1 Tổng quan ảo hóa

Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

nguồn gốc tiến hóa của công nghệ ảo hóa ngày nay là : Atlas - Một dự án của khoa kỹ

thuật điện tại Đại học Manchester và tài trợ bởi Ferranti Limited, dự án thứ 2 là dự án

M44/44X của IBM . Đó là hai dự án sơ khai đầu tiên, đặt nền móng cho sự phát triển

công nghệ ảo hóa. Đến năm 1972, IBM cho ra đời hệ thống máy ảo VM/370 nổi tiếng.

Với VM/370, có khả năng chạy nhiều máy, với bộ nhớ ảo lớn hơn chạy trên các bản sao

phần cứng, tất cả được quản lý bới một bộ phận gọi là màn hình máy ảo chạy trên

phần cứng thực sự. Mỗi máy ảo đã có thể chạy một trình cài đặt duy nhất của hệ điều

hành của IBM ổn định và với hiệu suất tuyệt vời. Đến giai đoạn những năm 1990 trở về

sau, Virtualization thực sự bắt đầu bùng nổ với sự tham gia của các tập đoàn lớn như

Sun, Microsoft, VMware. 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. Và ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, đã có

rất nhiều kỹ thuật ảo hóa của VMware, của Microsoft như VirtualBox, Hyper-V, hay

những mã nguồn mở như Xen…cho đến những kỹ thuật ảo hóa trên phần cứng của

Intel, Amtech…

1.1.3 Các thành phần của một hệ thống ảo hóa

1.1.3.1 Tài nguyên vật lý

Khi trong hệ thống IT có nhiều thiết bị vật lý riêng rẽ, độc lập với nhau về mặt

vật lý (ví dụ các card mạng khác nhau, các máy chủ khác nhau, các tủ lưu trữ khác

nhau), áp dụng ảo hóa sẽ cho NSD/ứng dụng nhìn thấy một nguồn tài nguyên chung,

duy nhất được hợp thành từ những thiết bị độc lập. Không những chỉ nhìn thấy,

NSD/ứng dụng còn được trao cho khả năng chia sẻ theo ý muốn nguồn tài nguyên hợp

nhất đó mà không cần quan tâm đến vị trí vật lý thật sự của nguồn tài nguyên.



3



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

1.1.3.2 Phần mềm ảo hóa



Hình

1.1:

Ngoà

i giải

pháp

của

Micr

osoft,

ngườ

i

dùng

có

thêm

khá

nhiề

u lựa

chọn

để

chạy

XP

4



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

mode

trên

Wind

ows

7

Để sử dụng Windows Virtual PC hay VMware Player, những phần mềm ảo hóa

phổ thông nhất, vi xử lý trên PC của bạn phải hỗ trợ ảo hóa phần cứng. Hầu hết các

chip hiện nay đều vượt qua “thử thách” này. Nếu chưa chắc chắn liệu PC của bạn cho

phép sử dụng các công cụ ảo hóa hay không, bạn có thể sử dụng tiện ích miễn phí

SecurAble để kiểm tra.

Trong trường hợp CPU hỗ trợ PC cài Windows sử dụng công nghệ ảo hóa nhưng

vẫn không thể sử dụng được các chương trình chuyên dụng, bạn có thể sẽ phải đổi

thuộc tính của BIOS để cho phép chạy các chương trình ảo hóa.

Nếu PC không hỗ trợ ảo hóa phần cứng, bạn vẫn có thể sử dụng Microsoft

Virtual PC 2007 hay Virtual Box, 2 phần mềm không yêu cầu tính năng này.

