1 Công nghệ máy ảo

Tìm hiểu công nghệ ảo hóa



Công nghệ máy ảo phục vụ cho nhiều mục đích phong phú. Công nghệ này cho

phép hợp nhất phần cứng bởi vì nhiều hệ điều hành có thể cùng chạy trên một máy

tính. Những ứng dụng then chốt của công nghệ máy ảo bao gồm khả năng tích hợp

chéo giữa các nền tảng và các khả năng dưới đây:

+ Hợp nhất máy chủ: Nếu nhiều máy chủ vận hành ứng dụng mà chỉ tiêu thụ một phần

nhỏ tài nguyên sẵn có, thì công nghệ máy ảo có thể được sử dụng để cho phép nhiều

ứng dụng chạy song song trên một máy chủ duy nhất, ngay cả khi các ứng dụng này

cần tới những phiên bản hệ điều hành hay middleware khác nhau.

+ Hợp nhất cho các môi trường triển khai và thử nghiệm: Mỗi máy ảo đóng vai trò như

một môi trường riêng, điều này sẽ giảm bớt rủi ro và tạo điều kiện để các chuyên gia

phát triển nhanh chóng tái xây dựng các cấu hình hệ điều hành khác nhau hoặc so

sánh các phiên bản ứng dụng được thiết kế cho các hệ điều hành khác nhau. Ngoài ra,

chuyên gia phát triển cũng có thể kiểm tra các phiên bản phát triển sớm của một ứng

dụng trong một máy ảo mà không sợ làm mất đi tính ổn định của hệ thống đối với

những người dùng khác.

+ Re-hosting ứng dụng riêng: Các hệ điều hành và ứng dụng riêng có thể chạy trên

phần cứng mới cùng với những hệ điều hành và ứng dụng được đưa ra gần đây hơn.

+ Đơn giản hóa kế hoạch đối phó và khôi phục thảm họa: Công nghệ máy ảo có thể

được sử dụng như một phần của kế hoạch phòng chống và khôi phục sau thảm họa. Kế

hoạch như vậy thường yêu cầu ứng dụng phải có khả năng di động, linh hoạt trên khắp

các nền tảng phần cứng.

+ Chuyển tới một trung tâm dữ liệu động: Giờ đây, Hyper- V, cùng với những giải pháp

quản lý hệ thống, giúp bạn tạo ra một môi trường CNTT năng động. Môi trường này

không chỉ cho phép bạn phản ứng lại các sự cố một cách hiệu quả hơn mà còn xây

dựng một giải pháp quản lý CNTT có khả năng tự quản lý và có tính chất phòng trừ.

21



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

2.2 Công nghệ Raid

2.2.1 Khái niệm Raid

RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent Disks. Ban đầu, RAID

được sử dụng như một giải pháp phòng hộ vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa

cứng cùng lúc. Về sau, RAID đã có nhiều biến thể cho phép không chỉ đảm bảo an toàn

dữ liệu mà còn giúp gia tăng đáng kể tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa cứng

2.2.2 Lịch sử ra đời và phát triển của Raid

Lần đầu tiên RAID được phát triển năm 1987 tại trường Đại học California ở

Berkeley với những đặcđiểm chỉ ghép các phần đĩa cứng nhỏ hơn thông qua phần mềm

để tạo ra một hệ thống đĩa dung lưng lớn hơn thay thế cho các ổ cứng dung lượng lớn

giá đắt thời bấy giờ.

Mặc dù hiện nay không tồn tại nữa, nhưng Hội đồng tư vấn phát triển RAID

(RAID Advisory Board: Viết tắt là RAB) đã ra thành lập tháng 7 năm 1992 để định

hướng, lập ra các tiêu chuẩn, định dạng cho RAID. RAB đã phân ra các loại cấp độ

RAID (tôi dịch từ từ: level), các tiêu chuẩn phần cứng sử dụng RAID. RAB đã phân ra 7

loại cấp độ RAID từ cấp độ 0 đến cấp độ 6. Cấp độ ở đây không được hiểu rằng cứ cấp

độ cao là cao cấp hoặc là "đời sau", mà chúng chỉ phân biệt rằng giữa loại RAID này và

loại RAID khác, (nhưng lại được sử dụng để giải thích giữa các loại với nhau).

