi trường độc lập cho thử nghiệm, phát triển và ứng dụng các công nghệ mới Các máy chủ ảo

có thể dùng làm môi trường thử nghiệm Điều này cho phép tận dụng nguồn tài nguyên của các thiết bị vật lý có sẵn mà vẫn không làm ảnh hưởng đến môi trường hoạt động chính, vì các máy ảo được hoạt động một cách hoàn toàn độc lập.

Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục trong hoạt động (business continuity) và bảo mật của hệ thống các ứng dụng Ví dụ, việc sao lưu các máy ảo

có thể thực hiện dễ dàng vì thông thường máy chủ ảo là một tập tin (file) trên máy chủ vật lý gốc, chỉ cần sao lưu tập tin này là đủ Các tính năng ưu việt của các phần mềm ảo hóa cũng cho phép thiết lập sự kết hợp các máy ảo cài đặt trên các máy chủ vật lý khác nhau Nếu một trong các máy chủ vật lý gặp hỏng hóc, máy chủ ảo trên máy vật lý còn tốt sẽ tự động bước vào hoạt động thay thế cho máy chủ ảo nằm trên máy vật lý bị hỏng.

Những lợi ích thu được khi áp dụng ảo hóa đã thúc đẩy mạnh mẽ xu hướng này trong các hệ thống IT Kết quả khảo sát từ nhiều tổ chức khác nhau đều đã xác nhận vị thế của xu hướng ảo hóa Theo khảo sát của InformationWeek, khoảng 90%

chuyên gia IT khẳng định rằng công ty của họ đã triển khai hoặc có kế hoạch triển khai công nghệ ảo hóa.

Hình 2.1: Biểu đồ khảo sát mục đích ảo hóa

Và câu trả lời tại sao ảo hóa được đưa vào sử dụng cho thấy 88% hướng tới mục đích hợp nhất hệ thống máy chủ, 55% cho mục đích phục hồi thảm họa, 50% cho mục đích thử nghiệm phần mềm, 26% cho mục đích quản trị hệ thống lưu trữ,

và 5% cho các mục đích khác.

Các nhà doanh nghiệp vừa và nhỏ đang hướng tới việc ảo hóa tất cả dịch vụ Tương lai sẽ là điện toán đám mây Những con số thông kê về ảo hóa sẽ ngày càng

có xu hướng tăng dần theo thời gian Những lợi ích ảo hóa mang lại thì qua thực tế

đã chứng minh rồi Vấn đề còn lại là thời gian và kinh phí của từng doanh nghiệp đầu tư cho hạ tầng công nghệ thông tin như thế nào Và lúc này là thời điểm nên áp dụng công nghệ ảo hóa.

Ta tìm hiểu thêm một số lý do làm động lực ảo hóa được đẩy mạnh:

- Về công nghệ thông tin với một doanh nghiệp áp dụng công nghệ thông tin mới nhất bao giờ cũng có hiệu quả cao Giảm bớt được thời gian trao đổi thông tin, cung cấp sản phẩm cho người dùng một cách nhanh nhất.

- Chi phí bỏ ra ban đầu có thể lớn nhưng bù lại theo thời gian thì chi phí vận hành sẽ giảm, tiết kiệm về nhân công về điện năng,…

- Ảo hóa giúp giảm rủi ro mất mát dữ liệu.

- Tăng cường bảo mật và an toàn thông tin.

Hình 2.2: Kết quả khảo sát 300 CIO về động lực sử dụng ảo hóa.

Một khảo sát khác được Tạp chí CIO thực hiện với gần 300 CIO (Chief Information Officer) cũng cho kết quả tương tự Theo khảo sát này, động lực để áp dụng ảo hóa của các DN một lần nữa khẳng định những lợi ích đã phân tích của ảo hóa 88% số câu trả lời hướng tới giảm thiểu chi phí nhờ vào sự hợp nhất hệ thống máy chủ bằng công nghệ ảo hóa 63% hướng tới hoàn thiện các giải pháp sao lưu và phục hồi thảm họa qua các giải pháp ảo hóa.

Bảng 2.1: Khảo sát động lực để áp dụng ảo hóa.

1.3.3 Ảo hóa hoạt động như thế nào?

Hình 2.3: Hoạt động của ảo hóa.

