ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lê Thanh Tú
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG MÁY ẢO
MÃ NGUỒN MỞ OPENVZ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

trƣờng. Những kiến thức mà thầy cô truyền đạt sẽ là vốn quý báu cho chúng em bƣớc
vào tƣơng lai.
Tôi xin cảm ơn tập thể sinh viên K51CHTTT Trƣờng Đại học Công Nghệ đã
ủng hộ và khuyến khích tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện khóa luận này.
Cuối cùng, con xin cảm ơn chân thành và biết ơn vô hạn tới gia đình, những
ngƣời có công sinh thành, nuôi dƣỡng, những ngƣời luôn kịp thời động viên và giúp
đỡ vƣợt qua những khó khăn trong cuộc sống.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép
nhƣng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp
ý chân thành của thầy cô các bạn để em hoàn thiện khóa luận của mình. Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Lê Thanh Tú

TÓM TẮT
Nội dung của khóa luận chủ yếu là tìm hiểu về hệ thống máy ảo mã nguồn mở
OpenVZ. Đầu tiên khóa luận trình bày về bài toán ảo hóa và những lợi ích mà công
nghệ ảo hóa mang lại. Đồng thời cũng giới thiệu một số hệ thống máy ảo đang đƣợc sử
dụng rộng rãi trên thế giới.
Để tìm hiểu OpenVZ khóa luận đi sau vào việc cài đặt cũng nhƣng quản trị hệ
thống máy ảo mã nguồn mở này. Việc sử dụng các tính năng của OpenVZ sẽ cho thấy
những đặc điểm của OpenVZ hay cụ thể hơn là những điểm nổi bật đƣợc thể hiện qua
hoạt động thực tế của phần mềm.
Từ việc sử dụng thực tế và tham khảo các tài liệu liên quan luận văn cũng đã đƣa
ra nhƣng so sánh, đánh giá hiệu quả của phần mềm OpenVZ so với các phần mềm
nguồn mở miễn phí và phần mềm bản quyền khác nhƣ Xen, VirtualBox, VMWare. Một
điều khá quan trọng mà khóa luận chỉ ra rằng ảo hóa là một giải pháp tiết kiệm mà hiệu
quả cho các doanh nghiệp ở Việt Nam trong đó OpenVZ là một giải pháp điển hình.

3.1.2. Cài đặt phần mềm OpenVZ 13
3.1.3. Cấu hình mục khởi động ( Boot loader) 15
3.1.4. Thiết lập các thông số khác 15
3.1.5. Cài đặt các công cụ 17
3.1.6. Cài đặt mẫu hệ điều hành 17
3.2. Thao tác trên máy chủ ảo (VPS) 19
3.2.1. Tạo và cấu hình máy chủ ảo mới 19
3.2.2. Cấu hình máy chủ ảo 21
3.2.3. Khởi động, dừng, khởi động lại và truy vấn trạng thái của VPS 23
3.2.4. Xoá VPS 25
3.2.5. Chạy các lệnh trong VPS 26
3.3. Quản lý template 26
3.3.1. Vòng đời bản mẫu 26
3.3.2. Danh mục các mẫu 27
3.3.3. Làm việc với VPS 28
3.4. Quản lý tài nguyên 29
3.4.1. Tài nguyên tham số điều khiển là gì? 29
3.4.2. Quản lý hạn ngạch đĩa 30
3.4.3. Quản lý chia sẻ CPU 39
3.4.4. Quản lý các tham số hệ thống 41
3.4.5. Quản lý cấu hình tài nguyên VPS 48
3.5. Các tác vụ nâng cao trên OpenVZ 51
3.5.1. Xác định số tài khoản VPS bởi định danh của tiến trình 51
3.5.2. Thay đổi thời gian hệ thống từ VPS 51
3.5.3. Truy cập các thiết bị từ bên trong VPS 53
3.5.4. Cơ chế chia sẻ mạng trong giữa máy chủ vật lý gốc và các VPS 56
3.5.5. Chuyển cạc mạng tới VPS 62
3.5.6. Bật VPN cho VPS 63
3.5.7. Tải mô đun iptables 64
3.5.8. Khởi động lại VPS 65

