PHẦN 1: ẢO HÓA VÀ VÀ CÁC THÁCH THỨC CỦA MÔ HÌNH ẢO HÓA TRUYỀN THỐNG

A. TẠI SAO CẦN GIẢI PHÁP ẢO HÓA

Chuyển đổi số là xu hướng toàn cầu và là vấn đề sống còn đối với các quốc gia, tổ chức, doanh nghiệp.

Ngày nay, xây dựng và phát triển các ứng dụng công nghệ thông tin trong doanh nghiệp là xu hướng bắt buộc để phát triển bền vững và cạnh tranh hiệu quả. Để thực hiện điều này, doanh nghiệp cần phải đầu tư mạnh vào hạ tầng công nghệ thông tin bao gồm cả phần cứng và phần mềm ứng dụng. Việc đầu tư nhiều phần cứng sẽ làm tăng các chi phí đầu tư, chi phí vận hành, chi phí quản trị, chi phí điện năng, không gian lưu trữ,… Công nghệ ảo hóa ra đời nhằm giảm thiểu các chi phí trên và giải quyết được nhu cầu về phần cứng nhằm đáp ứng hạ tầng cho việc triển khai ứng dụng.

Bên cạnh đó công nghệ ảo hóa còn giải quyết các bài toán như giải pháp Virtual Desktop, điện toán đám mây – Cloud computing,… giúp tối ưu hóa phần cứng, tối ưu hóa các dịch vụ triển khai cho doanh nghiệp theo định hướng tương lai.

Việc xây dựng một hệ thống máy chủ (Server) và trung tâm dữ liệu (Datacenter) chuyên nghiệp thông qua ảo hóa trên nền tảng đám mây là xu hướng công nghệ thông tin bắt buộc hiện nay. Giải pháp ảo hóa hệ thống nền tảng công nghệ thông tin truyền thống thành nền tảng điện toán đám mây giúp việc quản lý linh động hơn rất nhiều, tăng tốc độ giải quyết các vấn đề quan trọng của hạ tầng công nghệ hiện đại, đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe nhất của khách hàng.

Mục tiêu quan trọng nhất của các giải pháp cho hạ tầng công nghệ thông tin trong đó có giải pháp ảo hóa là hỗ trợ doanh nghiệp/khách hàng tiết kiệm chi phí quản lý và chi phí tài nguyên vận hành hệ thống để tập trung hơn vào việc cải tiến các dịch vụ, hoạt động kinh doanh của mình trên nền tảng này.

Lợi ích của ảo hóa hệ thống: hiệu quả cao hơn, tính sẵn sàng của dữ liệu cao hơn và chi phí thấp hơn

Ảo hóa là cách hiệu quả nhất để giảm chi phí CNTT và tăng hiệu suất hoạt động, không chỉ cho các doanh nghiệp lớn mà ngay cả đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Ảo hóa cho phép:

– Chạy nhiều hệ điều hành và các ứng dụng trên một máy tính

– Củng cố phần cứng để năng suất hoạt động cao hơn từ các máy chủ có cấu hình thấp hơn

– Tiết kiệm 50% trên tổng chi phí CNTT

– Tăng tốc độ và đơn giản hóa quản lý CNTT; bảo trì và triển khai các ứng dụng mới

Ảo hóa hạ tầng CNTT là một thách thức cấp bách nhất hiện nay: sự mở rộng cơ sở hạ tầng buộc bộ phận IT phải chi hơn 70% ngân sách của họ vào việc bảo trì và để lại rất ít tài nguyên nguồn lực cho việc đổi mới hoạt động kinh doanh hiện tại.

Những khó khăn xuất phát từ những máy tính chạy hệ điều hành X86 ngày nay: chúng chỉ được thiết kế để chạy một hệ điều hành và ứng dụng tại một thời điểm. Và kết quả là ngay cả một trung tâm dữ liệu nhỏ cũng phải triển khai nhiều máy chủ, trong khi mỗi máy chỉ hoạt động ở mức từ 5% đến 15% công suất – không hiệu quả đối với bất kì tiêu chuẩn nào.

Phần mềm ảo hóa giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép nhiều hệ điều hành và các ứng dụng chạy trên một máy chủ vật lý hoặc “host” (trạm chủ, máy tính). Mỗi “máy ảo” khép kín được phân lập từ những máy khác, và sử dụng được nhiều tài nguyên mà nó yêu cầu hơn từ máy chủ.

