Công nghệ ảo hóa trong điện toán đám mây: lợi ích, ứng dụng | BOMTECH

Ảo hóa là công nghệ tiên tiến nhất trong một loạt các cuộc cách mạng công nghệ nhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống, cho phép tăng hiệu suất làm việc của máy tính lên một cấp độ chưa từng có.

1. Công nghệ ảo hóa là gì?

Ảo hóa hệ thống (Virtualization) tức là tiến hành phân chia một máy chủ thành nhiều máy chủ ảo hoặc kết hợp nhiều máy chủ vật lý thành một máy chủ logic, đối với người sử dụng họ nhận biết và sử dụng các server ảo giống như một máy vật lý độc lập có đủ các tài nguyên cần thiết (bộ vi xử lý, bộ nhớ, kết nối mạng), trong khi các server ảo không hề có những tài nguyên độc lập như vậy, nó chỉ sử dụng tài nguyên được gán từ máy chủ vật lý. Ở đây, bản chất thứ nhất là các server ảo sử dụng tài nguyên của máy chủ vật lý, bản chất thứ hai là các server ảo có thể hoạt động như một server vật lý độc lập.

2. Lợi ích của công nghệ ảo hóa

Thông thường việc đầu tư cho một trung tâm công nghệ thông tin rất tốn kém. Chi phí mua các máy chủ cấu hình mạnh và các phần mềm bản quyền là rất đắt. Doanh nghiệp luôn luôn muốn cắt giảm và hạn chế tối đa các chi phí không cần thiết trong khi vẫn đáp ứng được năng suất và tính ổn định của hệ thống. Vậy nên việc ứng dụng ảo hóa trở thành nhu cầu cần thiết của bất kỳ doanh nghiệp nào dù lớn hay nhỏ. Thay vì mua 10 máy chủ cho 10 ứng dụng thì chỉ cần mua 1 hoặc 2 máy chủ có hỗ trợ ảo hóa cũng vẫn có thể chạy tốt 10 ứng dụng này. Điều này cho thấy sự khác biệt giữa hệ thống ảo hóa và không ảo hóa. 

Bên cạnh đó, việc ứng dụng ảo hóa còn đem lại những lợi ích sau:

– Quản lý đơn giản.

– Triển khai nhanh.

– Tiết kiệm chi phí.

– Phục hồi và lưu trữ hệ thống nhanh.

– Cân bằng tải và phân phối tài nguyên linh hoạt.

– Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục, hạn chế ngắt quãng.

3. Phân loại kiến trúc ảo hóa

Xét về kiến trúc hệ thống, các kiến trúc ảo hóa hệ thống máy chủ có thể ở các dạng chính là: Host-based, Hypervisor-based (còn gọi là bare mental hypervisor, được chia nhỏ làm hai loại là Monothic hypervisor và Microkernel hypervisor), Hybrid. Ngoài ra, tùy theo sản phẩm ảo hóa được triển khai (như VMWare, Microsoft HyperV, Citrix XEN Server) và mức độ ảo hóa cụ thể sẽ khác nhau.

3.1. Kiến trúc ảo hóa Hosted-based

Còn gọi là hosted hypervisor, kiến trúc này sử dụng một lớp hypervisor chạy trên nền tảng hệ điều hành, sử dụng các dịch vụ được hệ điều hành cung cấp để phân chia tài nguyên tới các máy ảo. Nếu ta xem hypervisor là một phần mềm riêng biệt, thì các hệ điều hành khách của máy ảo sẽ nằm trên lớp thứ ba so với phần cứng máy chủ.

Mô hình ảo hóa Hosted-based

Nhìn vào hình vẽ có thể thấy mô hình này được chia làm bốn lớp hoạt động như sau:

– Nền tảng phần cứng.

– Hệ điều hành Host.

– Hệ thống virtual machine monitor (hypervisor).

– Các ứng dụng máy ảo: sử dụng tài nguyên do hypervisor quản lý.

3.2. Kiến trúc ảo hóa Hypervisor-based

Trong mô hình này, ta thấy lớp phần mềm hypervisor chạy trực tiếp trên nền tảng phần cứng của máy chủ, không thông qua bất kỳ một hệ điều hành hay một nền tảng nào khác. Qua đó, các hypervisor này có khả năng điều khiển, kiểm soát phần cứng của máy chủ. Đồng thời nó cũng có khả năng quản lý các hệ điều hành chạy trên nó.

Kiến trúc Hypervisor-based

Một hệ thống ảo hóa máy chủ sử dụng nền tảng Bare – Mental hypervisor bao gồm ba lớp chính:

– Nền tảng phần cứng: bao gồm các thiết bị nhập xuất, thiết bị lưu trữ (Hdd, Ram), bộ vi xử lý CPU và các thiết bị khác (các thiết bị mạng, vi xử lý đồ họa, âm thanh).

– Lớp nền tảng ảo hóa: Virtual Machine Monitor thực hiện việc liên lạc trực tiếp với nền tảng phần cứng phía dưới, quản lý và phân phối tài nguyên cho các hệ điều hành khác nằm trên nó.