Hình 3. Hệ thống chỉ có một máy chủ đƣợc ảo hóa thành 3 máy ảo 5
Hình 4. Phân vùng ổ đĩa khi cài hệ điều hành chủ 13
Hình 5. Mô hình dạng sao đối với các VPS sử dụng Venet 56
Hình 6. Mô hình mạng thiết bị Ethernet ảo và Bridge ảo 59
Hình 7. Biểu đồ thể hiện lƣu lƣợng trung bình trên một máy ảo 81
Hình 8. Biểu đồ thể hiện tổng lƣu lƣợng các máy ảo 82 BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT
STT
Kí hiệu
Chú giải cho kí hiệu sử dụng
1
DN
Doanh nghiệp
2
VPS
Máy chủ ảo (Virtual Private Server)
3
CNTT
Công nghệ thông tin
4
HN
Máy chủ vật lý gốc (Hardware node)
5
OS
Hệ điều hành (Operating System) LỜI MỞ ĐẦU

hóa đối với các doanh nghiệp
 Chƣơng 2: Các ứng dụng ảo hóa phổ biến: Trình bày về các phƣơng pháp ảo
hóa đƣợc sử dụng phổ biến trong thời điểm hiện tại nhƣ ảo hóa hệ điều hành,
mô phỏng phần cứng, ảo hóa song song. Đồng thời cũng đƣa ra vai trò của phần
cứng trong việc ứng dụng công nghệ ảo hóa
 Chƣơng 3: Hệ thống máy ảo OpenVZ: Đây là chƣơng trong tâm trình bày về
cách cài đặt, sử dụng các công cụ của phần mềm hay nói cách khác là quản trị
OpenVZ với các tác vụ cụ thể.
 Chƣơng 4: So sánh OpenVZ và một số máy ảo khác trên Linux: Đƣa ra
những so sánh về công nghệ và hiệu năng của OpenVZ với một số máy ảo đƣợc
sử dụng phổ biến nhƣ VMWare, Xen, VirtualBox.
1

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ẢO HÓA VÀ Ý NGHĨA
CỦA NÓ
1.1. Bài toán ảo hóa máy chủ lƣu trữ của các Doanh nghiệp
Hiện nay hầu hết các doanh nghiệp (DN) đều có website riêng trên Internet. Chi
phí cho hosting (lƣu trữ) website và giữ chỗ tên miền đƣợc rất nhiều Doanh nghiệp
quan tâm, nhƣng vẫn chƣa tìm ra giải pháp có lợi nhất. Có 3 cách lƣu trữ web phổ biến
hiện nay.
1.1.1. Dùng chung máy chủ, chia sẻ tài nguyên
Để giảm tối đa chi phí đầu tƣ, nhiều Doanh nghiệp vừa và nhỏ chọn giải pháp
thuê Shared Hosting (lƣu trữ chia sẻ). Ƣu điểm của giải pháp này là tiết kiệm chi phí
thuê dịch vụ và Doanh nghiệp không cần phải có nhân viên CNTT chuyên nghiệp
riêng để quản lý hosting vì máy chủ (server) đã đƣợc nhà cung cấp quản lý. Tùy vào
trình độ kỹ thuật, kinh nghiệm nhà cung cấp mà chất lƣợng cũng nhƣ sự bảo mật cho
server chung khác nhau. Nhƣợc điểm của giải pháp này là Doanh nghiệp phải chia sẻ

Nguồn: http://www.pcworld.com.vn/pcworld/info/misc/2007/2/B0702_TV_56.jpg
1.1.3. Sử dụng máy chủ riêng ảo (Virtual Private Server)
Virtual Private Server (VPS) là một công nghệ rất mới tại Việt Nam. Có thể hiểu
VPS nhƣ một giải pháp dung hòa giữa Shared Hosting và Dedicated Server theo cả
nghĩa chi phí và cách thức vận hành. VPS hoạt động với phần tài nguyên đƣợc chia sẻ
theo từng phân vùng khác nhau trên một Hardware Node (máy chủ vật lý gốc) nhƣng
hoàn toàn độc lập nhƣ một Dedicated Server, có hệ điều hành và trình quản trị riêng,
không chịu ảnh hƣởng của các VPS khác cùng Hardware Node và ngƣợc lại. Doanh
nghiệp sử dụng VPS cũng có quyền cao nhất (Root Access) để quản trị hệ thống một

