Ảo hóa (Virtualization) là gì? Lợi ích của công nghệ ảo hóa máy chủ

Cloud Server

Sa Phạm

2666

07-06-2024

Công nghệ ảo hóa, VP,… là những cụm từ quen thuộc trong thời đại công nghệ số hiện nay. Vậy thực chất công nghệ ảo hóa là gì? Ưu điểm của công nghệ này là gì? Bizfly Cloud sẽ chia sẻ thêm thông tin chi tiết để bạn đọc có thể hiểu hơn về công nghệ này.

Ảo hóa là gì?

Ảo hóa là quá trình tạo ra phiên bản ảo của một tài nguyên nào đó, chẳng hạn như máy chủ, thiết bị lưu trữ, tài nguyên, hoặc thậm chí cả hệ điều hành. Công nghệ này sử dụng phần mềm mô phỏng chức năng phần cứng để tạo ra hệ thống ảo. Việc này cho phép doanh nghiệp vận hành cùng lúc nhiều hệ điều hành, ứng dụng và hệ thống ảo trên một máy chủ duy nhất.

Công nghệ ảo hóa giúp chạy được nhiều khối lượng công việc cùng lúc như các máy ảo chỉ trên một máy tính duy nhất. Mỗi máy ảo được tạo ra bằng phần mềm, giống như một máy tính vật lý, chạy hệ điều hành và chứa các ứng dụng. Mỗi máy ảo đều có phần cứng riêng, gốm có CPU, bộ nhớ, đĩa cứng, card mạng ảo giống như một phần cứng cho hệ điều hành và ứng dụng.

Thuật ngữ ảo hóa đã trở thành một phần của các công nghệ máy tính, bao gồm:

• Ảo hóa mạng (Network virtualization) là phương pháp kết hợp các tài nguyên sẵn có trong mạng bằng cách chia băng thông sẵn có thành các kênh, mỗi kênh độc lập với các kênh khác và mỗi kênh có thể được gán (hoặc gán lại) cho một máy chủ hoặc thiết bị cụ thể theo thời gian thực. Ý tưởng chính của Network virtualization là ảo hóa ngụy trang sự phức tạp thực sự của mạng bằng cách tách nó thành các phần có thể quản lý được, giống như ổ cứng được phân đoạn, giúp dễ dàng quản lý các tệp hơn.
• Ảo hóa lưu trữ (Storage virtualization) là tổng hợp physical storage từ nhiều thiết bị lưu trữ mạng vào chỉ một thiết bị lưu trữ được quản lý từ bảng điều khiển trung tâm. Storage virtualization thường được sử dụng trong các mạng lưu trữ (SAN).
• Ảo hóa máy chủ (Server virtualization) là ảo hóa tài nguyên máy chủ (bao gồm số và danh tính của máy chủ vật lý, bộ xử lý và hệ điều hành) từ người dùng máy chủ. Mục đích là để người dùng không phải hiểu và quản lý các chi tiết phức tạp của tài nguyên máy chủ.

• Ảo hóa dữ liệu liên quan đến việc trừu tượng hóa các chi tiết kỹ thuật truyền thống của dữ liệu và quản lý dữ liệu như vị trí, định dạng hoặc hiệu suất. Từ đó hỗ trợ quyền truy cập rộng hơn và khả năng phục hồi cao hơn, nhằm phục vụ nhu cầu kinh doanh của từng doanh nghiệp.

• Ảo hoá máy tính để bàn là loại ảo hóa tải máy trạm thay vì máy chủ. Người dùng có thể truy cập vào máy tính để bàn từ bất kỳ vị trí nào bằng cách sử dụng một thin client (máy tính có cấu hình tối thiểu) tại bàn làm việc. Do máy trạm chạy trong máy chủ trung tâm dữ liệu, việc truy cập sẽ trở nên an toàn mà không gặp phải rủi ro khai phá dữ liệu.