• Windows Virtual PC

Windows Virtual PC là trình ứng dụng được thiết kế để chạy các phiên bản

Windows tiền nhiệm trên hệ điều hành Windows 7. Các chương trình cài đặt trên hệ

điều hành ảo sẽ hiển thị trên menu Start của hệ điều hành “chủ”, và bạn cũng có thể

dùng chúng làm các công cụ mặc định để xử lý những loại tập tin nhất định. Windows

Virtual PC có thể chạy trên tất cả phiên bản của Windows 7, nhưng người dùng sử

dụng Windows 7 Home sẽ phải tạo PC ảo từ đĩa cài đặt Windows gốc hoặc từ bản cài

đặt Windows cũ. Ngoài hỗ trợ Windows XP, bạn cũng có thể sử dụng Virtual PC để chạy

Vista, XP, Windows 2000 hoặc thậm chí là một số phiên bản Linux như Ubuntu,

OpenSuse và Red Hat Linux.

Virtual PC hỗ trợ một số tính năng độc đáo như có thể lưu trữ các thay đổi trên một

ổ đĩa ảo riêng, ngoài ổ đĩa cài hệ điều hành. Virtual PC cũng cho phép quay lùi trở lại

các thay đổi đã thực hiện trên máy ảo. Windows Virtual PC yêu cầu PC của bạn phải hỗ

trợ công nghệ ảo hóa phần cứng và sẽ không hoạt động trên các thiết bị chưa sẵn sàng

với công nghệ này.

Phiên bản tiền nhiệm của Virtual PC chính là Microsoft Virtual PC 2007 hoàn toàn

miễn phí và bạn có thể tải về để sử dụng. Nhưng Virtual PC 2007 có thể chạy trên các

PC sử dụng hệ điều hành Windows XP, Vista và không yêu cầu vi xử lý phải hỗ trợ công

nghệ ảo hóa phần cứng.

• Vmware Player:

5



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

Ra mắt năm 2005 với tư cách một giải pháp miễn phí có thể chạy các máy ảo tích

hợp, VMware Player 3.0 hiện là một giải pháp ảo hóa hoàn thiện với những tính năng

cơ bản, cho phép bạn tạo, quản lý và chạy các máy ảo.

VMware Player hỗ trợ các hệ điều hành “khách” 64 bit và bạn có thể gửi các lệnh in

tới máy in trên hệ điều hành chủ. VMware Player mang đến một môi trường kết hợp

Unity, cho phép bạn chạy chương trình của một máy ảo cùng với các chương trình trên

hệ điều hành gốc. Bạn cũng có thể gọi các chương trình trên máy ảo thông qua menu

chương trình xuất hiện trên menu của Windows gốc.

VMware hỗ trợ Windows XP, Vista và cả Windows 7, trong đó có cả các phiên bản

64 bit. Bạn có thể chạy Windows 95, Linux, DOS, BSD… như các hệ điều hành ảo. Nếu sử

dụng VMware Player trên Windows 7 Professional hoặc Ultimate, bạn có thể nhập bản

sao máy ảo XP từ Windows XP mode và chạy trực tiếp trong VMware Player. Điểm

đáng lưu ý là VMware Player hỗ trợ hàng loạt ứng dụng ảo tích hợp sẵn, giúp người

dùng có thể nhanh chóng sử dụng hệ điều hành, các chương trình cơ bản dễ dàng và

nhanh chóng.

• Sun VirtualBox

VirtualBox hỗ trợ cả Windows, Mac OS X, và Linux cũng như hàng loạt hệ điều hành

khác, ngoại trừ Mac OS.

VirtualBox cũng cho phép bạn chạy XP mode trên Windows 7, mà không cần yêu

cầu máy phải hỗ trợ công nghệ ảo hóa phần cứng. VirtualBox cho phép lưu lại các bản

ghi hệ điều hành của máy ảo, rất tiện dụng nếu bạn muốn quay trở lại một trạng thái

nào đó của OS.

Điểm cuối cùng đáng lưu ý là VirtualBox còn mang đến tính năng Seamless Mode, giúp

quản lý hệ điều hành khách một cách dễ dàng từ thanh tác vụ của hệ điều hành chủ..

2.1.3.3 Máy ảo

Một máy ảo là một chương trình đóng vai trò như một máy vi tính ảo. Nó chạy

trên hệ điều hành hiện tại - hệ điều hành chủ và cung cấp phần cứng ảo tới hệ điều

hành khách. Các hệ điều hành khách chạy trên các cửa sổ của hệ điều hành chủ, giống

như bất kỳ chương trình nào khác của máy. Đối với những hệ điều hành khách, máy ảo

lại hiện diện như một cỗ máy vật lý thực sự.