3

cách toàn diện nhất, tùy ý cài đặt, vận hành các phần mềm bất kỳ lên VPS, trong khi
đây là điều bị hạn chế, thậm chí cấm kỵ đối với dịch vụ Shared Hosting, hình 1 ở trên
mô phỏng sơ đồ ứng dụng máy chủ riêng ảo.
Với đặc điểm trên, VPS trở thành giải pháp phù hợp hơn cho Doanh nghiệp vừa
và nhỏ, nổi bật ở khả năng tiết kiệm chi phí (thƣờng là 1/2 so với Dedicated Server).
Một ƣu điểm lớn nữa của VPS là khi muốn nâng cấp tài nguyên hoặc gặp sự cố mà hệ
thống cần tái tạo (Reload) lại hệ điều hành thì có thể thực hiện rất nhanh mà hoàn toàn
không mất thời gian cài đặt lại từ đầu. Các nguy cơ về hacking đƣợc giảm tối đa, nhất
là các Doanh nghiệp không có đội ngũ IT riêng có thể thuê nhà cung cấp quản trị VPS
cho mình và có thể khóa hết các đƣờng truy cập nhạy cảm, chỉ mở vào từ Hardware
Node của nhà cung cấp.
Công nghệ VPS đƣợc phát triển từ khá lâu trên thế giới và chia thành nhiều hệ
khác nhau (có phí và miễn phí) nhƣ: SWsoft Virtuozzo (Linux/Windows), OpenVZ
(Linux), Linux-Vserver (Linux), VMWare (Windows), MS Virtual Server (Windows),
FreeVPS (Linux), freeBSD Jail (freeBSD)… Tại Việt Nam hiện nay chƣa có nhiều
công ty cung cấp giải pháp này vì nhu cầu của doanh nghiệp chƣa cao.
1.1.4. Bài toán ảo hóa máy chủ lƣu trữ
Các doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả đầu tƣ cho hệ

Có thể nhận thấy rằng hệ thống đang không tận dụng hết hiệu năng của ba máy
chủ của mình, chúng chỉ chạy ở mức 30% thậm chí ít hơn đối với DNS Server. Giả sử
mua một máy chủ phiến mỏng Blade của IBM có công năng mạnh hơn một trong ba
máy chủ trên. Và hệ thống sử dụng công nghệ ảo hóa để tạo ra 03 máy ảo trên máy
chủ Blade này giống nhƣ mô phỏng ở hình 3. Nhƣ vậy các với một máy chủ mạnh hơn
một chút so với mô hình cũ hệ thống đã tiết kiệm đƣợc chi phí cho việc đầu tƣ máy
chủ cũng nhƣ điện năng, chi phí vận hành bảo dƣỡng.

