BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------

Huỳnh Hoàng Long

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY,
CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ.

Chuyên ngành : Công Nghệ Thông Tin

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. PHẠM HUY HOÀNG

Hà Nội – Năm 2012

Trang 1


MỤC LỤC
Trang phụ bìa

.............................................................................................. 1

Lời cam đoan

.............................................................................................. 6

Danh mục các chữ viết tắt........................................................................................ 7

2.7.1.Ảo hoá server. ............................................................................................ 26
2.7.2.

Ảo hoá Storage. ................................................................................ 27

2.7.3.

Ảo hoá Network. ............................................................................... 28

Trang 2


2.7.4.

Ảo hoá ứng dụng. ............................................................................. 29

2.8.Các môi trƣờng Ảo Hóa. .................................................................................. 30
CHƢƠNG 3 : GIỚI THIỆU ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ........................................ 32
3.1.Định nghĩa điện toán đám mây. ....................................................................... 32
3.2.Nền tảng hình thành Điện Toán Đám Mây : ..................................................... 35
3.3.Đặc trƣng của Điện Toán Đám Mây. ............................................................... 36
3.3.1.Phục vụ theo yêu cầu và Tự phục vụ (On-Demand/Self Service) : .......... 36
3.3.2.Truy xuất thông qua Internet (Access Via The Internet) : ....................... 36
3.3.3.Chuyên dụng hay chia sẻ tài nguyên (Dedicated or Shared resources) : .. 36
3.3.4.Khả năng co dãn (Rabit Elasticity) : ....................................................... 38
3.3.5.Điều tiết dịch vụ (Measured Service) : .................................................... 38
3.4.Điện toán đám mây giải quyết các vấn đề sau : ................................................ 39
3.5.Lợi ích của Điện Toán Đám Mây. .................................................................... 39
3.5.1.Gia tăng khả năng sử dụng (Increased capability) : ................................. 39
3.5.2.Cải thiện hiệu suất (Improved performance) : ......................................... 39

4.1.Các thành phần của Điện Toán Đám Mây. ....................................................... 59
4.2.Các lớp cơ sở hạ tầng Điện Toán Đám Mây. .................................................... 60
4.3.Cách thức hoạt động của Điện Toán Đám Mây. ............................................... 63
4.4.Cơ sở hạ tầng lƣu trữ trong Điện Toán Đám Mây. ........................................... 64
4.5.Lợi ích cho doanh nghiệp khi xây dựng Đám Mây Riêng. ............................... 66
4.6.Một số trƣờng hợp sử dụng phổ biến Điện Toán Đám Mây.............................. 68
4.7.Một số giải pháp cho Điện Toán Đám Mây. ..................................................... 69
4.7.1.Giải pháp của Microsoft. ........................................................................ 69
4.7.2.Giải pháp của IBM. ................................................................................ 73
4.7.3. Giải pháp của Vmware. .......................................................................... 76
4.7.4.Giải pháp Citrix Xen. .................................................................................... 79
CHƢƠNG 5 : MÔ HÌNH TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM ...................................... 80
5.1.Mô hình triển khai máy vật lý tổng thể: ........................................................... 80
5.2.Mô hình triển khai VMWARE. ........................................................................ 81
5.3.Mô hình triển khai Citrix Xen. ......................................................................... 87
5.3.1.Mô hình triển khai vật lý: ....................................................................... 87
5.3.2.Mô hình triển khai trên nền máy ảo: ....................................................... 88

Trang 4


5.4.Một số hình ảnh chƣơng trình triển khai trong thực tế : ................................... 92
CHƢƠNG 6 : ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN SAU KHI TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI
THỬ NGHIỆM ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ........................................................... 95
HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .................................................................. 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 98

Trang 5



Platform as a Service

IaaS

Instructure as a Service

WAN

Wide Area Network

VM

Virtual Machine

SAN

Storage Area Network

API

Application Programming Interface

IT

Information Technology

…

Trang 7


Giới thiệu về ảo hóa.

18

2.2

Kiến trúc ảo hóa X86.

23

2.3

Ảo hóa hoạt động nhƣ thế nào.

24

2.4

Ảo hóa network.

29

2.5

Kiến trúc xử lý mới hỗ trợ ảo hóa.

31

3.1



Hình dịch vụ nền tảng.

50

3.7

Phần mềm dịch vụ.

52

3.8

Đám Mây Riêng.

54

3.9

Đám Mây Công Cộng.

55

3.10

Đám Mây Lai.

57

3.11

70

4.5

Mô hình Kiến trúc giải pháp Đám Mây Riêng của IBM.

75

4.6

Tạo một cơ sở hạ tầng Điện Toán Đám Mây với Vmware.