Ảo hóa một máy tính vật lý chỉ là sự khởi đầu, hệ thống lưu trữ vật lý được liên kết với nhau để tạo thành một hạ tầng ảo hóa toàn bộ Bạn không cần gán cố định các máy chủ, hệ thống lưu trữ, hay băng thông mạng cho mỗi ứng dụng Thay vào đó, các tài nguyên phần cứng của bạn được cấp phát động khi nào chúng được cần Điều này có nghĩa là các ứng dụng có mức độ ưu tiên cao nhất của bạn sẽ luôn luôn có các tài nguyên mà chúng cần và không cần lãng phí chi phí cho phần cứng phát sinh chỉ được cần cho các lần cao điểm.

Nguyên lý làm việc của máy ảo PC cũng giống như máy ảo thời mainframe:

là một môi trường phần mềm bao gồm hệ điều hành ( HĐH) và các ứng dụng hoàn toàn chạy "bên trong" nó Máy ảo cho phép bạn chạy một HĐH nào đó trong một HĐH khác trên cùng hệ thống PC chẳng hạn như chạy Linux trong máy ảo trên PC chạy Windows 2000 Trong máy ảo, bạn có thể làm được hầu hết mọi thứ như với

PC thật Đặc biệt, máy ảo này có thể được "đóng gói" trong file và có thể chuyển từ

PC này sang PC khác mà không phải bận tâm về việc tương thích phần cứng Các máy ảo là những thực thể cách ly với hệ thống "chủ‖ (chứa các máy ảo) chạy trên máy thực.

2.2 Phân loại

2.2.1 Phiên bản dành cho cá nhân

Microsoft Windows XP:

Windows XP là một dòng hệ điều hành do Microsoft sản xuất dành cho các máytính cá nhân chạy trên các bộ xử lý x86 và IA-64 (mã phiên bản là 5.1), Tên “XP” là cáchviết ngắn gọn của “experience” Windows XP là hệ điều hành kế tục của cả Windows

2000 Professional và Windows Me, và là hệ điều hành đầu tiên của Microsoft hướng đếnviệc thương mại hóa được xây dựng trên nhân và kiến trúc của Windows NT Windows

XP được ra mắt vào ngày 25 tháng 10 năm 2001, và trên 400 triệu bản đã được dùng trongtháng 1 năm 2006

Microsoft Windows Vista:

Windows Vista (tên mã là Longhorn, lấy theo tên “Longhorn Saloon”, một khu giảitrí nổi tiếng nằm giữa Whistler-mã của Windows XP- và Blackcomb-mã của Windows 7)

là phiên bản hệ điều hành của Microsoft được phát triển trong vòng 5 năm và được đưa rathị trường cho cá nhân vào ngày 30 tháng 1 năm 2007 Mục đích của Windows Vista làmáy tính cá nhân để bàn (bao gồm cả cho gia đình, cho thương gia) và máy tính xách tay.Đây là phiên bản Windows với giao diện đồ họa sau Windows XP Giữa quý II năm 2007,Windows Vista đã bán được 40 triệu bản

Microsoft Windows 7:

Windows 7 (từng có tên mã là Blackcomb và Vienna), được phát triển dành cho cácloại máy tính cá nhân, bao gồm máy tính để bàn, xách tay, Tablet PC, netbook và các máytính trung tâm phương tiện (media center PC) cho gia đình hoặc doanh nghiệp, được pháthành trên toàn thế giới vào ngày 22/10/2009

Không giống hệ điều hành tiền nhiệm, Windows 7 là một bản nâng cấp lớn hơn từVista, với mục đích có thể tương thích đầy đủ với các trình điều khiển thiết bị, ứng dụng,

và phần cứng đã tương thích với Windows Vista Những giới thiệu về hệ điều hành nàycủa Microsoft trong năm 2008 tập trung vào khả năng hỗ trợ tiếp xúc đa điểm, mộtWindows Shell mới được thiết kế lại với một taskbar mới, một hệ thống mạng gia định cótên gọi HomeGroup, và các cải tiến về hiệu suất Một số ứng dụng đi kèm trong những thế

hệ trước của Microsoft Windows, điển hình nhất là Windows Movie Maker và WindowsPhoto Gallery, không có sẵn trong hệ điều hành này; thay vào đó, chúng được cung cấpriêng rẽ (miễn phí) như một phần của bộ Windows Live Essentials

Microsoft Windows 8:

Windows 8 được phát hành chính thức đến người dùng vào ngày 26/10/2012,hướng đến dòng máy tính bảng Mặc dù vậy khi cài đặt lên các máy tính thông thường,Windows 8 cũng cho thấy hiệu suất và khả năng xử lý tuyệt vời Hiện tại Windows 8 vẫnđang trong thời gian khuyến mãi với mức giá nâng cấp từ máy tính cài window 7 lênwindows 8 là 40USD.

