A) Khái niệm ảo hóa
Đối với các máy tính truyền thống, hệ điều hành và phần mềm được chạy trên nền phần cứng vật lý và phụ thuộc vào phần cứng vật lý. Một hệ điều hành hoặc ứng dụng sẽ tương đương với một server vật lý (1:1). Mô hình này không được linh hoạt và hiệu quả, do chưa khai thác triệt để được tài nguyên phần cứng và chi phí đầu tư hạ tầng khá cao (cable, power, cooling, rack space). Không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của doanh nghiệp, tốn khá nhiều thời gian cho việc nâng cấp, triển khai thêm hạ tầng khi nhu cầu kinh doanh được mở rộng.
Công nghệ ảo hóa (Virtualization Technology), một khái niệm trừu tượng đã xuất hiện từ lâu. Là xu hướng tương lai mà doanh nghiệp đang hướng tới, chúng ta hay thường biết đến như máy ảo (virtual machine). Ảo hóa cho phép một server vật lý có thể đáp ứng được nhiều công việc (workload), bằng cách tăng số lượng các máy ảo chạy trên chúng, mỗi máy ảo tượng trưng cho một hệ điều hành (OS) hoặc một ứng dụng (Database, Mail System, Application). Giúp khai thác triệt để tài nguyên phần cứng và giảm chi phí đầu tư hạ tầng.
Để server vật lý có thể trở thành một server phục vụ cho việc ảo hóa, sẽ có một phần mềm ảo hóa hay còn được gọi là hypervisor (nhân ảo hóa) được cài lên các server này. Lớp ảo hóa hypervisor này được các tập đoàn lớn phát triển như VMware, Microsoft, Xen. Và mỗi nhân ảo hóa (hypervisor) của mỗi hãng sẽ có những kiến trúc và tính năng riêng của nó. Hầu hết, nhân ảo hóa này được phát triển dựa trên kiến trúc x86, cho nên hầu hết các máy ảo có thể tương thích và hoạt động tố trên kiến trúc này.
Về khái niệm chung, lớp ảo hóa này là nền tảng để hình thành nên máy ảo (virtual machine). Giúp máy ảo có thể giao tiếp được với phần cứng thông qua lớp ảo hóa. Nhiệm vụ của lớp ảo hóa là quản lý và cấp phát các tài nguyên vật lý cho các máy ảo như (compute, network, storage).
Ảo hóa là phương pháp tốt nhất và mang lại hiệu quả nhất. Giúp doanh nghiệp tối ưu và tận dụng triệt để được hạ tầng, tiết kiệm chi phí đầu tư hơn là các phương pháp truyền thống. Ngoài ra, chúng còn tăng độ sẵn sàng cho doanh nghiệp, giảm thời gian downtime và dễ dàng mở rộng hệ thống (provision) khi doanh nghiệp đang có một sự kiện hay dự án mà cần nhiều tài nguyên của hạ tầng CNTT.
B) Các loại ảo hóa
Có 2 loại ảo hóa :
- Hosted Hypervisor: là lớp ảo hóa được cài trên hệ điều hành. Ví dụ, Microsoft (Hyper-V), VMware (VMware workstation). Lớp ảo hóa này thường chỉ đáp ứng được nhu cầu cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc cho việc nghiên cứu/học tập. Chúng thường không có các tính năng chuyên sâu.
- Bare-metal: là lớp ảo hóa được cài trực tiếp trên server vật lý, hoạt động giống như một OS và thường chiếm rất ít tài nguyên. Ví dụ như VMware (ESX/ESXi), Microsoft (Microsoft Virtualization). Cung cấp các tính năng High Availability (HA), Replication, Load-Balancing.
C) Định nghĩa và kiến trúc của máy ảo
Máy ảo được lớp ảo hóa hypervisor cấp phát và giả lập các phần cứng (emulator hardware) cho nên chúng không phụ thuộc vào phần cứng vật lý (CPU, RAM, Memory), không bị các vấn đề và sự cố truyền thống về phần cứng vật lý như trước kia (vấn đề tương thích, hư hỏng, lỗi phần cứng). Một lợi ích nữa là do máy ảo được đóng gói thành một file, cho nên chúng dễ dàng di chuyển sang các máy vật lý ảo hóa khác trong hệ thống, giúp linh hoạt việc quản trị và tối ưu.