Các lợi ích cụ thể:

+ Sử dụng đến 80% công suất của máy chủ

+ Giảm yêu cầu về phần cứng với tỷ lệ 10:1 hoặc hơn thế nữa

+ Chi phí cho vốn đầu tư và các hoạt động vận hành, quản trị được cắt giảm và tiết kiệm.

+ Tính linh hoạt, sẵn sàng cao

B. MÔ HÌNH ẢO HÓA TRUYỀN THỐNG VÀ CÁC THÁCH THỨC

1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG ẢO HÓA TRUYỀN THỐNG

Một mô hình phổ biến cho mô hệ thống ảo hóa được thể hiện nhu sau:

Các máy chủ ảo hóa được tạo ra dựa trên các máy chủ vật lý và được lưu trữ trên thiết bị lưu trữ tập trung, và mô hình này giải quyết được các yêu cầu về hệ thống máy chủ ảo hóa:

– Nguồn tài nguyên các máy ả được sử dụng từ RAM và CPU của máy chủ HOST, tài nguyên đĩa cứng và dữ liệu sẽ sử dụng trên thiết bị lưu trữ SAN (Storage Area Network)

– Đáp ứng tính dự phòng ch các máy chủ vật lý HOST, trong trường hợp các máy chủ bị sự cố thì các máy ảo vẫn hoạt động trên các máy chủ HOST khác.

– Thiết bị lưu trữ được thiết kế Dual Cntroller, đáp ứng dữ liệu luôn được truy suất từ các máy chủ HOST vật lý cũng như ảo hóa

– Thiết kế đáp ứng khả năng mở rộng tại một trung tâm dữ liệu cũng như việc mở rộng nhiều trung tâm dữ liệu

Mô hình thiết kế theo kiểu truyền thống đáp ứng các môi trường ảo hóa khác nhau như Vmware, Hyper-v, … việc dự phòng và khả năng mở rộng cũng tương tự nhau về kiến trúc.

Một ưu điểm của mô hình trên là dễ dàng thực hiện xây dựng đầu tư và triển khai, đáp ứng cho cả doanh nghiệp / tổ chức có quy mô từ nhỏ tới lớn

2. CÁC THÁCH THỨC VỚI GẢI PHÁP ẢO HÓA TRUYỀN THỐNG

a. ĐẦU TƯ BAN ĐẦU

Việc đưa ra bài toán chi phí đầu tư ban đầu luôn là vấn đề rất khó khăn, đầu tư hạ tầng ra sao và chi phí khởi đầu là bao nhiêu?. Thông thường người dùng phải đầu tư dự phòng sẵn từ 3 đến 5 năm cho hệ thống dẫn đến việc lãng phí chi phí đầu tư ban đầu.

b. KHẢ NĂNG MỞ RỘNG

Kiến trúc với khả năng mở rộng linh hoạt thực sự rất cần thiết cho việc đầu tư một hệ thống trung tâm dữ liệu. Quay lại với chi phí đầu tư ban đầu, với những hạ tầng VDI (Virtual Desktop Infrastructure) thông thường, rất khó để có thể đưa ra một hạ tầng với việc đầu tư nhỏ ban đầu mà vẫn có thể mở rộng sau này với chi phí hợp lý.

Việc mở rộng không chỉ với dung lượng lưu trữ (storage) mà còn cả về phần cứng server, Networking và một số các dịch vụ liên quan. Ví dụ như có thể khởi đầu với 1 host 128GB RAM và sau đó mở rộng lên 256GB hoặc hơn nữa, hoặc dung lượng lưu trữ có thể khởi đầu với 2TB, rồi nâng cấp dần lên 5TB, 10TB… Việc mở rộng như vậy rất khó cho một hạ tầng truyền thống vốn dĩ được thiết kế để ước lượng sẵn số lượng VDI được dùng cho một thời kỳ nhất định ban đầu.

c. HIỆU SUẤT HOẠT ĐỘNG

Thông thường hiệu suất hoạt động được dựa trên trải nghiệm của chính người dùng đang sử dụng hệ thống. Với một hạ tầng ảo hoá thông thường, đa số sẽ đáp ứng được hiệu suất hoạt động với số lượng giao dịch nhỏ. Nhưng khi mở rộng ra với số lượng hàng ngàn hay chục ngàn máy sẽ là một vấn đề đáng quan tâm thực sự, lúc đó hiệu suất, trải nghiệm người dùng sẽ bị ảnh hưởng rõ rệt, do điểm yếu của hạ tầng truyền thống.

Network latency cũng là một phần liên quan đến I/O latency, hiện tượng nghẽn cổ chai (bottlenecks) giữa network và storage controller sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp đến ứng dụng. Network và storage Controller vẫn luôn là điểm gây nghẽn (bottle neck) tác động đến ứng dụng và hiệu suất hoạt động của toàn bộ hạ tầng hệ thống.