78

4.7

Tạo một cơ sở hạ tầng Điện Toán Đám Mây với Citrix.

79

5.1

Mô hình vật lý triển khai tổng thể.

80

5.2

Mô hình triển khai Vmware.


85

5.8

Sơ đồ vCloud Director.

86

5.9

Mô hình triển khai vật lý Citrix Xen.

87

5.10

Mô hình triển khai máy ảo Citrix Xen.

88

5.11

Sơ đồ Provisoning Server.

89

5.12

Sơ đồ triển khai XenApp.


93

5.18

Giao diện XenDesktop

94

5.19

Giao diện XenApp

94

Trang 9


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài :
-

Trên thế giới ngày càng có nhiều công ty đang chuyển dịch theo hƣớng sử dụng
giải pháp công nghệ thông tin Điện Toán Đám Mây phục vụ nhu cầu công việc.
Bởi vì Điện Toán Đám Mây có thể cắt giảm các chi phí liên quan đến việc đầu
tƣ công nghệ thông tin của doanh nghiệp. Có thể giảm cả vốn đầu tƣ và chi phí
vận hành bằng cách thuê tài nguyên Điện Toán Đám Mây và chỉ trả tiền cho
những gì sử dụng.

-



3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu :
-

Nghiên cứu mô hình cung cấp dịch vụ điện toán đám mây.

-

Nghiên cứu triển khai Điện Toán Đám Mây, xây dựng mô hình Đám Mây
Riêng và các ứng dụng trên nền Điện Toán Đám Mây.

-

Tìm hiểu tổng quan về Điện Toán Đám Mây.

Trang 10


-

Cài đặt thử nghiệm hệ thống Vmware và Citrix Xen triển khai cơ sở hạ tầng
Điện Toán Đám Mây :

 Vmware :
 Cài đặt ESXi Server 5.0.
 Triển khai mô hình DataCenter dựa trên nền tảng công nghệ và giải pháp
ảo hóa trên vCenter 5.0.
 Thử nghiệm cách thức tạo Đám Mây Riêng, cho thuê, tính phí máy ảo với
vCloud Director, vCenter Chargeback.
 Citrix Xen :


1.1.2. Tình hình phát triển Điện Toán Đám Mây ở các nƣớc khác.
- Thuật ngữ “Điện Toán Đám Mây” ra đời từ giữa năm 2007, cho đến nay
đã không ngừng phát triển mạnh mẽ và đƣợc hiện thực bởi nhiều công
ty lớn trên thế giới nhƣ IBM, Sun, Amazon, Google, Microsoft, Yahoo,
SalesForce, …

Hình 1.1 : Các nhà cung cấp dịch vụ Điện Toán Đám Mây.
- Với mục tiêu giải quyết các bài toán về dữ liệu, tính toán, dịch vụ, …
cho khách hàng, Điện Toán Đám Mây đã và đang mang lại lợi nhuận

Trang 12


lớn, đem đến một sân chơi, một thị trƣờng rộng lớn cho các nhà cung
cấp dịch vụ, nên sự phát triển nhanh chóng của nó có thể đƣợc tính bằng
từng ngày.
- Theo báo VNUnet (28/04/2009), trong một cuộc khảo sát các khách
hàng sử dụng các dịch vụ của Điện Toán Đám Mây thì có tới 27,7%
quan tâm về vấn đề lƣu trữ dữ liệu (data storage); 17% về các ứng dụng
liên quan tài chính; 12,8% về e-mail.
1.1.3. Tình hình phát triển “Điện Toán Đám Mây” tại Việt Nam.
-

Dù đƣợc thế giới dự đoán sẽ là "cơn sóng thần công nghệ " song khái
niệm “Điện Toán Đám Mây vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam.”

-

04/09/2008, Bộ Khoa học và Công nghệ (MoST) cùng tập đoàn IBM đã


FPT tiếp tục hợp tác cùng "đại gia" Microsoft vào tháng 05/2010. Tâm
điểm của hợp tác này là một thỏa thuận nhằm phát triển nền tảng Điện
Toán Đám Mây dựa trên công nghệ của Microsoft. Hai bên đều cùng
hƣớng đến việc phát triển nền tảng cho các dịch vụ đám mây bao gồm

Trang 14


truyền thông, hợp tác, lƣu trữ dữ liệu và các dịch vụ hạ tầng, nhằm
phục vụ nhu cầu của đông đảo khách hàng.
-

Sau hội thảo ngày 02/03, “Vietnam Cloud Computing Day 2011”
(Ngày Điện Toán Đám Mây Việt Nam 2011) diễn ra ngày 9/3 tại Hà
Nội cũng đƣa ra nhận định: mặc dù Điện Toán Đám Mây hiện đang
đƣợc ứng dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc phát triển trên thế giới bởi lợi ích
đáng kể mà nó đem lại, nhƣng ở Việt Nam các doanh nghiệp vẫn chƣa
thực sự mặn mà với công nghệ này. Tuy nhiên theo các chuyên gia
nhận định, đây chính là giải pháp tối ƣu để các doanh nghiệp nƣớc ta
giảm thiểu chi phí cũng nhƣ tăng hiệu suất làm việc ở mức tối đa.

