[Cẩm nang Cloud] Ảo hóa phần cứng trong Điện toán Đám mây

Trong phần trước, chúng ta đã cùng tìm hiểu về khái niệm ảo hóa trong Điện toán Đám mây. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nghiên cứu kỹ hơn về ảo hóa phần cứng, một trong những loại hình ảo hóa. Cụ thể, chúng ta sẽ cùng đi qua cách thức hoạt động, lợi ích của các loại hình trong ảo hóa phần cứng.

Ảo hóa phần cứng là gì?

Ảo hóa có nghĩa là tạo ra một nền tảng ảo của một thứ gì đó - Có thể là phần cứng máy tính ảo, bộ nhớ ảo hoặc là mạng lưới máy tính ảo.

Ảo hóa phần cứng sẽ sử dụng các phần mềm giám sát máy ảo (Hypervisor). Với sự trợ giúp của các phần mềm giám sát máy ảo này, các phần mềm được nhúng vào thành một phần của phần cứng máy chủ. Công việc của Hypervisor là quản lý các tài nguyên phần cứng vật lý được chia sẻ giữa người tiêu dùng và nhà cung cấp.  

Ảo hóa phần cứng có thể được tạo ra bằng cách giải nén phần cứng vật lý, dưới sự trợ giúp của màn hình máy ảo (Virtual Machine Monitor - VMM).

Dưới đây là một số phần mở rộng quy trình giúp đẩy nhanh các hoạt động ảo hóa và tăng hiệu suất của các phần mềm giám sát máy ảo. Nếu sự ảo hóa này được thực hiện cho các nền tảng máy chủ thì nó được xem là Server Socialization.

Cách hoạt động của ảo hóa phần cứng trong Điện toán Đám mây

Các phần mềm giám sát máy ảo sẽ tạo ra một lớp trung gian nằm giữa phần cứng và phần mềm. Sau khi cài đặt một phần mềm giám sát máy ảo, các Virtual Representations sẽ diễn ra như bộ xử lý ảo.

Chúng ta sẽ không thể sử dụng các bộ xử lý vật lý sau khi cài đặt. Hiện nay, có một số phần mềm giám sát phổ biến như vSphere của VMware, được dựa trên ESXi và Hyper-V của Microsoft.

Trong hệ thống này, nhiều máy ảo có thể lưu trữ cùng một lúc, nhưng mỗi máy ảo đều phải nằm riêng lẻ với nhau một cách hợp lý. Điều này phải được thực hiện vì lý do bảo mật, tránh sự tấn công của các phần mềm độc hại hoặc các sự cố về máy ảo.

Giả sử nếu thực sự có sự cố xảy ra, thì các máy ảo khác sẽ không bị ảnh hưởng. Nếu bạn sử dụng nhiều máy ảo, hiệu quả của cả hệ thống sẽ được tăng lên và hiệu suất tổng thể sẽ tốt hơn.

Do đó, điều này dẫn đến thực tế là việc sử dụng nhiều máy ảo sẽ mang lại nhiều lợi ích và hỗ trợ hệ thống tốt hơn, trong khi giảm số lượng máy chủ sẽ giúp bạn tiết kiệm chi phí.

Các loại ảo hóa phần cứng

Có 3 loại ảo hóa phần cứng trong Điện toán Đám mây:

    - Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization)

    - Ảo hóa giả lập (Emulation Virtualization)

    - Ảo hóa song song (Para-Virtualization)

I. Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization)

Trong ảo hóa toàn phần, chúng ta hoàn toàn không cần bất kỳ sự sửa đổi nào để khởi chạy ứng dụng. Ngoài ra, kiến trúc phần cứng được mô phỏng hoàn toàn, giúp mang lại lợi ích cho phần mềm khách. Đây là một môi trường khá tương tự với hệ thống điều hành bên trong máy chủ.

Với sự hỗ trợ của ảo hóa toàn phần, các nhà quản trị có thể khởi chạy một thay đổi trong môi trường ảo đối với các đối tác vật lý (Physical Counterpart) của nó. Ngoài ra, các nhà quản trị cũng có thể kết hợp các hệ thống cũ với những hệ thống mới để mang lại hiệu quả cao hơn. Vì thế, chúng cần phải tương thích với hệ thống mới hơn.

II. Ảo hóa giả lập (Emulation Virtualization)

Bên trong ảo hóa giả lập, các phần cứng được mô phỏng bởi các máy ảo và chúng độc lập. Ở đây, các hệ điều hành khách không yêu cầu bất kì sửa đổi nào khác. Trong ảo hóa giả lập, phần cứng máy tính với vai trò hỗ trợ kiến trúc sẽ xây dựng và quản lý một máy ảo được ảo hóa hoàn toàn.

III. Ảo hóa song song (Para-Virtualization)

Bên trong ParaVirtualization, phần cứng sẽ không được mô phỏng và các phần mềm khách được chạy trên chính hệ thống riêng biệt của nó. Không cần thiết phải mô phỏng phần cứng, nhưng nó sử dụng một API để sửa đổi hệ điều hành khách.