2.2.2 Phiên bản dành cho doanh nghiệp

Nhìn chung cũng không có gì khác so với phiên bản dành cho cá nhân, Chủ yếuđược thêm một số tính năng liên quan đến bảo mật cũng như quản lý thông tin qua mạng.Phiên bản này thường được phân biệt so với bản cá nhân bằng cách thêm vào Enterprisetrong tên của mình: Win 7 Enterprise, Win 8 Enterprise…

2.2.3 Phiên bản dành cho máy chủ

Windows Server 2003 còn gọi là Win2k3 là hệ điều hành dành cho máy chủ đượcsản xuất bởi Microsoft, được giới thiệu vào ngày 24 tháng 4 năm 2003 Phiên bản cập nhật

là Windows Server 2003 R2 được phát hành ngày 6 tháng 12 năm 2005 Hướng đến chứcnăng quản lý dữ liệu trong mạng nội bộ, xây dựng ứng dụng máy chủ (Web Server, FileServer…)

Windows Server 2008: Là phiên bản kế tiếp của Windows 2003 Cung cấp các chứcnăng tương tự như phiên bản 2003, nhưng được bổ sung và cải tiến về giao diện quản lýcũng như nâng cao tính bảo mật

Windows Server 2012: Phiên bản mới nhất của hệ điều hành Windows dành chomáy chủ Hiện vẫn đang giai đoạn đầu ra mắt thị trường, chưa được sử dụng nhiều

2.2.4 Phiên bản dành cho di dộng

Ngoài ra còn có các hệ điều hành như là Windows Mobile và Windows Phone dùngcho các thiết bị di động

Windows Mobile:

Windows Mobile là một hệ điều hành loại thu gọn kết hợp với một bộ các ứng dụng

cơ bản cho các thiết bị di động dựa trên giao diện lập trình ứng dụng Win32 củaMicrosoft Các thiết bị chạy Windows Mobile bao gồm Pocket PC, Smartphone, Portable

Media Center, và các máy tính lắp sẵn (on-board) cho một số loại ô tô Ngoài ra, một sốmáy tính xách tay loại nhỏ (ultra-portable notebook) cũng có thể sử dụng hệ điều hànhnày Windows Mobile được thiết kế để có giao diện và các tính năng tương tự với cácphiên bản máy tính bàn dùng hệ điều hành của Windows Xuất hiện lần đầu với tên hệđiều hành Pocket PC 2000, Windows Mobile đã được nâng cấp vài lần, phiên bản cuốicùng là Windows Mobile 6

Windows Phone:

Windows Phone là hệ điều hành của Microsoft dành cho smartphone kế tục nềntảng Windows Mobile Khác với Windows Mobile, Windows Phone tập trung vào sự pháttriển của Marketplace – nới các nhà phát triển có thể cung cấp sản phẩm (miễn phí hoặc cóphí) tới người dùng Với Windows Phone, Microsoft đã phát triển giao diện người dùngmới mang tên Metro – tích hợp khả năng liên kết với các phần cứng và phần mềm củahãng thứ ba một cách dễ dàng

Tuy nhiên, với sựu phát triền mạnh mẽ của android cùng tính đa dụng của nó và ổnđịnh của IOS, những hệ điều hành này không còn phổ biến và được chú trọng phát triềnnữa

2.3 Nguyên lí hoạt động của Windows

2.3.1 Nguyên lí đa chương

Tại một thời điểm có nhiều công việc trong bộ nhớ và khi một công việc đang thựchiện, nếu có yêu cầu nhập/xuất thì CPU không nghỉ mà hệ thống sẽ thực hiện tiếp côngviệc khác Hệ phải xử lý các vấn đề lập lịch cho công việc, lập lịch cho bộ nhớ và choCPU

