Ảo Hóa Là Gì? Tổng Hợp 5 Loại Ảo Hóa Phổ Biến Hiện Nay

Ảo hóa (Virtualization) đã trở thành một khái niệm quen thuộc và quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Ảo hóa không chỉ mang lại nhiều lợi ích cho các tổ chức doanh nghiệp mà còn ảnh hưởng sâu rộng đến cách thức chúng ta tiếp cận và quản lý công nghệ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một cách chi tiết về ảo hóa là gì, bao gồm các thành phần, ưu điểm cũng như các mức độ ảo hóa khác nhau.

Ảo hóa là gì?

Ảo hóa là một công nghệ cho phép tạo ra các phiên bản ảo (virtual) của các thành phần công nghệ như máy chủ, máy tính cá nhân, ổ đĩa, mạng,… Thay vì sử dụng trực tiếp phần cứng vật lý (hardware), ảo hóa cho phép các ứng dụng và hệ điều hành chạy trên các môi trường ảo, được tách biệt khỏi phần cứng vật lý.

Công nghệ ảo hóa cho phép sử dụng tối ưu tài nguyên phần cứng, giúp tăng hiệu quả và linh hoạt hơn trong việc quản lý và vận hành hệ thống công nghệ. Nó giúp các tổ chức doanh nghiệp tiết kiệm chi phí, nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu, và tăng cường độ tin cậy của hệ thống.

Các thành phần của ảo hóa

Ảo hóa bao gồm nhiều thành phần quan trọng, mỗi thành phần đều đóng vai trò then chốt trong việc triển khai và vận hành hiệu quả các môi trường ảo. Các thành phần chính của ảo hóa bao gồm:

Phần cứng vật lý (Physical Hardware)

Đây là các thiết bị phần cứng vật lý như máy chủ, ổ đĩa, bộ nhớ,… Phần cứng vật lý là nền tảng cơ bản để xây dựng các môi trường ảo.

Hypervisor (Virtual Machine Monitor – VMM)

Hypervisor là phần mềm hoặc firmware được sử dụng để tạo và quản lý các máy ảo (Virtual Machines – VMs). Hypervisor có thể được cài đặt trực tiếp trên phần cứng vật lý (Type 1 Hypervisor) hoặc chạy như một ứng dụng trên hệ điều hành (Type 2 Hypervisor). Hypervisor đóng vai trò then chốt trong việc chia sẻ và quản lý tài nguyên phần cứng cho các máy ảo.

Máy ảo (Virtual Machines – VMs)

Máy ảo là các môi trường ảo được tạo ra bởi Hypervisor, có thể chạy các hệ điều hành và ứng dụng độc lập với phần cứng vật lý. Mỗi máy ảo có thể được cấu hình riêng về số lượng CPU, bộ nhớ, ổ đĩa,… phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Hệ điều hành ảo (Virtual Operating System)

Hệ điều hành ảo chạy trong các máy ảo, có thể khác với hệ điều hành chạy trên phần cứng vật lý. Hệ điều hành ảo được cấu hình riêng để phù hợp với yêu cầu của từng ứng dụng hoặc dịch vụ. Ví dụ máy chủ ảo VPS Windows, máy chủ ảo Linux,…

Ứng dụng ảo (Virtual Applications)

Ứng dụng ảo là các ứng dụng được triển khai và chạy trong các máy ảo, được tách biệt với phần cứng vật lý. Ứng dụng ảo có thể di chuyển giữa các máy ảo hoặc được sao lưu/phục hồi dễ dàng.

Lưu trữ ảo (Virtual Storage)

Lưu trữ ảo là các thiết bị lưu trữ ảo như ổ đĩa ảo, volume ảo,… được tạo ra và quản lý bởi hệ thống ảo hóa. Lưu trữ ảo cho phép linh hoạt trong việc cung cấp, mở rộng và sao lưu dữ liệu.

Mạng ảo (Virtual Networking)

Mạng ảo là các thành phần mạng ảo như switch ảo, router ảo, firewall ảo,… được tạo ra và quản lý bởi hệ thống ảo hóa. Mạng ảo cho phép triển khai và cấu hình các kết nối mạng linh hoạt, đáp ứng nhu cầu của các máy ảo.
Các thành phần này hoạt động tương tác với nhau để tạo nên một hệ thống ảo hóa hoàn chỉnh, giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phần cứng và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống.

Ưu và nhược điểm của ảo hóa

Ảo hóa mang lại nhiều lợi ích cho các tổ chức doanh nghiệp, nhưng cũng có một số hạn chế cần lưu ý. Dưới đây là một số ưu và nhược điểm chính của công nghệ ảo hóa:

Ưu điểm của ảo hóa:

• Tối ưu hóa tài nguyên: Ảo hóa cho phép tận dụng tối đa tài nguyên phần cứng, giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành hệ thống.
• Linh hoạt và dễ quản lý: Các máy ảo có thể được tạo, cấu hình, sao lưu và di chuyển dễ dàng, đáp ứng nhu cầu kinh doanh linh hoạt hơn.
• Khả năng mở rộng: Các tài nguyên ảo có thể được mở rộng nhanh chóng khi cần thiết, giúp đáp ứng nhu cầu tăng trưởng.
• Tăng hiệu suất: Nhờ tối ưu hóa tài nguyên, ảo hóa giúp tăng hiệu suất và hiệu quả sử dụng phần cứng.
• Độ tin cậy và khả năng phục hồi: Các máy ảo có thể được sao lưu, di chuyển và phục hồi dễ dàng, nâng cao độ tin cậy và khả năng phục hồi hệ thống.
• Giảm chi phí: Ảo hóa giúp tiết kiệm chi phí đầu tư phần cứng, chi phí vận hành và bảo trì hệ thống.