• Ảo hóa ứng dụng là dạng ảo hóa cho phép tách rời lớp ứng dụng khỏi hệ điều hành và phân phối lại phù hợp với nhu cầu của người dùng. Nói cách khác, ứng dụng có thể chạy ở dạng đóng gói mà không bị phụ thuộc vào hệ điều hành bên dưới. Điều này có nghĩa là ứng dụng Windows có thể chạy được trên hệ điều hành Linux và ngược lại, ngoại trừ việc gia tăng mức độ cô lập.

Ưu điểm khi dùng ảo hóa

Sử dụng môi trường ảo hóa đem đến những ưu điểm sau đây:

• Mức giá rẻ: Khi sử dụng ảo hóa, người dùng sẽ giảm tối đa số lượng máy chủ phần cứng trong một trung tâm dữ liệu hoặc một công ty. Từ đó giảm thiểu tối đa chi phí phải mua phần cứng số lượng lớn.
• Khả năng khôi phục: Trong môi trường ảo hóa việc khôi phục là vô cùng đơn giản. Snapshots cho phép máy chủ được phục hồi, sao lưu đơn giản và liên tục cập nhật dữ liệu. Kể cả trong trường hợp khẩn cấp xảy ra, chỉ trong vài phút ảo hóa sẽ di chuyển tới vị trí mới.
• Sao lưu dễ dàng: Trên máy ảo và máy chủ ảo, các sao lưu đều có thể thực hiện dễ dàng. Nhiệm vụ của Snapshots là tự động thực hiện cả ngày để dữ liệu liên tục được cập nhật.
• Kiểm tra đơn giản: Trong môi trường ảo, quá trình kiểm tra diễn ra đơn giản. Kể cả khi có sai lầm lớn xảy ra thì việc kiểm tra cũng vẫn được tiếp tục. Nhiều trường hợp chỉ cần quay lại snapshots bước trước đó và kiểm tra.
• Tối ưu năng suất: Khi sử dụng ít tài nguyên vật lý giúp người dùng dễ dàng quản lý và bảo trì máy chủ hơn. Nếu ở môi trường thực, việc làm này có thể mất vài ngày nhưng ở trong môi trường ảo nó chỉ diễn ra trong ít phút.

Lợi ích chính của ảo hóa máy chủ

Có rất nhiều lợi ích cho một tổ chức hoặc doanh nghiệp CNTT khi lựa chọn thực hiện ảo hoá máy chủ.

1. Tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường (go green)

Di chuyển các máy chủ vật lý thành các máy ảo và hợp nhất chúng vào số lượng ít các máy chủ vật lý hơn sẽ giúp bạn giảm chi phí điện và chi phí làm mát hàng tháng trong data center.

2. Máy chủ hoạt động nhanh hơn

Ảo hóa máy chủ cho phép khả năng mở rộng hoặc thu hẹp quy mô trong quá trình triển khai hệ thống tại thời điểm có nhu cầu. Bạn có thể nhanh chóng sao chép một gold image, master template hoặc máy ảo hiện có để khởi chạy một server trong vòng chỉ vài phút.

3. Tăng uptime

Hầu hết các nền tảng ảo hóa máy chủ hiện cung cấp một số tính năng nâng cao mà máy chủ vật lý không có, giúp cải thiện tính liên tục của doanh nghiệp và tăng uptime. Mặc dù tên các tính năng của nhà cung cấp có thể khác nhau, nhưng chúng thường là các tính năng sau đây: live migration, storage migration, fault tolerance, high availability, và distributed resource scheduling. 

Những công nghệ cung cấp khả năng phục hồi nhanh chóng từ các sự cố cúp điện không có kế hoạch. Khả năng di chuyển một máy ảo từ máy chủ này sang máy chủ khác nhanh chóng và dễ dàng có lẽ là một trong những lợi ích lớn nhất của ảo hóa, giúp ảo hóa được sử dụng rộng rãi. Khi công nghệ tiếp tục phát triển đến mức có thể thực hiện di chuyển đường dài (long-distance migration), chẳng hạn như có thể di chuyển máy ảo từ trung tâm dữ liệu này sang trung tâm dữ liệu khác bất kể độ trễ mạng.