-

Về thực trạng ứng dụng Điện Toán Đám Mây ở các doanh nghiệp Việt
Nam, có thể rút ra kết luận nhƣ sau: Hiện nay đã có một vài doanh
nghiệp lớn tại Việt Nam đƣa Điện Toán Đám Mây vào ứng dụng và
hiệu suất kinh doanh đƣợc cải thiện đáng kể. Tuy nhiên số lƣợng là khá
ít. Phần lớn vẫn chỉ dừng ở mức quan tâm và tìm hiểu.




Cài đặt Xen Server.

 Triển khai XenCenter.
 Triển khai XenDesktop.
 Triển khai XenApp.

Trang 16


CHƢƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ ẢO HÓA
2.1. Giới thiệu ảo hóa.
- Lĩnh vực ảo hóa hiện đang rất phát triển. Nhiều nền tảng ảo hóa mới xuất
hiện, có cả giải pháp phần mềm và phần cứng, ảo hóa từ chip xử lý đến cả
hạ tầng CNTT. Cộng đồng CNTT nói chung đang háo hức với công nghệ
này vì những lợi ích mà nó đem lại.
- Kỹ thuật "ảo hóa” đã không còn xa lạ với thực tế đời thƣờng kể từ khi
VMWARE giới thiệu sản phẩm VMWARE Workstation đầu tiên vào năm
1999. Sản phẩm này ban đầu đƣợc thiết kế để hỗ trợ việc phát triển và
kiểm tra phần mềm và đã trở nên phổ biến nhờ khả năng tạo những máy
tính "ảo" chạy đồng thời nhiều hệ điều hành (HĐH) khác nhau trên cùng
một máy tính "thực" (khác với chế độ "khởi động kép" - Máy tính đƣợc
cài nhiều HĐH và có thể chọn lúc khởi động nhƣng mỗi lúc chỉ làm việc
đƣợc với 1 HĐH). Là một phƣơng pháp cho phép nhiều hệ điều hành cùng
chạy trên 1 máy tính vật lý.
-

VMWARE, đƣợc EMC (hãng chuyên về lĩnh vực lƣu trữ) mua lại vào
tháng 12 năm 2003, đã mở rộng tầm hoạt động từ PC (desktop) đến máy

môi trƣờng ứng dụng.

2.4. Tại sao phải sử dụng Ảo Hóa ?
Các lý do để ứng dụng ảo hóa : Dƣờng nhƣ mọi nơi ta đến, ngƣời ta đều
đang đang nói đến ảo hóa. Các tạp chí công nghệ thổi phồng công nghệ này
trên các mặt báo. Các phiên bản ảo hóa luôn đƣợc đề cao trong các hội nghị
công nghệ. Và các nhà cung ứng công nghệ mô tả tại sao sản phẩm của họ
lại tân tiến nhất trong công nghệ ảo hóa. Tại sao ảo hóa là chủ đề nóng hổi
nhƣ vậy? Tại sao mọi ngƣời đều nói về ảo hóa? Tại sao ảo hóa lại thu hút sự
quan tâm của mọi ngƣời? Trong phần này, hãy cùng nhau tìm hiểu lý do tại
sao ảo hóa lại quan trọng đến vậy?
2.4.1. Tối ƣu hóa công suất sử dụng phần cứng:

Trang 19


- Ngày nay, hệ thống máy chủ ở các trung tâm dữ liệu thƣờng hoạt động
với 10 hoặc 15% tổng hiệu suất. Nói cách khác, 85% hoặc 90% công suất
của máy không đƣợc dùng đến. Tuy nhiên, một máy chủ dùng chƣa hết
công suất vẫn chiếm diện tích sử dụng và hao tổn điện năng, vì vậy chi
phí hoạt động của một máy không đƣợc sử dụng đúng mức có thể gần
bằng với chi phí khi chạy hết công suất.
- Nhƣ vậy, quả thật là chúng ta đang lãng phí các tài nguyên của cả hệ
thống. Hãy xem điều gì sẽ xảy ra? Với sự không ngừng cải tiến các đặc
điểm hoạt động của phần cứng máy tính, máy tính trong năm tới sẽ có
công suất gấp đôi máy tính của năm nay (đây là tƣơng lai có thể thấy
trƣớc đƣợc). Hiển nhiên, phải có một cách nào đó hữu hiệu hơn để công
suất của làm việc của máy tƣơng ứng với tỷ lệ sử dụng và đó là những gì
mà ảo hóa có thể làm đƣợc – bằng việc dùng một phần cứng duy nhất để
hỗ trợ cùng một lúc nhiều hệ thống. Ứng dụng ảo hóa, các công ty có thể