2.3.3 Các chuẩn Raid

2.2.3.1 Chuẩn Striping

Trong một dãy gồm nhiều ổ đĩa, có thể tăng tốc độ truy cập lên mức tối đa bằng

cách ghi song song dữ liệu trên các ổ đĩa này. Theo đó, dung lượng ổ đĩa sẽ được chia

thành nhiều phần nhỏ (strip). Dữ liệu sẽ được ghi trên các strip của từng ổ đĩa.

Ví dụ: trong trường hợp ghi một tập tin lên đĩa cứng, thay vì phương pháp cổ

điển, kỹ thuật Striping sẽ chia nhỏ tệp này ra rồi ghi mỗi phần của tệp lên một ổ cứng

trong dãy một cách đồng thời. Theo cách này, khi đọc dữ liệu, bộ điều khiển cũng sẽ đọc

cùng lúc trên tất cả các ổ đĩa, hệ quả là hiệu năng của hệ thống lưu trữ sẽ được nâng

cao lên rất nhiềtùy thuộc vào số ổ đĩa trong dãy.

Striping có thể thực hiện ở cấp độ các byte, hoặc ở cấp độ các block dữ liệu. Ở

cấp độ byte được sử dụng trong RAID 3, tập tin sẽ được chia thành từng gói nhỏ có

kích thước một byte, và bộ điều khiển sẽ ghi từng byte này lên các ổ đĩa. Trái lại, trong

cấp độ block, tùy theo kích thước block mà các phần của tập tin được chia nhỏ sẽ được

lưu.

22



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

2.2.3.2 Chuẩn Duplexing

Là một chuẩn mở rộng của Mirroring, Duplexing có những nét tương tự về mặt

công nghệ như chuẩn ánh xạ đề cập ở trên. Dữ liệu cũng được ghi như nhau trên hai ổ

đĩa. Tuy nhiên có một điểm khác biệt ở đây là Duplexing không chỉ “nhân đôi” dữ liệu

mà thậm chí còn “nhân đôi” cả yêu cầu về phần cứng. Cụ thể, cần tới hai bộ điều khiển

RAID để kết nối hai ổ đĩa dùng trong Duplexing (mỗi ổ đĩa sẽ kết nối tới một bộ điều

khiển).

Duplexing mang tính bảo mật cao hơn Mirroring một bậc, vì có khả năng hạn

chế những hư hỏng từ bộ phận điều khiển.

2.2.3.3 Chuẩn Parity Raid

Bên cạnh Mirroring,Parity là một phương pháp khác để bảo vệ an toàn cho dữ

liệu là sử dụng các thông tin mang tính “chẵn lẻ” đặc biệt gọi là Parity Information

được tính toán thực tế từ giá trị của dữ liệu.

Khái niệm “chẵn lẻ” được sử dụng trong cơ chế chống lỗi của bộ nhớ truy xuất

ngẫu nhiên (RAM) máy tính. “Parity” của công nghệ RAID cũng có rất nhiều điểm

tương đồng với thuật ngữ trên trong công nghệ bộ nhớ. Nguyên tắc hoạt động của

Parity như sau:Từ các khối dữ liệu X0,X1,X2,…,Xn ,bộ điều khiển sẽ tính toán ra khối Y

mang tính chẵn lẻ của các khối dữ liệu X và lưu trữ nó bằng phép OR hoặc XOR bit.Nếu

mất bất kỳ gói dữ liệu Xk nào , bộ điều khiển sẽ khôi phục lại nó dựa trên các tính toán

từ gói Xi (i <> k) và Y, bất chấp gói bị mất vì lý do gì.