4. Cải thiện disaster recovery

Virtualization cung cấp cho tổ chức ba thành phần quan trọng trong việc xây dựng một giải pháp khắc phục thảm họa (disaster recovery solution).

• Đầu tiên là khả năng hardware abstraction. Bằng cách loại bỏ sự phụ thuộc vào một nhà cung cấp phần cứng hoặc mô hình máy chủ cụ thể, một disaster recovery site không còn cần phải giữ phần cứng giống nhau để phù hợp với production environment và IT có thể tiết kiệm tiền bằng cách mua phần cứng rẻ hơn.
• Thứ hai, bằng cách hợp nhất các máy chủ thành ít các máy vật lý hơn trong production, một tổ chức có thể dễ dàng tạo ra một replication site có giá cả phải chăng.
• Thứ ba, hầu hết các nền tảng ảo hóa máy chủ doanh nghiệp đều có phần mềm có thể giúp tự động chịu lỗi khi xảy ra thảm họa. Các phần mềm tương tự cũng cung cấp một cách để kiểm tra disaster recovery failover. Bạn sẽ có thể thử nghiệm kế hoạch chuyển đổi dự phòng của mình sẽ hoạt động hiệu quả như thế nào trong thực tế, giúp bạn chuẩn bị tốt hơn cho những thảm họa bất ngờ trong tương lai.

Cách thức hoạt động của ảo hóa

Ảo hóa mô tả công nghệ trong đó hệ điều hành khách (client OS), ứng dụng hoặc bộ lưu trữ dữ liệu được ảo hóa khỏi phần cứng hoặc phần mềm thực. Công dụng chính của công nghệ này là ảo hóa máy chủ - sử dụng lớp phần mềm được gọi là siêu giám sát (hypervisor) để mô phỏng phần cứng bên dưới.

Quy trình này bao gồm bộ nhớ của CPU, đầu vào/đầu ra (I/O) và lưu lượng mạng. Các hypervisor tách các tài nguyên vật lý khỏi môi trường vật lý để sử dụng cho môi trường ảo. Theo đó, hypervisor có thể nằm trên hệ điều hành (như laptop) hoặc được cài đặt trực tiếp vào phần cứng (như máy chủ).

Xen hypervisor là một chương trình phần mềm mã nguồn mở, có khả năng quản lý các tương tác cấp thấp xảy ra giữa các máy ảo (VM – Virtual machine) và phần cứng vật lý. Nói cách khác, Xen hypervisor cho phép khởi tạo, thực hiện và quản lý đồng thời nhiều máy ảo khác nhau trong một môi trường vật lý chung. Với sự hỗ trợ của hypervisor, hệ điều hành khách – vốn tương tác với phần cứng vật lý – giờ sẽ tương tác với mô phỏng phần mềm của phần cứng đó. Thông thường hệ điều hành khách sẽ không biết hypervisor ở trên phần cứng ảo hóa.

Quy trình ảo hóa được thực hiện như sau:

• Hypervisor tách các tài nguyên vật lý ra khỏi môi trường vật lý của chúng. 
• Tài nguyên sau đó phân chia từ môi trường vật lý đến các môi trường ảo khác nhau.
• Người dùng hệ thống sẽ làm việc với các phép tính và thực hiện chúng trong môi trường ảo.
• Khi chạy môi trường ảo, người dùng hoặc chương trình có thể gửi lệnh yêu cầu tài nguyên bổ sung tạo thành môi trường vật lý. Từ đó, hypervisor sẽ chuyển tiếp các thông báo tới hệ thống vật lý và lưu trữ những thay đổi. Quá trình này được thực hiện với tốc độ gần giống với nguyên bản.

Thông thường, môi trường ảo được gọi là máy ảo hoặc máy khách. Máy ảo (Virtual machine - VM) hoạt động như một tệp dữ liệu duy nhất, có khả năng chuyển từ máy tính này sang máy tính khác và được mở trên cả hai thiết bị. Chính vì thế, VM được mong đợi sẽ có tính năng tương tự trên mọi loại máy tính.

Vậy còn ảo hóa trong trung tâm dữ liệu?