Cho dù hạ tầng có nâng cấp lên SSD (Flash storage) đi chăng nữa, thì điểm yếu về hạ tầng SAN truyển thống vẫn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của DC (Data Center).

d. GIÁM SÁT, QUẢN LÝ

Giám sát và quản lý hệ thống tập trung cũng là một yếu tố quan trọng trong việc theo dõi và đảm bảo hiệu suất hoạt động cho hệ thống. Trong số đó có việc giám sát hiệu suất hoạt động ở mức máy ảo (virtual machine level), thông thường với hệ thống hạ tầng truyền thống thì sẽ rất khó đưa ra phân tích đánh giá hiệu suất ở hạ tầng ảo hóa.

Việc quản lý hiệu suất của thiết bị lưu trữ Storage, thường chỉ có thể thực hiện ở mức host level để quản lý CPU, RAM trên host đó. Nếu người quản trị muốn biết hiệu suất hoạt động của VMs (Virtual Machines) đó đang sử dụng tạm nguồn tài nguyên hệ thống hay đang cần tài nguyên cần thiết để phục vụ cho nhu cầu của users. Điều này cần phải hiểu khi nào sẽ phải cần gia tăng hiệu năng trên VMs đó, và cần giám sát một thời gian để có được kết quả.

Với hạ tầng truyền thống, việc giám sát và quản lý là vô cùng phức tạp với nhiều giao diện quản lý khác nhau: từ hệ thống ảo hóa đến hệ thống server, hệ thống lưu trữ storage, hệ thống user…

e. DUNG LƯỢNG LƯU TRỮ

Thường khi đầu tư, sẽ có 2 tình trạng: một là đầu tư quá mức (dư thừa), hai là thiếu (không đủ) hoặc với dung lượng quá thấp. Vậy vấn đề làm sao để có thể sizing được một dung lượng cần thiết, đủ phục vụ cho một lượng user nhất định trong một giai đoạn đầu tư?

Storage là thành phần quan trọng trong mô hình truyền thống và thách thức lớn nhất trong mô hình truyền thống liên quan đến Storage đó là:

– Nhu cầu nhỏ, đầu tư Storage nhỏ tuy nhiên khi nhu cầu phát sinh thì không thể nâng cấp Storage Controller mà phải thay đổi Controller có hiệu năng đáp ứng cao hơn, đồng nghĩa với việc thay đổi Storage (hiệu quả đầu tư ban đầu không cao)

– Xu hướng ngày càng phát triển, bùng nổ dữ liệu thách thức khả năng hồi đáp của Storage cho số lượng máy vật lý, máy ảo ngày càng tăng và chi phí đầu tư Storage ngày càng tăng, ảnh hưởng đến hiệu quả đầu tư và hiệu quả sử dụng.

– Trong giải pháp xây dựng nhiều trung tâm dữ liệu hoạt động, cần phải đầu tư thiết bị Storage tại DR Site (Disaster Recovery) tương đương và giải pháp đồng bộ dữ liệu giữa các trung tâm cần phải có môi trường cáp quang đồng bộ, chi phí đầu tư cao khi xây dựng giải pháp.

3. XU HƯỚNG HIỆN ĐẠI HOÁ TRUNG TÂM DỮ LIỆU

Kiến trúc hệ thống ảo hóa truyền thống đang gặp phải khó khăn lớn tại thiết bị lưu trữ dữ liệu tập trung, khó khăn này ngày càng tăng trước các yêu cầu về mở rộng của hệ thống, khả năng hồi đáp, khả năng dự phòng và chi phí đầu tư.

Một hướng tiếp cận khác, các hệ thống lớn của các tổ chức như Google, amazon, facebook, yahoo, … có một điểm chung là không có Storage SAN) và kiến trúc của các hệ thống đó làm thế nào mà có thể đáp ứng được lượng người dùng cao đến hàng tỷ, khả năng sẵn sàng và đáp ứng của hệ thống tốt đến như vậy.

Hyperconverged (Hyper – Converged) – Siêu Hội Tụ: là thuật ngữ được dùng đến như một xu hướng về hạ tầng hội tụ, xu hướng này loại bỏ khái niệm sử dụng đĩa cứng tại thiết bị lưu trữ và chỉ sử dụng các máy tính (bao gồm CPU, RAM, DISK, Network) kết hợp với nhau tạo thành một khối vận hành dự phòng lẫn nhau, loại bỏ việc sử dụng external Storage.