Máy ảo thực chất là một máy được đóng gói lại thành một file. Mỗi máy ảo khi ta tạo ra sẽ tương đương là một thư mục (folder), trong thư mục này chứa các file định nghĩa nên một máy ảo. Tùy thuộc vào mỗi hãng sẽ có các định nghĩa và kiến trúc file máy ảo riêng của mình. Máy ảo cũng giống như một máy vật lý, chúng có CPU, Memory, Storage và Network riêng của mình, và có thể cài hệ điều hành và ứng dụng trên đó, tất cả là do người quản trị định nghĩa.
D) Lợi ích và tương lai của việc ảo hóa
- Không chỉ đáp ứng những lợi ích nêu trên, ảo hóa không chỉ tiết kiệm được chi phí vận hành và quản lý mà còn là nền tảng và kiến trúc duy nhất cho các doanh nghiệp nâng cấp hệ thống của mình trở thành nền tảng Cloud Computing. Là giải pháp duy nhất của các nhà cung cấp VDI có thể ảo hóa hệ thống Data Center của mình để phục vụ cho các mục đích kinh doanh.
- Hiện tại, VMware và Microsoft đang tối ưu hóa các sản phẩm của mình để cho phép triển khai các hạ tầng cloud như: Private Cloud, Public Cloud và Hybid Cloud.
E) So sánh ảo hóa của Microsoft và VMware
Về License
| Microsoft | VMware | |
| # of Physical CPU per license | 2CPU/ cho một License | 1CPU/ cho một License |
| # of Windows Server VM Licenses per Host | Các máy ảo chạy hệ điều hành Windows Server sẽ không cần phải mua license. | Mỗi máy ảo chạy hệ điều hành Windows Server phải mua license cho chúng. |
| Includes Anti-virus / Anti-malware protection | System Center EndpointProtection cho Host và VM, tích hợp trong bộ sản phẩm System Center 2012 R2 | vShield EndpointProtection cho các VM và Virtual Appliance |
| Includes full SQL Database Server licenses for management databases | Có kèm theoMicrosoft MySQL Database cho việc lưu trữ database. Hỗ trợ tới 1000 host và 25,000 VM | Phải mua license database của các hãng khác (Oracle, Microsoft SQL, vPostgres). |
| Includes licensing for Enterprise Operations Monitoring and Management of hosts, guest VMs and application workloads running within VMs | Chỉ cần mua license sản phẩm Microsoft System Center 2012 R2 thì có thể quản lý tất cả các host, VM, application | Phải mua license sản phẩm vCenter Operation Manager và tính theo số lượng host và VM. Ví dụ: 25, 75, 100 VM hoặc Host. |
| Includes licensing for Private Cloud Management capabilities – pooled resources, self-service, delegation, automation, elasticity, chargeback/showback | Sản phẩm Microsoft System Center 2012 R2 thì có thể quản lý hạ tầng Private Cloud và các tính năng của chúng | Để có thể quản lý cloud. VMware cung cấp sản phẩmvCloud Suite. |
| Includes management tools for provisioning and managing VDI solutions for virtualized Windows desktops. | Triển khai giải pháp VDI thông qua roleRDS (Remote Desktop Service)trong Windows Server | Để triển khai VDI, VMware cung cấp sản phẩmVMware Horizon View |
| Includes web-based management console | Có thể quản lý thông qua web bằngSystem Center 2012 App Controller | Truy cập và quản lý thông quavSphere Web Client |
Về khả năng ảo hóa
| Microsoft:
Windows Server 2012 R2 System Center 2012 R2 |
VMware:
vSphere 5.5 Enterprise Plus vCenter Server 5.5 |
|
| Maximum # of Logical Processors per Host | 320 | 320 |
| Maximum Physical RAM per Host | 4TB | 4TB |
| Maximum Active VMs per Host | 1024 | 512 |
| Maximum Virtual CPUs per VM | 64 | 64 |
| Hot-Adjust Virtual CPU Resources to VM | Hyper-V có thể tăng/giảm tài nguyên cho máy ảo khi chúng đang chạy | Tính năng Hot-add cho phép VMware thêm/bớt tài nguyên CPU khi máy ảo đang chạy. |
| Hot-Add Virtual RAM to VM | Yes (Dynamic Memory) | Yes (Hot-add) |