5 Hình 3. Hệ thống chỉ có một máy chủ được ảo hóa thành 3 máy ảo
Nguồn: http://vnpro.org/forum/showthread.php/16694-T%E1%BA%A1i-sao-IT-
Admin-c%E1%BA%A7n-quan-t%C3%A2m-%C4%91%E1%BA%BFn-
%E1%BA%A2o-H%C3%B3a?s=005993230b25705697c41a2bc881c51c
1.2.2. Đáp ứng nhu cầu lƣu trữ dữ liệu
Các trung tâm dữ liệu đang dùng hết dung lƣợng của mình. Trong 20 năm qua,
các tài liệu kinh doanh đã và đang đƣợc chuyển từ dạng giấy tờ sang dạng điện tử. Đây
là quá trình số hóa tài liệu. Sự xuất hiện của Internet đã thúc đẩy nhanh hơn nữa sự
chuyển biến này. Các công ty muốn trao đổi trực tiếp với khách hàng và đối tác qua
Internet. Đƣơng nhiên, việc này thúc đẩy việc các tài liệu kinh doanh đƣợc vi tính hóa.
Trong một thấp kỷ qua, ảnh hƣởng của Internet khiến một số lƣợng lớn các máy chủ
đƣợc đồng loạt đƣa vào sử dụng tại các trung tâm dữ liệu để lƣu trữ hệ thống tài liệu khổng
lồ này và vấn đề của nó là: khả năng lƣu trữ của cac trung tâm dữ liệu này đang cạn kiệt và
sự gia tăng nhanh chóng dữ liệu đòi hỏi phƣơng pháp lƣu trữ dữ liệu mới. Những phƣơng
pháp này thƣờng đƣợc gọi là ảo hóa lƣu trữ, nhƣ có thể đoán đƣợc có nghĩa là việc lƣu trữ
này có khả năng đƣợc xử lý bởi bất kỳ một phần cứng độc lập nào.
Với khả năng host cùng lúc các hệ thống khách trên một máy chủ vật lý duy nhất,
ảo hóa cho phép các công ty nâng cấp trung tâm dữ liệu, do đó cắt giảm chi phí mở
rộng dung lƣợng trung tâm dữ liệu. Đây là lợi ích lớn nhất của ảo hóa, vì chi phí xây

tăng 40%. Lƣợng năng lƣợng các máy chủ ở trung tâm dữ liệu tiêu thụ và để làm mát
chiếm khoảng 1,2% tổng năng lƣợng tiêu thụ ở Mỹ. Dựa trên kết quả của cuộc nghiên
cứu, Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (EPA) đã thành lập một nhóm làm việc để
xây dựng các tiêu chuẩn cho các kế hoạch và việc tiêu thụ năng lƣợng của máy chủ và
áp dụng các tiêu chí “Ngôi sao năng lƣợng” (ES) mới cho các máy chủ sử dụng năng
lƣợng hiệu quả.
Do chi phí để vận hành các máy tính cùng với thực tế là nhiều máy tính choán hết
trung tâm dữ liệu và đang hoạt động với hiệu suất thấp, khả năng giảm số lƣợng máy
chủ vật lý có thể giúp cắt giảm rất đáng kể tổng chi phí năng lƣợng của các công ty. 7

CHƢƠNG 2. CÁC ỨNG DỤNG ẢO HÓA PHỔ BIẾN
Một số ứng dụng phổ biến nhất của ảo hóa tập trung xung quanh khái niệm: ảo
hóa là sự trừu tƣợng hóa các tài nguyên vật lý. Thực tế là có nhiều phƣơng pháp ảo
hóa nhƣng hai phƣơng pháp ảo hóa đƣợc ứng dụng nhiều nhất trong các trung tâm dữ
liệu là ảo hóa máy chủ và ảo hóa lƣu trữ. Trong mỗi phƣơng pháp ảo hóa, có cái hay
và phƣơng pháp riêng của mình, mỗi phƣơng pháp đều có ƣu và nhƣợc điểm riêng.
2.1. Ảo hóa máy chủ
Có 3 phƣơng pháp ảo hóa máy chính: ảo hóa hệ điều hành; mô phỏng phần cứng;
và paravirtualization (tạm gọi ảo hóa song song), một khái niệm tƣơng đối mới phân
chia thành các khối lƣợng công việc nhỏ hơn và hoạt động tốt hơn.
2.1.1. Ảo hóa hệ điều hành
Một hệ điều hành đƣợc vận hành ngay trên một hệ điều hành chủ đã tồn tại và có
khả năng cung cấp một tập hợp các thƣ viện tƣơng tác với các ứng dụng, khiến cho
mỗi ứng dụng khác đƣợc hỗ trợ cảm thấy nhƣ đang chạy trên một máy chủ vật lý. Từ
phối cảnh của ứng dụng, nó đƣợc nhận thấy và tƣơng tác với các ứng dụng chạy trên
hệ điều hành ảo, và tƣơng tác với hệ điều hành ảo mặc dù nó kiểm soát tài nguyên hệ
điều hành ảo. Nói chung, không thể thấy các ứng dụng này hoặc các tài nguyên hệ điều