2.2.4 Các Loại Raid

2.2.4.1 Raid level 0

Đây là dạng RAID đang được người dùng ưa thích do khả năng nâng cao hiệu

suất trao đổi dữ liệu của đĩa cứng. Đòi hỏi tối thiểu hai đĩa cứng, RAID 0 cho phép máy

tính ghi dữ liệu lên chúng theo một phương thức đặc biệt được gọi là Striping. Ví dụ

bạn có 8 đoạn dữ liệu được đánh số từ 1 đến 8, các đoạn đánh số lẻ (1,3,5,7) sẽ được

ghi lên đĩa cứng đầu tiên và các đoạn đánh số chẵn (2,4,6,8) sẽ được ghi lên đĩa thứ

hai. Để đơn giản hơn, bạn có thể hình dung mình có 100MB dữ liệu và thay vì dồn

100MB vào một đĩa cứng duy nhất, RAID 0 sẽ giúp dồn 50MB vào mỗi đĩa cứng riêng

giúp giảm một nửa thời gian làm việc theo lý thuyết. Từ đó bạn có thể dễ dàng suy ra

nếu có 4, 8 hay nhiều đĩa cứng hơn nữa thì tốc độ sẽ càng cao hơn. Tuy nghe có vẻ hấp

dẫn nhưng trên thực tế, RAID 0 vẫn ẩn chứa nguy cơ mất dữ liệu. Nguyên nhân chính

lại nằm ở cách ghi thông tin xé lẻ vì như vậy dữ liệu không nằm hoàn toàn ở một đĩa

23



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

cứng nào và mỗi khi cần truy xuất thông tin (ví dụ một file nào đó), máy tính sẽ phải

tổng hợp từ các đĩa cứng. Nếu một đĩa cứng gặp trục trặc thì thông tin (file) đó coi như

không thể đọc được và mất luôn. Thật may mắn là với công nghệ hiện đại, sản phẩm

phần cứng khá bền nên những trường hợp mất dữ liệu như vậy xảy ra không nhiều.

Có thể thấy RAID 0 thực sự thích hợp cho những người dùng cần truy cập nhanh

khối lượng dữ liệu lớn, ví dụ các game thủ hoặc những người chuyên làm đồ hoạ, video

số.

2.2.4.2 Raid level 1

Đây là dạng RAID cơ bản nhất có khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu. Cũng giống

như RAID 0, RAID 1 đòi hỏi ít nhất hai đĩa cứng để làm việc. Dữ liệu được ghi vào 2 ổ

giống hệt nhau (Mirroring). Trong trường hợp một ổ bị trục trặc, ổ còn lại sẽ tiếp tục

hoạt động bình thường. Bạn có thể thay thế ổ đĩa bị hỏng mà không phải lo lắng đến

vấn đề thông tin thất lạc. Đối với RAID 1, hiệu năng không phải là yếu tố hàng đầu nên

chẳng có gì ngạc nhiên nếu nó không phải là lựa chọn số một cho những người say mê

tốc độ. Tuy nhiên đối với những nhà quản trị mạng hoặc những ai phải quản lý nhiều

thông tin quan trọng thì hệ thống RAID 1 là thứ không thể thiếu. Dung lượng cuối cùng

của hệ thống RAID 1 bằng dung lượng của ổ đơn (hai ổ 80GB chạy RAID 1 sẽ cho hệ

thống nhìn thấy duy nhất một ổ RAID 80GB).

2.2.4.3 Raid level 5

Đây có lẽ là dạng RAID mạnh mẽ nhất cho người dùng văn phòng và gia đình

với 3 hoặc 5 đĩa cứng riêng biệt. Dữ liệu và bản sao lưu được chia lên tất cả các ổ cứng.