| Maximum Virtual RAM per VM | 1TB | 1TB |
| Dynamic Memory Management | Quản lý bằng Dynamic Memory | Quản lý bằng tính năng Memory Ballooning trong nhân ESXi |
| Guest NUMA Support | Hỗ trợ hệ thống NUMA | Hỗ trợ hệ thống NUMA |
| Maximum # of physical Hosts per Cluster | 64 | 32 |
| Maximum # of VMs per Cluster | 8,000 | 4,000 |
| Virtual Machine Snapshots | Hỗ trợ 50 snapshot/VM | Hỗ trợ 32 snapshot/VM |
| Bare metal deployment of new Hypervisor hosts and clusters | Yes – Cho phép deploy một Hyper-V host mới thông qua System Center | Yes – Cho phép deploy một ESXi host mới thông qua tính năng Auto Deploy |
| Manage GPU Virtualization for Advanced VDI Graphics | Ảo hóa GPU đồ họa thông qua RemoteFXtrong RDS role | Ảo hóa GPU bằng công nghệ vDGA và vSGA trong sản phẩm Horizon View |
| Virtualization of USB devices | Yes – Cho phép nhận USB device ở máy remote vào máy ảo, thông qua RemoteFX | Yes – Cho phép nhận USB device ở máy remote vào máy ảo, thông quaUSB Pass-through |
| Boot from Flash | Yes – Boot Hyper-V OS thông qua Windows-To-Go | Yes – Cho phép Boot ESXi Host |
| Boot from SAN
Cho phép các server không có storage có thể boot OS Hypervisor |
Yes – thông qua iSCSI Target Server | Yes – Cho phép các server boot thông qua FC/Iscsi Storage |
Về tính năng
| Microsoft:
Windows Server 2012 R2 System Center 2012 R2 |
VMware:
vSphere 5.5 Enterprise Plus vCenter Server 5.5 |
|
| Live Migration of running VMs | Yes | Yes |
| Live Migration of running VMs without shared storage between hosts | Yes – nhờ vào tính năngShared Nothing Live Migration | Yes – nhờ vào tính năng Enhanced vMotion |
| Live Migration using compression of VM memory state | Yes – Hỗ trợ nén memory trước khi chuyển đổi | No |
| Live Migration over RDMA-enabled network adapters | Yes – cho phép tích hợpRDMA cho quá trình chuyển đổi. | No |
| Highly Available VMs | Yes – thông qua tính năng Failover Clustering và VM Guest Cluster | Yes – Thông qua tính năngVMWare High Avaialbility (HA) |
| Failover Prioritization of Highly Available VMs | Yes – Có thể cấu hình độ ưu tiên cho các máy ảo thông qua Priority Settings | Yes |
| Affinity Rules for Highly Available VMs | Yes | Yes – Thông qua tính năng Affinity Rule cho DRS/DPM |
| Cluster-Aware Updating for Orchestrated Patch Management of Hosts. | Yes – Có thể update bản vá cho Hyper-V Host và Application thông quaCAU (Cluster-Aware Updating) | Yes – sản phẩmUM (Update Management)cho phép cập nhật các patch, upgrade cho máy ảo, ESXi host, Virtual Appliance |
| Guest OS Application Monitoring for Highly Available VMs | Yes | Yes – thông qua tính năng vSphere App HA (Apache, IIS, SQL, Sharepoint) |
| VM Guest Clustering via Shared Virtual Hard Disk files | Yes – thông qua tính năng mới Shared VHDX trong Windows Server 2012 R2 | Yes – Thông qua tính năng Shared VMDK |
| Intelligent Placement of new VM workloads | Yes – System Center 2012 R2 cho phép dự đoán và di dời các máy ảo để cân bằng tải cho các Hyper-V host thông qua tính năng “Intelligent Placement” | Yes – tính năngvSphere DRS cho phép dự đoán và di dời các máy ảo để cân bằng tải cho các ESXi Host trong hệ thống. |
| Automated Load Balancing of VM Workloads across Hosts | Yes – Dựa trên tính năngDynamic Optimization trong System Center | Yes – Dựa trên tính năng DRS (Distributed Resource Schedule) |
| Power Optimization of Hosts when load-balancing VMs | Yes – tối ưu và tiết kiệm điện năng cho các Hyper-V host thông qua“Power Optimization” | Yes – tiết kiệm điện năng thông qua tính năng DPM (Distributed Power Management) |
| Fault Tolerant VMs | No | Yes – Tính năngVMware FT |