phần cứng vật lý chuyển yêu cầu tài nguyên từ VMM sang máy chủ vật lý.
Phƣơng pháp ảo hóa này đƣợc hiểu là các ứng dụng chạy trên một hệ điều hành
khách hoàn toàn biệt lập với ít nhất một hệ điều hành khách đang hoạt động, một hệ
điều hành chạy trên mỗi VMM. Các VMM đều lƣu trú trên một hypervisor ảo. Phƣơng
pháp này không chỉ hỗ trợ nhiều hệ điều hành, nó còn hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác
nhau. Những hệ điều hành này có thể khác nhau về phiên bản thậm chí là các hệ điều
hành hoàn toàn khác nhƣ Windows và Linux có thể chạy đồng thời trên phần mềm ảo
hóa phần cứng.
Ảo hóa phần cứng đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành phát triển phần mềm và
bảo đảm chất lƣợng (QA - Quality Assurance), vì nó cho phép các hệ điều hành khác
nhau chạy đồng thời trên một máy. Điều này cho phép phát triển song song hoặc thử
nghiệm phần mềm ở nhiều môi trƣờng hệ điều hành khác nhau. Mô phỏng phần cứng
cũng đƣợc dùng để hợp nhất máy chủ, ở đó các môi trƣờng ứng dụng hoặc hệ điều
hành đƣợc copy và chuyển từ nhiều máy chủ vật lý riêng rẽ sang một máy chủ vật lý
duy nhất chạy phần mềm ảo.
Một trong những nhƣợc điểm của việc mô phỏng phần cứng là nó ảnh hƣởng đến
khả năng hoạt dộng của hệ thống điều này khiến cho các ứng dụng trên các máy ảo
chạy chậm hơn bình thƣờng.
Một nhƣợc điểm khác là phần mềm ảo hóa xuất hiện trƣớc hệ điều hành khách
trong một giao diện phần cứng đƣợc tiêu chuẩn hóa (VMM). Hypervisor mang đến
cho VMM một giao diện, sau đó chuyển thành các yêu cầu đối với các tài nguyên vật

9

lý thực trên máy. Nghĩa là hypervisor phải giữ các giao diện cho các tài nguyên của
máy; các tài nguyên này đƣợc gọi là các trình điều khiển thiết bị. Nếu từng lắp đặt
phần cứng mới trên máy tính cá nhân, thì việc phải làm thƣờng xuyên cài đặt một trình
điều khiển thiết bị lên hệ điều hành, do đó phần mềm này và hệ điều hành có thể giao
tiếp. Vấn đề của trình điều khiển thiết bị đối với mô phỏng phần cứng đó là hypervisor
đã có các trình điều khiển và ngƣời sử dụng không thể cài đặt các trình điều khiển mới