Nguyên tắc này khá rối rắm. Chúng ta quay trở lại ví dụ về 8 đoạn dữ liệu (1-8) và giờ

đây là 3 ổ đĩa cứng. Đoạn dữ liệu số 1 và số 2 sẽ được ghi vào ổ đĩa 1 và 2 riêng rẽ,

đoạn sao lưu của chúng được ghi vào ổ cứng 3. Đoạn số 3 và 4 được ghi vào ổ 1 và 3

với đoạn sao lưu tương ứng ghi vào ổ đĩa 2. Đoạn số 5, 6 ghi vào ổ đĩa 2 và 3, còn đoạn

sao lưu được ghi vào ổ đĩa 1 và sau đó trình tự này lặp lại, đoạn số 7,8 được ghi vào ổ

1, 2 và đoạn sao lưu ghi vào ổ 3 như ban đầu. Như vậy RAID 5 vừa đảm bảo tốc độ có

cải thiện, vừa giữ được tính an toàn cao. Dung lượng đĩa cứng cuối cùng bằng tổng

dung lượng đĩa sử dụng trừ đi một ổ. Tức là nếu bạn dùng 3 ổ 80GB thì dung lượng

cuối cùng sẽ là 160GB.

2.2.4.4 Raid level 1-0

Có bao giờ bạn ao ước một hệ thống lưu trữ nhanh nhẹn như RAID 0, an toàn

như RAID 1 hay chưa? Chắc chắn là có và hiển nhiên ước muốn đó không chỉ của riêng

bạn. Chính vì thế mà hệ thống RAID kết hợp 0+1 đã ra đời, tổng hợp ưu điểm của cả hai

24



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

“đàn anh”. Tuy nhiên chi phí cho một hệ thống kiểu này khá đắt, bạn sẽ cần tối thiểu 4

đĩa cứng để chạy RAID 0+1. Dữ liệu sẽ được ghi đồng thời lên 4 đĩa cứng với 2 ổ dạng

Striping tăng tốc và 2 ổ dạng Mirroring sao lưu. 4 ổ đĩa này phải giống hệt nhau và khi

đưa vào hệ thống RAID 0+1, dung lượng cuối cùng sẽ bằng ½ tổng dung lượng 4 ổ, ví

dụ bạn chạy 4 ổ 80GB thì lượng dữ liệu “thấy được” là (4*80)/2 = 160GB.

2.3 Công nghệ lưu trữ mạng Sans

2.3.1 Định nghĩa Sans

Lưu trữ mạng có thể được hiểu như một phương pháp truy cập dữ liệu ứng

dụng trên nền tảng mạng mà quá trình truyền dữ liệu trên mạng tương tự như quá

trình truyền dữ liệu từ các thiết bị quen thuộc trên máy chủ như Disks Drivers như ATA,

SCSI.

Trong một mạng lưu trữ, một máy chủ sử dụng một yêu cầu cho một gói dữ liệu

cụ thể hay một dữ liệu cụ thể, từ một đĩa lưu trữ và các yêu cầu được đáp ứng. Phương

pháp này được biết là block storage. Các thiết bị được làm việc như một thiết bị lưu trữ

bên trong máy chủ và được truy cập một cách bình thường thông qua các yêu cầu cụ

thể và quá trình đáp ứng bằng cách gửi các yêu cầu và nhận được trên môi trường

mạng mà thôi.

Theo truyền thống phương pháp truy cập vào file như SMB/CIFS hay NFS, một

máy chủ sử dụng các yêu cầu cho một file như một thành phần của hệ thống file trên

máy, và được quản lý bình thường với máy chủ. Quá trình điều khiển đó được quyết

định từ tầng vật lý của dữ liệu, truy cập vào nó như một ổ đĩa bên trong máy chủ và

được điều khiển và sử dụng trực tiếp trên máy chủ. Chỉ khác một điều dữ liệu bình

thường thông qua hệ thống bus còn SAN dựa trên nền mạng.