2.3.2 Windows khi hoạt động trên máy tính 1 CPU và nhiều CPU

• Trên máy tính có 1 CPU, windows tỏ rõ sự ưu việt của mình với vai trò là một hệ điềuhành đa chương trình Dựa vào nguyên lí đa chương, Windows hoạt động một cáchhiệu quả với yêu cầu phần cứng không quá cao

• Trên máy tính nhiều CPU, hệ điều hành này (điển hình là windows Sever cùng cácphiên bản của nó ) cũng hoạt động rất tốt,là một giải pháp hiệu quả cho việc quản lí tàinguyên ở phía sever

2.3 Ứng dụng của Windows

2.3.1 Thị phần

Số liệu khảo sát mới nhất của Công ty nghiên cứu thị trường Netmarketshare đượccông bố trong tháng 7/2020 cho thấy, thị phần toàn cầu của Windows là 91,68% Con sốnày cho thấy mức dộ phổ biến rộng rãi khắp thế giới của hệ điều hành này

Hình 2.4: Thị phần Windows toàn cầu.

2.3.2 Các phiên bản và thời gian phát hành

20/11/1985 – Windows 1.0

9/12/1987 – Windows 2.0

22/05/1990 – Windows 3.0

08/1992 Windows 3.1

10/1992 – Windows for Workgroups 3.1

08/1993 – Windows NT 3.1

11/1993 – Windows for Workgroups 3.11

09/1994 – Windows NT 3.5

24/8/1995 – Windows 95 (Số hiệu phiên bản: 4.00.950)

06/1995 – Windows NT 3.51 (Số hiệu phiên bản: NT 3.5.1057)

29/07/1996 – Windows NT 4.0

25/06/1998 – Windows 98 (Số hiệu phiên bản: 4.1.1998)

05/05/1999 – Windows 98 Second Edition (Số hiệu phiên bản: 4.1.2222)

17/02/2000 – Windows 2000 (Số hiệu phiên bản: NT 5.0.2195)

19/06/2000 – Windows Me (Số hiệu phiên bản; 4.9.3000)

2.3.3 Tính tương thích và đánh giá của người dùng

a Tính tương thích

• Hầu hết các nhà sản xuất máy máy tính (cá nhân, doanh nghiệp, sever ) lớn trên thế giới,trừ Apple vs một số ít nhà sản suất Trung Quốc đều chọn Windows là hệ điều hành chothiết bị của họ vì nó có tính tương thích rất cao với các sản phẩm của họ

• Windows tạo môi trường thuận lợi để cài đặt và phát triển, bảo trì cho các thiết bị

• Bởi hầu hết các ứng dụng đều viết dựa trên nền tảng tương thích với hệ điều hànhWindows, nên ứng dụng của nó phong phú hơn so với các hệ điều hành khác

b Đánh giá của người dùng

Dù cho ra đời nhiều phiên bản nhưng các phiên bản sau luôn có tính kế thừa các phiên bảntiền nhiệm, nên người dùng dễ làm quen khi sử dụng lần đầu

Nếu so về khả năng bảo mật toàn diện thì Windows vẫn chưa được đánh giá cao bằng các

hệ điều hành Linux, Mac OS Tuy nhiên, nhà phát triển Microsoft luôn có những gói nângcấp và miễn phí cập nhật, nhằm có thể vá các lỗ hỏng bảo mật Điều này giúp đảm bảotính ổn định tối ưu cho thiết bị

Phong phú ứng dụng, tiện ích

• Tuy nhiên, bởi tính tương thích cao và phổ biến của Windows.dẫn đến số lượngngười dùng lớn cũng giống như con dao hai lưỡi Nó vừa là thị trường thu hút các nhàphát triển ứng dụng, phần mềm; vừa là mục tiêu chính của hacker Vì vậy, phần lớn virus,phần mềm mã độc hay gián điệp đều được viết để có thể dễ dàng hoạt động trên hệ điềuhành Windows.

3 Công cụ thực hiện

3.1 Window 10

Windows 10 là phiên bản hệ điều hành mới nhất của Microsoft Chính thức nóđược phát hành vào năm 2015 và ban đầu được cung cấp miễn phí cho người dùng hợppháp Windows 7 và Windows 8.1 Phiên bản mới này kết hợp các tính năng từ hai phiên