không bị giới hạn phần cứng mà các trình điều khiển phải sẵn có trong phần mềm ảo
hóa này nhƣ trong ảo hóa mô phỏng phần cứng.
Tuy nhiên, phƣơng pháp ảo hóa này cũng có một nhƣợc điểm lớn: Do ít quan
trọng và dồn truy cập vào một phần cứng cơ sở, paravirtualization yêu cầu các hệ điều
hành chủ phải đƣợc thay đổi để tƣơng tác với giao diện paravirtualization. Công việc
này chỉ có thể đƣợc thực hiện khi truy cập mã nguồn của hệ điều hành.
Do đó, nhƣợc điểm này sẽ đƣợc giảm thiểu khi sử dụng các máy chủ có các con
chip mới trong cơ sở hạ tầng sản xuất. Một ví dụ của paravirtualization là một sản
phẩm nguồn mở mới đƣợc gọi là Xen, đƣợc công ty thƣơng mại XenSource bảo trợ.
Xen cũng xuất hiện trong các nguồn phân phối Linux gần đây từ Red Hat và Novell,
và có trong nhiều nguồn phân phối cộng đồng Linux nhƣ Debian và Ubuntu.
XenSource cũng tự bán các sản phẩm dựa trên Xen. Một phần mềm tiềm năng khác là
Virtual Iron, một giải pháp dựa trên Xen.
2.1.4. Ảo hóa lƣu trữ
Số lƣợng các công ty phát triển và lƣu trữ dữ liệu tăng ngày càng nhanh. Do sự
chuyển dịch các chu trình kinh doanh sang các ứng dụng số dựa trên Web, các công ty
đang bị chìm ngập trong biển dữ liệu. Việc tăng quá nhanh dữ liệu đang gây ra vấn đề
cho nhiều công ty.
Thứ nhất, do dung lƣợng lƣu trữ nhỏ, nhiều ứng dụng đã tạo ra quá nhiều dữ liệu
hơn khả năng lƣu trữ vật lý trên một máy chủ. Thứ hai, nhiều ứng dụng, đặc biệt
những ứng dụng dựa trên Internet, có nhiều máy cần truy cập cùng dữ liệu. Tất cả các
dữ liệu trì hoãn trên một máy có thể gây ra sự tắc nghẽn, đó là không đề cập đến nguy
cơ các máy chủ có thể không hoạt động nếu một máy chủ chứa toàn bộ các dữ liệu của
ứng dụng bị hỏng. Cuối cùng, sự bùng nổ các máy mà đã đƣợc nhắc đến trong trong
phần trƣớc của chƣơng này có thể gây ra các vấn đề về sao lƣu; nói cách khác, sao
chép dữ liệu là nhiệm vụ không tƣởng khi có hàng trăm nghìn máy cần đƣợc sao lƣu
dữ liệu.
Vì những lý do này, dữ liệu cũng đƣợc ảo hóa. Các công ty sử dụng phƣơng pháp
lƣu trữ tập trung (lƣu trữ ảo hóa) nhƣ một biện pháp tránh các vấn đề truy cập dữ liệu.
Hơn nữa, chuyển sang lƣu trữ dữ liệu tập trung có thể giúp các công ty CNTT giảm chi

dựng trƣớc cho Debian, nhƣng OpenVZ đƣợc hỗ trợ trên PowerPC.
3.1. Cài đặt OpenVz
3.1.1. Cài đặt và cấu hình hệ điều hành chủ trên máy tính
a. Lựa chọn hệ điều hành
Có thể chạy OpenVZ trên bất kỳ hệ thống host nào. Có thể lựa chọn Ubuntu,
Fedora Core, RedHat, CentOS, Gentoo hoặc bất kỳ bản phân phối nào khác với mẫu
hệ điều hành (OS template) đi kèm. Khi cài đặt các bản phân phối nên chọn phiên bản
cài cho Server.
b. Phân vùng ổ đĩa
Khi phân vùng cho ổ đĩa không nên chọn phân vùng tự động mà nên chọn chế độ
phân vùng bằng tay và nên thiết lập các phân vùng nhƣ sau
Phân vùng Kích thƣớc phân vùng
/ 2 – 4 GB
swap = 2 lần dung lƣợng bộ nhớ RAM
/vz toàn bộ phần còn lại của đĩa cứng
Tiến hành chia các phân vùng theo nhƣ hình 4 bên dƣới:

13 Hình 4. Phân vùng ổ đĩa khi cài hệ điều hành chủ
Nguồn: http://download.openvz.org/doc/OpenVZ-Users-Guide.pdf
Theo khuyến cáo ở đây nên sử dụng một phân vùng riêng biệt cho các thƣ mục
chứa máy chủ ảo và các bản cài đặt (theo mặc định /vz /private/<veid> ). Lý do làm
nhƣ vậy là nếu muốn sử dụng hạn ngạch đĩa trên OpenVZ, sẽ không thể sử dụng hạn
ngạch đĩa thông thƣờng Linux trên phân vùng đó.
c. Kết thúc cài đặt
Sau khi phân vùng quá trình cài đặt đƣợc tiếp tục tới khi hoàn thành, sau đó tới
phần thiết lập mạng và tƣờng lửa, cần thiết lập đúng địa chỉ IP, submark, default
gateway và DNS hoặc để cấu hình mặc định theo DHCP. Khi cấu hình tƣờng lửa