Các máy ảo cung cấp phần cứng ảo, bao gồm CPU ảo, RAM ảo, ổ đĩa cứng, giao

diện mạng và những thiết bị khác. Các thiết bị phần cứng ảo được cung cấp bởi máy ảo

và được ánh xạ tới phần cứng thực trên máy thật. Ví dụ như, ổ đĩa cứng ảo lại được

lưu trong một file đặt trên ổ đĩa cứng thực.

6



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

Bạn có thể cài đặt nhiều máy ảo lên máy thực và chỉ bị hạn chế bởi dung lượng

bộ lưu trữ hiện có cho chúng. Khi đã cài đặt một vài hệ điều hành, bạn có thể mở

chương trình máy ảo và chọn máy ảo muốn khởi động, khởi động hệ điều hành khách

và chạy trong một cửa sổ của hệ điều hành chủ hoặc cũng có thể chạy ở chế độ toàn

màn hình (full-screen mode).



Hình 1.2:Vmware Player

Tác dụng của máy ảo:

Các máy ảo có một số tác dụng phổ biến:

Kiểm thử các phiên bản hệ điều hành: Bạn có thể chạy phiên bản thử nghiệm

Windows 8 bằng máy ảo trên máy chạy Windows 7. Điều này cho phép bạn thử nghiệm

Windows 8 mà không phải cài đặt một phiên bản Windows bất ổn định trên máy mình.

Thử nghiệm các hệ điều hành khác: Bạn có thể cài nhiều bản phân phối Linux

khác nhau và các hệ điều hành ít biết đến hơn bằng một máy ảo để thử nghiệm chúng

7



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

và tìm hiểu cách chúng hoạt động. Nếu bạn hứng thú với Ubuntu, bạn có thể cài đặt nó

vào máy ảo và sử dụng tại một cửa sổ trên màn hình desktop bình thường.



Hình 1.3: Ubuntu-Vmware Player

Sử dụng phần mềm đòi hỏi một hệ điều hành cũ: Nếu bạn có một ứng dụng quan

trọng mà chỉ chạy trên Windows XP, bạn có thể cài đặt XP trên máy ảo và chạy ứng

dụng trên máy ảo. Máy ảo đang thực sự chạy Windows XP, vì vậy tính tương thích

không phải vấn đề. Điều này cho phép người dùng sử dụng một ứng dụng mà chỉ

tương thích với Windows XP mà không phải cài Windows XP trên máy thật, đặc biệt

quan trọng khi xét đến nhiều laptop mới và phần cứng khác không hỗ trợ đầy đủ cho

Windows XP.

Chạy phần mềm được thiết kế cho những hệ điều hành khác: Những người dùng

Mac và Linux có thể chạy Windows trên một máy ảo để sử dụng những phần mềm cho

Windows trên máy tính mà không phải đau đầu về tính tương thích. Không may là, với

trò chơi thì đây có thể là một vấn đề. Các chương trình máy ảo có độ trễ và không một

ứng dụng máy ảo nào cho phép chạy các bản game 3D mới nhất. Một số hiệu ứng 3D

được hỗ trợ nhưng đồ họa 3D là điều ít được hỗ trợ nhất trên máy ảo.

8



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

Kiểm thử phần mềm trên nhiều nền tảng: Nếu bạn cần kiểm thử một ứng dụng

có tương thích với nhiều hệ điều hành hoặc chỉ các bản Windows khác nhau hay

không, bạn có thể cài mỗi hệ điều hành lên một máy ảo thay vì cần nhiều máy thực

xung quanh.

Tăng cường cho server: Đối với các doanh nghiệp sử dụng nhiều server, thì các

server có thể được đặt vào những máy ảo và chạy trên một máy tính đơn lẻ. Mỗi máy

ảo là một thư mục cách ly, vì vậy điều này không gây những nguy cơ về bảo mật liên

quan tới việc chạy nhiều server khác nhau trên cùng hệ điều hành. Các máy ảo cũng có

thể được di dời giữa những server thật.