Các hệ thống lưu trữ mạng sử dụng giao thức SCSI cho quá trình truyền dữ liệu

từ máy chủ đến các thiết bị lưu trữ, không thông qua các Bus hệ thống. Cụ thể tầng vật

lý của SAN được sử dụng dựa trên các cổng quang để truyền dữ liệu: 1 Gbit Fiber

Channel, 2Gbit Fiber Channel, 4Gbit Fiber Channel, và 1Gbit iSCSI. Giao thức SCSI thông

tin được vận truyển trên một giao thức thấp dựa trên quá trình mapping layer. Hầu

hết các hệ thống SANs hiện hay đều sử dụng SCSI dựa trên hệ thống cáp quang để

truyền dữ liệu và quá trình chuyển đội (mapping layer) từ SCSI qua cáp quang và máy

chủ vẫn hiểu như SCSI là (SCSI over Fiber Channel) và FCP được coi là một chuẩn trong

quá trình chuyển đổi đó. iSCSI là một dạng truyển đổi tương tự với phương pháp thiết

kế mang các thông tin SCSI trên nền IP.



25



Tìm hiểu công nghệ ảo hóa

2.3.2 Lợi ích của Sans

Dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thông

qua quá trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị

như máy chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có. Ứng dụng cho các hệ thống Data centrer

và các Cluster. Và mỗi thiết bị lưu trữ trong mạng SAN được quản lý bởi một máy chủ

cụ thể. Trong quá trình quản lý của SAN sử dụng Network Attached Storage (NAS) cho

phép nhiều máy tính truy cập vào cùng một file trên một mạng. Và ngày nay có thể tích

hợp giữa SAN và NAS tạo nên một hệ thống lưu trữ thông tin hoàn thiện.

SANs được thiết kế dễ dàng cho tận dụng các tính năng lưu trữ, cho phép nhiều máy

chủ cùng chia sẻ một thiết bị lưu trữ.

Một ứng dụng khác của SAN là khả năng cho phép máy tính khởi động trực tiếp

từ SAN mà chúng quản lý. Điều này cho phép dễ dàng thay các máy chủ bị lỗi khi đang

sử dụng và có thể cấu hình lại cho phép thay đổi hay nâng cấp máy chủ một cách dễ

dàng và dữ liệu không hề ảnh hưởng khi máy chủ bị lỗi. Và quá trình đó có thể chỉ cần

nửa giờ để có một hệ thống Data Centers. Và được thiết kế với tốc độ truyền dữ liệu

cực lớn và độ an toàn của hệ thống được coi là vấn đề hàng đầu.

SAN cung cấp giải pháp khôi phục dữ liệu một cách nhanh chóng bằng cách

thêm và các thiết bị lưu trữ và có khả năng khôi phục cực nhanh dữ liệu khi một thiết

bị lưu trữ bị lỗi hay không truy cập được (secondary aray).

2.3.3 Các loại Sans

SANs được xây dựng với thiết kế dành riêng cho việc lưu trữ và truyền thông tin.

Nó cung cấp khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lớn với độ an toàn cao hơn các giao

thức khác như NAS.

Hầu hết các công nghệ SAN là mạng cáp quang (Fiber Channel Networking) với

các thiết bị lưu trữ sử dụng các ổ địa SCSI. Một dạng cụ thể là FiBre Channel SAN được

xây dựng bởi Fibre Channel Switch được kết nối tới các thiết bị thông qua hệ thống cab

quang. Ngày nay hầu hết các hệ thống SAN đều sử dụng giải pháp định tuyến Fibre

Channel, và mang lại khả năng mở rộng lớn cho cấu trúc SAN cho phép kết hợp các hệ

thống SAN lại với nhau. Tuy nhiên hầu hết quá trình đó đều với mục đích dữ liệu tập

trung và truyền với tốc độ cực cao với khoảng cách xa hơn thông tầng vật lý là cáp

quang, switch quang.

Một dạng khác của SAN là sử dụng giao thức iSCSI nó sử dụng giao thức SCSI

trên nền tảng TCP/IP. Trong dạng này, các switch tương tự như Ethernet Switchs.

Chuẩn iSCSI được giới thiệu năm 2003 và được triển khai rộng lớn trong quá trình lưu

26