1. Ít nhiệt tích tụ

Ảo hóa máy chủ sẽ giúp bạn sử dụng ít phần cứng vật lý hơn. Sử dụng ít phần cứng vật lý hơn do đó nhiệt lượng tỏa ra sẽ ít hơn. Ít nhiệt lượng tỏa ra hơn trong trung tâm dữ liệu sẽ làm giảm đi một loạt các vấn đề phát sinh do nhiệt độ cao.

2. Giảm chi phí

Phần cứng thường chiếm mức chi phí cao nhất trong trung tâm dữ liệu do đó nếu giảm được số lượng phần cứng được sử dụng tức bạn đã giảm được đáng kể chi phí. Ngoài ra bạn còn tiết kiệm chi phí hơn nữa bởi downtime ít đi, bảo trì dễ dàng hơn, ít điện năng tiêu thụ hơn.

3. Sao lưu dễ dàng hơn

Không những sao lưu toàn bộ virtual server, bạn còn có thể backup và snapshot các virtual machine của mình. Các virtual machine này có thể được chuyển từ máy chủ này sang máy chủ khác và triển khai lại dễ dàng và nhanh chóng. Snapshot có thể được chụp lại nhiều lần trong ngày, đảm bảo dữ liệu được cập nhật hơn nhiều. Và bởi vì việc kích hoạt một snapshot thậm chí còn nhanh hơn việc khởi động máy chủ nên downtime được cắt giảm đáng kể.

4. Di chuyển lên đám mây dễ dàng hơn

Sử dụng máy ảo giúp bạn gần gũi hơn với môi trường đám mây toàn diện. Bạn thậm chí có thể có thể triển khai các VMs đến và từ trung tâm dữ liệu để tạo ra một cơ sở hạ tầng dựa trên đám mây mạnh mẽ. Ngoài các virtual machine thực tế, công nghệ ảo hóa giúp bạn gần gũi hơn với tư duy dựa trên đám mây, giúp việc chuyển đổi trở nên dễ dàng hơn.

Ảo hóa cần cân nhắc điều gì?

Nếu đang muốn chuyển sang dùng ảo hóa, việc đầu tiên bạn cần cân nhắc đó là chi phí trả trước là bao nhiêu. Để đầu tư vào phần cứng và phần mềm ảo hóa có thể sẽ tốn kém trong giai đoạn đầu. Do đó, các công ty cũng cần phải cân nhắc và xem xét một cách kỹ lưỡng.

Hiện nay, cũng có khá nhiều doanh nghiệp vẫn có thể thực hiện ảo hóa mà không cần phải tiêu tốn một lượng chi phí lớn. Ngoài ra, chi phí đó sẽ được bù đắp thông qua việc hợp tác với cùng đơn vị cung cấp dịch vụ bằng việc mua theo tháng hoặc thuê.

Môi trường ảo hóa ra đời, cũng có khá nhiều cân nhắc về việc phần mềm được cấp phép. Các nhà cung cấp phần mềm ra đời đang có những tính toán cụ thể để giúp người dùng dễ dàng tiếp cận và sử dụng ảo hóa rộng rãi.

Khi chuyển đổi sang ảo hóa cũng đòi hỏi người dùng dành thời gian để học tập và thực hành. Để kiểm soát môi trường ảo đòi hỏi nhân viên phải được đào tạo chuyên sâu và có những kỹ năng để giải quyết những vấn đề phát sinh trong quá trình trải nghiệm. Mặt khác, khá nhiều ứng dụng hiện nay khi đưa vào môi trường ảo có dấu hiệu không tương thích. Vì thế, nhân viên cần phải có kỹ năng để giải quyết trước khi tiến hành chuyển đổi.

Trên đây là toàn bộ thông tin liên quan đến ảo hóa là gì, những ưu điểm và lợi ích mà môi trường ảo hóa đem lại. Hy vọng các thông tin mà Bizfly Cloud tổng hợp đã giúp bạn có được những kiến thức bổ ích và hiểu đúng hơn về môi trường này.

>>> Xem thêm: TOP 7 phần mềm ảo hóa tốt nhất trên máy tính