Ngày nay, có nhiều bộ vi xử lý được trang bị Virtualization Technology (VT), cho phép nó hoạt động như nhiều máy tính độc lập. Bài viết này sẽ khái quát Virtualization Technology là gì, phân loại và cách hoạt động của nó.

Virtualization Technology là gì?

Virtualization – Ảo hóa, là công nghệ cho phép bạn tạo các dịch vụ CNTT hữu ích. Việc này được thực hiện bằng cách sử dụng các tài nguyên được liên kết với phần cứng. Nó cho phép sử dụng hết công suất của máy vật lý bằng cách phân chia khả năng của nó cho nhiều người dùng hoặc môi trường khác nhau.

Nói một cách thực tế hơn, tưởng tượng bạn có 3 máy chủ cho 3 mục đích riêng. Máy chủ mail, máy chủ web và máy chủ chạy các ứng dụng kế thừa nội bộ. Trong đó, mỗi máy chủ đang được sử dụng ở khoảng 30% công suất. Rõ ràng, đây chỉ là một phần nhỏ so với tiềm năng thật sự của chúng. Ngoài ra, các ứng dụng kế thừa vẫn có vai trò trong các hoạt động nội bộ, do đó máy chủ thứ ba vẫn cần được giữ lại.

Ví dụ về 3 máy chủ

Theo cách truyền thống, ta thường chạy các tác vụ riêng lẻ trên các máy chủ khác nhau. Có thể phân chia theo: 1 máy chủ, 1 hệ điều hành, 1 tác vụ. Việc cung cấp cho một máy chủ nhiều “bộ não” khác nhau không phải dễ dàng. Tuy nhiên, với Virtualizatrion, bạn có thể chia máy chủ mail thành 2 máy chủ. Chúng xử lý các tác vụ độc lập để các ứng dụng cũ có thể được di chuyển. Về thực tế, bạn vẫn đang sử dụng cùng một phần cứng, nhưng hiệu quả hơn rất nhiều.

Virtualization được áp dụng vào ví dụ

Lịch sử của Virtualization

Virtualization Technology (công nghệ ảo hóa – VT) thật ra đã bắt nguồn từ những năm 1960. Tuy nhiên, mãi đến những năm 2000 nó mới bắt đầu được áp dụng rộng rãi. Các công nghệ cho phép ảo hóa – như các phần mềm giám sát máy ảo (hypervisor) – đã được phát triển cách đây nhiều thập kỷ. Chúng cung cấp quyền truy cập cho đồng thời nhiều người dùng, vào các máy tính thực hiện xử lý hàng loạt. Xử lý hàng loạt (batch processing) là một cách tính toán phổ biến trong lĩnh vực kinh doanh. Nó giúp chạy các tác vụ thông thường nhanh hơn gấp hàng nghìn lần.

Trong vài thập kỷ tiếp theo, giải pháp cho vấn đề nhiều người dùng/ máy đơn ngày càng trở nên phổ biến. Tuy nhiên, Virtualization trong thời gian đó vẫn chưa thật sự nổi bật. Ngày đó, một cách giải quyết phổ biến là time-sharing, cô lập người dùng trong hệ điều hành. Việc này vô tình dẫn đến sự ra đời của các hệ thống như UNIX, sau này là Linux. Trong khi đó, nhiều người vẫn chưa biết rõ Virtualization Techlonogy là gì và nó vẫn chưa được tin dùng.

Mãi đến những năm 1990, VT mới bắt đầu được sử dụng khi các công ty gặp vấn đề với dung lượng phần cứng vật lý. Lúc đó, VT đã thật sự cắt giảm đáng kể chi phí liên quan đến việc mua, thiết lập và bảo trì phần cứng của các doanh nghiệp. Từ đó, VT dần trở thành nền tảng của điện toán đám mây. Ngày nay, với sự phát triển của các doanh nghiệp, các phần mềm quản lý ảo hóa chuyên nghiệp ngày càng có chỗ đứng hơn.

Cách hoạt động của Virtualization Technology là gì?