- Tác động của cuộc cách mạng xanh khiến các công ty đang tìm cách giảm
lƣợng năng lƣợng tiêu thụ và một trong số những nơi họ nhận thấy có thể
làm đƣợc điều đó đầu tiên là các trung tâm dữ liệu. Để thấy rõ sự quan
tâm của mọi ngƣời đến lƣợng năng lƣợng tiêu thụ trong các trung tâm dữ
liệu, hãy xem xét thực tế sau: “Một cuộc nghiên cứu do một nhà khoa học
thực hiện chỉ ra rằng trong những năm 2000 đến năm 2005, lƣợng năng
lƣợng các trung tâm dữ liệu ở Mỹ tiêu thụ tăng đã gấp đôi. Hơn nữa, nhà
khoa học này cũng dự đoán tới cuối thập niên này, lƣợng năng lƣợng tiêu
thụ sẽ 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
chiếm chỗ hết trung tâm dữ liệu và đang hoạt động với hiệu suất thấp, khả

Trang 21


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.
2.4.4. Chi phí quản lý hệ thống rất lớn và ngày càng tăng.
- Các máy không hoàn toàn tự hoạt động. Mỗi máy chủ đều cần đến sự
giám sát và cung cấp điện của hệ thống quản lý. Các tác vụ quản lý phổ
biến của hệ thống bao gồm: giám sát trạng thái của phần cứng; thay thế
các chi tiết phần cứng bị lỗi; cài đặt hệ điều hành và phần mềm ứng dụng;
bảo trì và sửa chữa nhanh ứng dụng; quản lý các tài nguyên máy chủ then
chốt nhƣ bộ nhớ và đĩa; và sao lƣu dữ liệu máy chủ sang các phƣơng tiện

layer) phần mềm trực tiếp lên trên phần cứng máy chủ vật lý hay lên trên
hệ điều hành chủ (host OS). Còn đƣợc gọi là bộ phận giám sát các máy
chủ ảo hay “hypervisor” để cấp phát động và trong suốt các tài nguyên
phần cứng. Nhiều hệ điều hành chạy đồng thời trên một máy chủ vật lý và
dùng chung các tài nguyên.
- Xây dựng Trung tâm Dữ liệu trên nền kiến trúc linh động

Trang 23


Hình 2.3 : Ảo hóa hoạt động nhƣ thế nào.
- Ảo hóa một máy tính vật lý chỉ là sự khởi đầu. VMWARE vSphere dàn
trãi qua hàng trăm các máy tính và hệ thống lƣu trữ vật lý đƣợc liên kết
với nhau để tạo thành một hạ tầng ảo hóa toàn bộ. Bạn không cần gán cố
định các máy chủ, hệ thống lƣu trữ, hay băng thông mạng cho mỗi ứng
dụng. Thay vào đó, các tài nguyên phần cứng của bạn đƣợc cấp phát động
khi nào chúng đƣợc cần. Điều này có nghĩa là các ứng dụng có mức độ ƣu
tiên cao nhất của bạn sẽ luôn luôn có các tài nguyên mà chúng cần và
không cần lãng phí chi phí cho phần cứng phát sinh chỉ đƣợc cần cho các
lần cao điểm
- Nguyên lý làm việc của máy ảo PC cũng giống nhƣ máy ảo thời
mainframe: là một môi trƣờng phần mềm bao gồm HĐH và các ứng dụng
hoàn toàn chạy "bên trong" nó. Máy ảo cho phép bạn chạy một HĐH nào
đó trong một HĐH khác trên cùng hệ thống PC chẳng hạn nhƣ chạy Linux
trong máy ảo trên PC chạy Windows 2000. Trong máy ảo, bạn có thể làm
đƣợc hầu hết mọi thứ nhƣ với PC thật. Đặc biệt, máy ảo này có thể đƣợc
"đóng gói" trong 1 file và có thể chuyển từ PC này sang PC khác mà
không phải bận tâm về việc tƣơng thích phần cứng. Các máy ảo là những

Trang 24

khách đƣợc xem nhƣ một phần mềm (lớp 4) đƣợc cài đặt trên một

Trang 25