Phần mềm máy ảo:

VirtualBox là một ứng dụng máy ảo mã nguồn mở tuyệt vời chạy được trên

Windows, Mac OS X và Linux. Một trong những điều tuyệt nhất về VirtualBox là không

có bản thương mại. Bạn nhận được đầy đủ tính năng một cách miễn phí, gồm cả

những tính năng nâng cao như “snapshots”, cho phép lưu trạng thái máy ảo.



9



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa



Hình 1.4: VirtualBox

VMware Player là một chương trình máy ảo chất lượng cao khác cho Windows

và Linux. Vmware Player là bản sao miễn phí của Vmware Workstation, một ứng dụng

thương mại, vì vậy bạn sẽ không nhận được đầy đủ tính năng nâng cao như với

VirtualBox. Tuy nhiên, cả VirtualBox và Vmware Player đều là những chương trình

đáng tin cậy, cung cấp các tính năng cơ bản cho phép tạo mà chạy máy ảo miễn phí.



10



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa



Hình 1.5: Giao diện Vmware Player

Để cài đặt một hệ điều hành lên máy ảo, bạn cần đĩa cài đặt hệ điều hành hoặc

có thể sử dụng file ảnh đuôi ISO mà các bản phân phối Linux thường cung cấp cho

phép tải về. Các chương trình máy ảo cung cấp giao diện thân thiện dễ dàng để tạo

máy ảo và cài đặt hệ điều hành.

Bạn cũng có thể tải về những máy ảo đã được tạo và cài sẵn hệ điều hành từ

một người khác và chỉ việc tải máy ảo vào chương trình máy ảo để khởi động nó. Để

tải về các file ảnh cho máy ảo đã tạo sẵn, hãy truy cập website VirtualBoxes.

1.1.3.4 Hệ điều hành khách

Hệ điều hành khách được xem như một phần mềm được cài đặt trên một máy

ảo(lớp 3) giúp ta có thể sử dụng dễ dàng và xử lý các sự cố trong môi trường ảo hóa.

Nó giúp người dùng có những thao tác giống như là đang thao tác trên một lớp phần

cứng vật lý thực sự.

11



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

Khi có đủ các thành phần trên thì bạn có thể xây dựng cho mình một hệ thống

ứng dụng ảo hóa. Ngoài việc lựa chọn phần cứng cho thích hợp bạn còn phải cân nhắc

xem phải sử dụng phần mềm ảo hóa gì hoặc loại ảo hóa nào. Điều này rất quan trọng

trong việc tối ưu hóa hiệu suất làm việc cho hệ thống của bạn.

1.2 Các loại ảo hóa

Ảo hóa phần cứng: Hình thức ảo hóa này do nhà sản xuất thiết bị quyết định.

Chẳng hạn, Intel thường tích hợp thêm các công nghệ ảo hóa vào CPU, mainboard để

gia tăng sức mạnh cho hệ thống như tắt, mở và xử lý các lỗi hệ thống từ xa.

Ảo hóa bằng phần mềm: Cách ảo hóa này đang được dùng khá phổ biến. Đối với

người dùng máy tính gia đình, các thủ thuật chơi game Playstation trên máy tính hoặc

cài các ứng dụng vốn dĩ chỉ chạy trên điện thoại di động vào máy tính để thử nghiệm...

không còn xa lạ nữa. Tuy nhiên, ít ai biết rằng, các thủ thuật trên được dựa vào

phương pháp ảo hóa hệ thống, tức là bạn sẽ cài phần mềm chuyên dụng để tạo môi

trường giả lập nhằm chạy các chương trình tương thích với môi trường đó mà không

ảnh hưởng đến hệ điều hành thực thụ đang dùng trên máy tính thực hiện ảo hóa. Các

phần mềm có tính năng như vậy được xếp vào nhóm phần mềm phục vụ cho ảo hóa.