– Các ứng dụng máy ảo: các máy ảo này sẽ lấy tài nguyên từ phần cứng, thông qua sự cấp phát và quản lý của hypervisor.

3.3. Kiến trúc lai Hybrid

Hybrid là một kiểu ảo hóa mới hơn và có nhiều ưu điểm. Trong đó lớp ảo hóa hypervisor chạy song song với hệ điều hành máy chủ. Tuy nhiên, trong cấu trúc ảo hóa này, các máy chủ ảo vẫn phải đi qua hệ điều hành máy chủ để truy cập phần cứng nhưng khác biệt ở chỗ cả hệ điều hành máy chủ và các máy chủ ảo đều chạy trong chế độ hạt nhân.

Kiến trúc ảo hóa Hybrid

4. Công nghệ ảo hóa trong điện toán đám mây

Trong điện toán đám mây, một trong những vấn đề nền tảng và cơ bản nhất là tính ảo hóa (virtualization) của hạ tầng bên dưới. Trên Linux, các gói phần mềm nguồn mở cung cấp các giải pháp xây dựng các tầng IaaS (đôi khi là cả PaaS) đều đã được đóng gói kèm theo một công nghệ ảo hóa riêng biệt. Ví dụ: Nimbus với Xen (và cả KVM), OpenStack với KVM/QEMU, VMWare với VMWare Hypervisor, OpenVZ Linux Container với công nghệ OpenVZ… Điện toán đám mây và ảo hóa giúp tối ưu hóa tài nguyên về mặt sử dụng năng lượng, sử dụng theo yêu cầu và kèm theo khả năng mở rộng linh hoạt.

Ảo hóa là một phần không thể thiếu trong mọi đám mây dựa trên khả năng trừu tượng hóa và bao đóng. Ảo hóa cung cấp mức độ trừu tượng cần thiết như việc các tài nguyên tính toán, lưu trữ, tài nguyên mạng được đồng nhất thành kho tài nguyên để cấp phát theo nhu cầu. Ảo hóa cung cấp tính bao đóng vì mọi thao tác cài đặt cập nhật trên nguồn tài nguyên ảo hóa chỉ diễn ra trong phạm vi máy ảo mà không ảnh hưởng hay tác động tới các máy ảo khác, tài nguyên khác không được cấp phát.

Công nghệ điện toán đám mây dựa mạnh mẽ vào công nghệ ảo hóa vì các nhân tố sau đây:

– Nhiều ứng dụng có thể chạy trên cùng một server, tài nguyên có thể được sử dụng hiệu quả hơn.

– Khả năng cấu hình cao: Nhiều ứng dụng yêu cầu tài nguyên khác nhau như số lượng core, dung lượng bộ nhớ. Việc cấu hình này khó thực hiện được ở mức độ phần cứng nhưng dễ dàng trong ảo hóa. Ví dụ VMWare.

– Khả năng sẵn sàng của ứng dụng cao: Ảo hóa cung cấp khả năng phục hồi nhanh sau những hư hỏng cũng như khả năng nâng cấp mà không gây ngắt quãng quá trình sử dụng dịch vụ của người dùng.

– Khả năng đáp ứng cao: Ảo hóa cung cấp các cơ chế theo dõi và bảo trì tài nguyên một cách tự động, một số tài nguyên về dữ liệu thông thường có thể được lưu trữ và cho phép dùng lại.

5. Ứng dụng ảo hóa trong điện toán đám mây

Mục đích ảo hóa máy chủ trong công nghệ điện toán của doanh nghiệp:

– Tiết kiệm được chi phí đầu tư, chi phí duy trì hệ thống.

– Tiết kiệm không gian đặt máy chủ và năng lượng tiêu thụ.

– Giảm thời gian khôi phục sự cố.

– Tạo lập được môi trường kiểm tra chạy thử ứng dụng mà không cần đầu tư thêm hệ thống mới.

– Dễ dàng trong việc mở rộng hệ thống.

– Tạo lập sự tương thích đối với việc sử dụng các chương trình cũ.

Xét ví dụ sau, một bài toán đưa ra cho doanh nghiệp khi họ cần thêm tài nguyên điện toán mới:

a. Lựa chọn 1:

– Đầu tư và mở rộng cơ sở hạ tầng của tổ chức.

– Thường xuyên bổ sung thêm máy chủ, thiết bị lưu trữ và kết nối. 

b. Lựa chọn 2:

– Tập trung hóa và ảo hóa các tài nguyên hiện có.

– Nâng cao mức độ sử dụng tài nguyên vượt qua những hạn chế vật lý.

c. Lựa chọn 3:

– Sử dụng cơ sở hạ tầng điện toán đám mây.

– Mở rộng ảo hóa vượt khỏi phạm vi trung tâm dữ liệu doanh nghiệp.

– Thuê các tài nguyên điện toán từ các dịch vụ đám mây.

– Trả tiền theo mức độ sử dụng.