| Backup VMs and Applications | Yes – Backup máy ảo và ứng dụng dựa trên sản phẩm Data Protection Manager | Yes – Backup dựa trên tính năngvSphere Data Protection |
| Site-to-Site Asynchronous VM Replication | Yes – Tính năng Hyper-V Replica | Yes – tính năngvSphere Replication |
Về Storage
| Microsoft:
Windows Server 2012 R2 System Center 2012 R2 |
VMware:
vSphere 5.5 Enterprise Plus vCenter Server 5.5 |
|
| Maximum # Virtual SCSI Hard Disks per VM | 256 | 120 |
| Maximum Size per Virtual Hard Disk | 64TB | 62TB |
| Native 4K Disk Support | Yes – Hỗ trợ định dạng 4K Sector, thường thấy là SSD | No – có công nghệ quản lý riêng làVMFS5 |
| Boot VM from Virtual SCSI disks | Yes | Yes |
| Hot-Add Virtual SCSI VM Storage for running VMs | Yes | Yes |
| Hot-Expand Virtual SCSI Hard Disks for running VMs | Yes | Yes |
| Hot-Shrink Virtual SCSI Hard Disks for running VMs | Yes | Yes – VMware Tool |
| Storage Quality of Service | Yes – Tính năngStorage QoS | Yes – Tính năngStorage I/O Control |
| Virtual Fibre Channel to VMs | Yes – Hỗ trợ 4 kênh NPIV cho một máy ảo | Yes – Hỗ trợ 4 kênh NPIV cho một máy ảo |
| Live Migrate Virtual Storage for running VMs | Yes | Yes |
| Flash-based Read Cache
|
Yes
Sử dụng tính năng SSD Tier để tăng tốc độ cho máy ảo chạy các ứng dụng đòi hỏi IOPS cao như (DB, Exchange, Web) |
Yes |
| Flash-based Write-back Cache | Yes – Cho phép write xuống SSD Cache, sau một thời gian thì sẽ copy vào HDD | No – chỉ hỗ trợ cache những data nhằm mục đích read |
| SAN-like Storage Virtualization using commodity hard disks. | Yes – Tính năng Storage Space | No |
| Can consume storage via iSCSI, NFS, Fibre Channel and SMB 3.0 | Yes | Yes |
| Storage Multipathing | Yes – thông qua tính năng MPIO hoặc SMB Multichannel | Yes – thông qua tính năng VAMP |
| Thin Provisioning and Trim Storage | Yes – Hỗ trợ Thin Provisioning và Trim Storage | Yes – Hỗ trợ Thin và thick provisioning |
| Storage Encryption | Yes – Bitlocker | No |
| Deduplication of storage used by running VMs | Yes – Data Deduplication Role | Yes –Deduplication Store |
| Provision VM Storage based on Storage Classifications | Yes – tính năngStorage Classification trong System Center 2012 R2 | Yes – tính năngStorage Policiestrong Storage Profiles |
| Dynamically balance and re-balance storage load based on demands | Yes – Cân bằng tải I/O cho Storage bằngSMB3.0 Scale Out File Server | Yes – Cân bằng tải thông qua tính năngStorage DRS |
Về Network
| Microsoft:
Windows Server 2012 R2 System Center 2012 R2 |
VMware:
vSphere 5.5 Enterprise Plus vCenter Server 5.5 |
|
| Distributed Switches across Hosts | Yes – Logical Switchestrong System Center 2012 R2 | Yes – Mặc địnhnhân ESXi Host |
| Extensible Virtual Switches | Yes – nhưng phụ thuộc vào vendor và nếu vendor hỗ trợ thì cấu hình trongNetwork Virtualization and Switch Extensions | Yes – Mặc địnhtrong nhân ESXi Host |
| NIC Teaming | Yes – Hỗ trợ 32 NIC cho một Teaming network | Yes – Hỗ trợ 32 NIC cho một Teaming network |
| Private VLANs (PVLAN) | Yes | Yes |
| ARP Spoofing Protection | Yes | No |
| DHCP Snooping Protection | Yes | No |
| Trunk Mode to VMs | Yes | Yes |
| Port Monitoring | Yes | Yes |
| Port Mirroring | Yes | Yes |
| Dynamic Virtual Machine Queue | Yes | Yes |
| Single Root IO Virtualization (SR-IOV) | Yes | Yes |
| Virtual Receive Side Scaling ( Virtual RSS ) | Yes | Yes – Card cấu hình cho VM phải là loạiVMXnet3 |
| Network Quality of Service | Yes | Yes |
| Network Virtualization / Software-Defined Networking (SDN) | Yes | Yes – Trong sản phẩm VMware NSX |