Còn để tạo ra một máy tính ảo phục vụ cho các nhu cầu cài thêm hệ điều hành

mới (như Mac, Linux, Unix...), người ta có thể dùng một trong các phần mềm VMWare,

Parallel, VirtualBox... Với máy tính ảo tạo được, người dùng dễ dàng thiết lập và cài hệ

điều hành cần dùng rồi biến thành một máy chủ cung cấp dịch vụ hosting cho một hay

nhiều website, hoặc cài các chương trình thử nghiệm vào. Không chỉ dừng lại ở một

máy ảo, tùy thuộc vào tài nguyên hệ thống còn lại, người dùng hoàn toàn có thể tạo

thêm nhiều máy ảo khác. Hiện nay, cách làm này thường được các dịch vụ cung cấp

hosting thực hiện để bán hosting cho từng khách hàng lưu trữ website. Đối với các dịch

vụ cung cấp hosting, ảo hóa không chỉ giúp họ giảm chi phí đầu tư phần cứng cho máy

tính, nó còn giảm chi phí thuê không gian đặt máy chủ.

Ở các hệ thống máy tính cần tính ổn định cao như ngân hàng, bệnh viện..., bằng việc

dùng máy ảo, người quản trị hệ thống có thể nhanh chóng thay thế một máy chủ khác

loại vào máy chủ đang bị hư mà không cần phải thiết lập lại các yếu tố về phần cứng.

Mạng ảo: Với những phần mềm ảo hóa chuyên dụng phục vụ cho môi trường

mạng máy tính, những người quản trị mạng hoặc các học viên đang theo học ngành

mạng máy tính có thể tạo ra các hệ thống mạng theo đúng mô hình thử nghiệm (nhiều



12



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

switch ảo, card mạng ảo, mạng đa tầng...) mà không cần phải đầu tư hay nhờ vả vào

các hệ thống mạng thật ở các công ty.

1.2.1 Hệ điều hành ảo

Đây là cái chúng ta hay thấy nhất. Ta có thể tạo ra nhiều máy ảo trên một chiếc

máy tính duy nhất và đặc biệt là có thể chạy song song cùng lúc 2 hệ điều hành. Có thể

là Mac chạy song song Windows, Win XP và Win 7, Win 7 và Win 8, Windows và Linux…

Việc chuyển đổi qua lại giữa 2 hệ điều hành cũng đơn giản giống như chuyển qua lại

giữa 2 cửa sổ trên máy tính, bạn cũng có thể chia sẻ dữ liệu giữa máy thực và máy ảo

với nhau hoàn toàn dễ dàng.

Để tạo máy ảo, ta cần có một phần mềm chuyên dụng. Có rất nhiều phần mềm

giúp ta tạo máy ảo, ví dụ như trên Win thì có VMware, VirtualBox, Virtual PC… Trên

Mac thì cũng có VMware Fusion và Parallels. Cách cài đặt cũng rất đơn giản, ví dụ như

VMware, bạn chỉ việc cài VMware vào máy tính, tải file ảnh của hệ điều hành thứ hai

về, sau đó làm theo hướng dẫn trong đó là OK.

Do nó cũng là một hệ điều hành (gần như hoàn chỉnh) nên máy ảo cũng cần có

CPU, RAM, ổ cứng cũng như các linh kiện phần cứng có liên quan. Ở đây máy ảo sẽ

dùng chung các phần cứng đó với máy tính của bạn. Nghĩa là giờ đây thay vì chỉ chạy

một hệ điều hành thì máy tính của bạn phải gồng mình lên để chạy đến 2 cái hệ điều

hành cùng lúc, lúc đó máy sẽ chạy ì ạch hơn. Vì vậy nếu cấu hình máy của bạn quá yếu

thì không nên dùng máy ảo quá nhiều. Thường khi tạo thêm máy ảo thì nó sẽ cắt ra

khoảng vài GB RAM dùng cho máy ảo đó, CPU dùng chung và ổ cứng cũng phải chia ra

thêm một khoảng kha khá để chứa hệ điều hành thứ 2 này.



13