Các phần mềm giám sát máy ảo (Hypervisor) sẽ cung cấp lệnh khác nhau, được gửi từ hệ điều hành đến phần mềm giám sát máy ảo, chúng được gọi là Hypercalls. Các siêu cuộc gọi này được sử dụng nhiều hơn để quản lý bộ nhớ.

Lợi ích của ảo hóa phần cứng

Và dưới đây là các lợi ích cần kể đến của ảo hóa phần cứng:

Lợi ích của ảo hóa phần cứng

I. Tiết kiệm

Các ảo hóa này tương thích với các ngành công nghiệp quy mô lớn cũng như quy mô nhỏ. Do phần lớn số tiền được chi trả cho phần cứng nên ảo hóa phần cứng giúp loại bỏ chi phí này và mang lại sự tiết kiệm ngân sách tốt nhất cho khách hàng. 

Ngoài ra, ảo hóa phần cứng còn làm tăng tuổi thọ của các phần cứng hiện có, giảm chi phí năng lượng tốt hơn.

II. Sao lưu và phục hồi dữ liệu hiệu quả

Vì các rủi ro bất ngờ có thể xảy đến bất kỳ lúc nào, ảnh hưởng đến sự an toàn dữ liệu của bạn. Nhưng với ảo hóa cần cứng, bạn có thể dễ dàng khôi phục dữ liệu với độ chính xác cao, trong khi không cần phải dùng đến nhiều nhân lực cũng như tài nguyên khác.

III. Tính hiệu quả cao

Ảo hóa phần cứng sẽ giúp nhân viên CNTT có thể dễ dàng cài đặt và bảo trì hơn (Vì chỉ cần bảo trì phần mềm thay vì bảo trì phần cứng). Lúc này, mọi thứ sẽ được thực hiện với sự trợ giúp của máy tính. Các chuyên gia máy tính sẽ thực hiện công việc này với hiệu quả cao hơn, ít thời gian chết (downtime) khôi phục nhanh hơn.

IV. Khắc phục thảm họa trong ảo hóa phần cứng

Trong Cloud, có trường hợp phải hoạt động liên tục, và phải có các kế hoạch khắc phục thảm họa (Disaster Recovery Plan), giúp đảm bảo đáp ứng được hiệu suất và sự duy trì ngay sau khi truy xuất dữ liệu.

Các kế hoạch khắc phục thảm họa trong ảo hóa phần cứng bao gồm cả phần cứng và phần mềm, và chúng có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau. 

V. Sao lưu băng (Tape Backup)

Trong phương pháp này, dữ liệu được lưu trữ bên ngoài và việc khôi phục dữ liệu có thể gây khó khăn và tốn thời gian. Nếu khách hàng đang khôi phục bản sao mới nhất của dữ liệu thì họ sẽ nhận được hầu hết các bản sao lưu. Phương pháp này luôn yêu cầu về thiết bị sao lưu và tài liệu lưu trữ liên tục.

VI. Nhân rộng tệp và ứng dụng

Ở đây, dữ liệu được sao chép trên các đĩa riêng biệt và phần mềm điều khiển UP (UP control software), yêu cầu sao chép các ứng dụng và file dữ liệu có thể được thực hiện cùng một phía. Phương pháp này về cơ bản được sử dụng cho các ứng dụng về kiểu cơ sở dữ liệu (Database-type applications).

VII. Dự phòng phần cứng và phần mềm

Phương pháp này cung cấp một ứng dụng phần cứng và phần mềm trùng lặp, được đặt ở 2 khu vực địa lý khác nhau. Nhờ vào đó, chúng sẽ giúp bảo vệ và khắc phục thảm họa cũng như mang lại giải pháp ảo hóa hiệu quả nhất.

Kết luận

Ảo hóa phần cứng hiện đang phát triển rất nhanh chóng và dần trở nên phổ biến trong các nền tảng máy chủ. Tính logic cơ bản đằng sau ảo hóa phần cứng là việc tích hợp nhiều dịch vụ nhỏ vào một máy chủ vật lý lớn để nó có thể sử dụng hiệu quả hơn và cung cấp dịch vụ một cách hiệu quả.

Ở đây, hệ điều hành chạy trên máy chủ vật lý được chuyển sang hệ điều hành chạy trên máy ảo. Hệ điều hành làm việc trên máy vẫn bao gồm bộ xử lý, bộ nhớ và nhiều thành phần khác của riêng nó. 

>> Xem tiếp: Bài 19: Ảo hoá phần mềm trong Điện toán đám mây

<< Xem lại: Bài 17: Tổng quan về ảo hoá trong Điện toán đám mây
 

Để tìm hiểu thêm về dịch vụ Cloud, vui lòng liên hệ đến Viettel IDC:

- Hotline: 1800.8088 (miễn phí cước gọi)

- Fanpage: https://www.facebook.com/viettelidc

- Website: https://viettelidc.com.vn

Viettel IDC – Nhà cung cấp dẫn đầu về giải pháp Trung tâm dữ liệu và Điện toán đám mây tại Việt Nam