Các hypervisor tách các tài nguyên vật lý khỏi môi trường ảo (là nơi cần những tài nguyên này). Sau đó, hypervisor có thể nằm trên hệ điều hành (như laptop) hoặc được cài đặt trực tiếp vào phần cứng (như máy chủ). Đây cũng là cách mà hầu hết cách doanh nghiệp sử dụng công nghệ VT. Các hypervisor lấy tài nguyên vật lý, phân chia chúng để các môi trường ảo có thể sử dụng chúng.

Các tài nguyên được phân vùng khi cần thiết từ môi trường vật lý đến nhiều môi trường ảo. Người dùng tương tác, chạy các tính toán trong môi trường ảo (máy khách, máy ảo). Máy ảo sẽ hoạt động như một file dữ liệu duy nhất. Và giống như bất ký file kĩ thuật số nào, nó có thể được di chuyển giữa các máy tính và được mở từ một trong số các máy tính đó.

Khi môi trường ảo chạy, người dùng hay chương trình có thể đưa ra lệnh yêu cầu tài nguyên bổ sung. Khi đó, hypervisor sẽ chuyển tiếp yêu cầu đến hệ thống vật lý, lưu các thay đổi. Đặc biệt, nếu yêu cầu được gửi thông qua một hypervisor mã nguồn mở dựa trên KVM (Kernel-based Virtual Machine), tốc độ chuyển tiếp sẽ được giữ nguyên.

Các loại hình của Virtualization Technology là gì?

Data virtualization

Nhờ vào VT, các dữ liệu trải rộng khắp nơi có thể được hợp nhất thành một nguồn duy nhất. Data virtualization (ảo hóa dữ liệu) cho phép các công ty coi dữ liệu như một nguồn cung cấp động. Nó cung cấp khả năng xử lý, có thể tập hợp dữ liệu từ nhiều nguồn, dễ dàng điều chỉnh các nguồn dữ liệu mới. Ngoài ra, nó có thể chuyển đổi các dữ liệu theo nhu cầu người dùng. Các công cụ ảo hóa dữ liệu đặt trước nhiều nguồn dữ liệu, cho phép chúng được coi là nguồn duy nhất. Chúng cung cấp dữ liệu cần thiết – ở dạng bắt buộc – đúng lúc cho bất kỳ ứng dụng hay người dùng nào.

Data virtualization

Desktop virtualization

Desktop virtualization (ảo hóa desktop) thường bị nhầm với ảo hóa hệ điều hành – cho phép bạn triển khai nhiều hệ điều hành trên một máy chủ duy nhất. Trong khi đó, ảo hóa desktop cho phép quản trị viên trung tâm (hay công cụ quản trị tự động) triển khai môi trường desktop mô phỏng cho hàng trăm máy vật lý cùng lúc.

Server virtualization

Máy chủ là những máy tính được thiết kế để xử lý một lượng lớn các tác vụ cụ thể. Từ đó, các máy tính khác (laptop, desktop) có thể thực hiện nhiều tác vụ khác. Server virtualization (ảo hóa máy chủ) cho phép nó thực hiện nhiều chức năng cụ thể hơn. Ngoài ra, việc này còn liên quan đến phân vùng. Từ đó, nhiều thành phần khác nhau có thể được sử dụng cho nhiều chức năng.

Operating system virtualization

Operating system virtualization (ảo hóa hệ điều hành) xảy ra ở kernel – những bộ quản lý tác vụ trung tâm của hệ điều hành. Đây là một cách hữu ích để chạy song song Linux với Windows. Ngoài ra, các doanh nghiệp cũng có thể tận dụng nó để:

• Giảm chi phí phần cứng.
• Tăng cường bảo mật. Vì tất cả các phiên bản ảo đều có thể được giám sát và cô lập.
• Giới hạn thời gian dành cho các dịch vụ CNTT (cập nhật phần mềm,…).

Operating System Virtualization

Network functions virtualization

NFV (ảo hóa chức năng mạng) tách các chứng năng chính của mạng. Chúng có thể là directory service, file sharing, cấu hình IP… Từ đó phân phối chúng giữa các môi trường. Một khi các chức năng phần mềm độc lập với các máy chủ vật lý, các chức năng cụ thể có thể được “gói” lại với nhau thành một mạng mới và được gán cho một môi trường. Ảo hóa mạng làm giảm số lượng thành phần vật lý (switch, router, hub…). Do đó, nó rất phổ biến trong ngành viễn thông.

Theo RedHat.