6. Các bước áp dụng công nghệ ảo hóa trong đám mây

Doanh nghiệp 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. Do đó 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.

– Bước tiếp nhận yêu cầu: ghi nhận lại các thông tin chi tiết về yêu cầu hỗ trợ như: loại yêu cầu, thông tin khách hàng hoặc người yêu cầu, hình thức tiếp nhận (điện thoại, email, chat…).

– Bước phân công người xử lý: Người tiếp nhận có thể trực tiếp xử lý hoặc chuyển cho các bộ phận chức năng xử lý yêu cầu hỗ trợ. Đối với các yêu cầu đơn giản, người xử lý có thể xử lý và nhập thông tin phản hồi trực tiếp cho yêu cầu. Đối với các yêu cầu phức tạp đòi hỏi nhiều người tham gia xử lý, có thể sử dụng phân hệ quản lý công việc để tiến hành phân công công việc và theo dõi kết quả thực hiện qua hệ thống báo cáo ngày.

– Bước quản lý kho tri thức (knowledge base): Quản lý các giải pháp xử lý các tình huống sẵn có để người tiếp nhận, xử lý có thể tìm kiếm và trả lời ngay cho các tình huống đã có trên hệ thống cũng như cập nhật giải pháp cho các tình huống đặc trưng vừa xử lý vào kho tri thức chung.

Ví dụ về dịch vụ ứng dụng trên nền tảng hạ tầng ảo hóa đám mây – ứng dụng CloudOffice:

Quản lý công việc:

– Giao việc, lập kế hoạch thực hiện. 

– Báo cáo công việc, theo dõi tiến độ và mức độ hoàn thành công việc.

– Danh sách nhân viên chưa báo cáo.

– Lịch làm việc.

Quản lý Hành chính: Quản lý công văn giấy tờ; Quản lý tài nguyên, tài sản; Quản lý văn phòng phẩm, công cụ dụng cụ; Quản lý chấm công, báo cáo ngày; Quản lý tài liệu dùng chung; Quản lý tin tức nội bộ; Quản lý ngày làm việc; Quản lý thời gian làm việc, nghỉ phép.

CloudHelpdesk – Hỗ trợ khách hàng: Hệ thống cung cấp các tính năng hỗ trợ khách hàng, tiếp nhận và xử lý các vấn đề liên quan đến dịch vụ chăm sóc khách hàng tại các tổ chức, doanh nghiệp. Kiểm soát chặt chẽ quy trình hỗ trợ khách hàng. Qua đó sẽ không còn hiện tượng bỏ quên, không xử lý kịp thời các yêu cầu hỗ trợ, nâng cao năng suất làm việc của nhân viên hỗ trợ khách hàng. Tổng hợp đánh giá được chất lượng sản phẩm, dịch vụ của doanh nghiệp.

CloudHRM – Quản lý nhân sự: Cung cấp các tính năng quản lý xuyên suốt các thông tin về cán bộ từ khi bắt đầu tuyển dụng cho đến khi kết thúc quá trình làm việc. Quy trình quản lý xuyên suốt qua đó đánh giá được đúng năng lực nhân viên, kịp thời ban hành các chính sách thúc đẩy nhân lực phát triển.

Các chức năng của CloudHRM: Quản lý đợt đánh giá, Đánh giá, Tổng hợp báo cáo, Quản lý tuyển dụng, Quản lý hồ sơ, Quản lý hợp đồng, Quản lý nhân viên, Quản lý nhóm nhân viên, Quản lý đào tạo.

CloudAccounting – Quản lý tài chính kế toán: Cung cấp các tính năng phục vụ các nghiệp vụ tài chính kế toán của tổ chức, doanh nghiệp, cập nhật các chế độ tài chính kế toán mới nhất, các quy trình nghiệp vụ kế toán tự động giúp nâng cao hiệu quả bộ phận tài chính kế toán của doanh nghiệp, quy trình quản lý tập trung giúp lãnh đạo kiểm soát được tình hình tài chính, các luồng tiền, công nợ của doanh nghiệp.

Các chức năng chính của CloudAccounting: Quản lý tạm ứng, Quản lý tiền mặt, tiền gửi ngân hàng, Quản lý bán hàng, Quản lý mua hàng Quản lý lương, Quản lý kho, Quản lý thuế, Quản lý tài sản.

Kết luận:

Về cơ bản, mô hình ảo hóa đám mây trong doanh nghiệp đã được đề ra có tính khả thi và đáp ứng được các yêu cầu như:

– Vận dụng lý thuyết về công nghệ ảo hóa: Raid, San, High Availability và những công nghệ liên quan có chức năng hỗ trợ để áp dụng cho doanh nghiệp của mình.

– Vận dụng được các thành phần, cấu trúc và chức năng từng phần của hệ thống ảo hóa. Triển khai mô hình ảo hóa máy chủ có các lợi ích khi ứng dụng mô hình ảo hóa vào trong thực tế như tiết kiệm chi phí, tăng hiệu suất, dễ quản lý.