Nhược điểm của ảo hóa:

• Độ phức tạp: Triển khai và quản lý các hệ thống ảo hóa có thể phức tạp hơn so với môi trường vật lý truyền thống.
• Phụ thuộc vào phần cứng: Nếu phần cứng vật lý gặp sự cố, toàn bộ hệ thống ảo hóa có thể bị ảnh hưởng.
• An ninh và bảo mật: Các rủi ro về an ninh và bảo mật có thể được gia tăng do các máy ảo chia sẻ chung tài nguyên.
• Hiệu suất: Trong một số trường hợp, hiệu suất của ứng dụng chạy trên máy ảo có thể thấp hơn so với môi trường vật lý.
• Chuyển đổi và di chuyển: Việc chuyển đổi từ môi trường vật lý sang ảo hóa hoặc di chuyển giữa các nền tảng ảo hóa khác nhau có thể phức tạp.

Các mức độ ảo hóa

Ảo hóa có thể được thực hiện ở các mức độ khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu và mức độ triển khai. Các mức độ ảo hóa chính bao gồm:

Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization)

Ảo hóa toàn phần (Full Virtualization) là mức độ ảo hóa cao nhất, trong đó các máy ảo chạy hoàn toàn độc lập với phần cứng vật lý. Trong ảo hóa toàn phần:

• Máy ảo có thể chạy bất kỳ hệ điều hành nào, ngay cả những hệ điều hành khác với hệ điều hành chạy trên phần cứng vật lý.
• Máy ảo không cần được chỉnh sửa hoặc cài đặt phần mềm đặc biệt để có thể chạy trên nền tảng ảo.
• Hypervisor quản lý và cung cấp các tài nguyên phần cứng ảo cho các máy ảo.
• Máy ảo được cách ly hoàn toàn với phần cứng vật lý và các máy ảo khác.

Ảo hóa toàn phần cung cấp mức độ linh hoạt và độc lập cao nhất, nhưng cũng yêu cầu Hypervisor có khả năng giả lập phần cứng chi tiết. Ví dụ về ảo hóa toàn phần bao gồm VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, KVM.

Ảo hóa một phần (Partial Virtualization)

Ảo hóa một phần (Partial Virtualization) là mức độ ảo hóa thấp hơn, trong đó chỉ một số thành phần hoặc tài nguyên phần cứng được ảo hóa, còn lại vẫn sử dụng trực tiếp phần cứng vật lý.

• Chỉ một số tài nguyên phần cứng như bộ xử lý (CPU), bộ nhớ (RAM) hoặc ổ đĩa được ảo hóa.
• Hệ điều hành chạy trên máy ảo phải tương thích với phần cứng vật lý.
• Các ứng dụng hoặc tiến trình chạy trên máy ảo có thể truy cập trực tiếp phần cứng vật lý.
• Ảo hóa một phần đơn giản hơn so với ảo hóa toàn phần, nhưng cung cấp ít linh hoạt hơn.

Ví dụ về ảo hóa một phần bao gồm: Sun Solaris Containers, chroot trong Linux.

Ảo hóa song song (Paravirtualization)

Ảo hóa song song (Paravirtualization) là mức độ ảo hóa giữa ảo hóa toàn phần và ảo hóa một phần. Trong ảo hóa song song:

• Máy ảo không hoàn toàn độc lập với phần cứng vật lý, mà yêu cầu sự hợp tác giữa hệ điều hành ảo và Hypervisor.
• Hệ điều hành ảo được chỉnh sửa để có thể giao tiếp trực tiếp với Hypervisor, thay vì truy cập trực tiếp phần cứng.
• Việc này giúp tăng hiệu suất và giảm độ phức tạp của Hypervisor so với ảo hóa toàn phần.
• Tuy nhiên, ảo hóa song song có yêu cầu cao hơn về chỉnh sửa hệ điều hành ảo.

Ví dụ về ảo hóa song song bao gồm: Xen, LXC (Linux Containers).

Ảo hóa hệ điều hành (Operating System Virtualization)

Ảo hóa hệ điều hành (Operating System Virtualization) là mức độ ảo hóa đặc biệt, trong đó các máy ảo được tạo ra trên cùng một hệ điều hành vật lý, chia sẻ kernel của hệ điều hành đó. Các máy ảo trong ảo hóa hệ điều hành:

• Chia sẻ kernel của hệ điều hành vật lý, giúp tiết kiệm tài nguyên và tăng hiệu suất.
• Mỗi máy ảo có thể chạy các ứng dụng và quá trình khác nhau mà không cần phải cài đặt hệ điều hành riêng biệt.
• Ảo hóa hệ điều hành cung cấp mức độ cô lập giữa các máy ảo, nhưng vẫn chia sẻ kernel của hệ điều hành vật lý.

Ví dụ về ảo hóa hệ điều hành bao gồm: Docker, OpenVZ.

Hypervisor

Hypervisor là một thành phần quan trọng trong công nghệ ảo hóa, giúp quản lý và phân phối tài nguyên phần cứng cho các máy ảo. Có hai loại Hypervisor chính:

• Hypervisor Type 1 (Bare Metal): Hypervisor loại này chạy trực tiếp trên phần cứng vật lý của máy chủ mà không cần hệ điều hành trung gian. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và cung cấp mức độ cô lập cao. Ví dụ về Hypervisor Type 1 bao gồm VMware ESXi, Microsoft Hyper-V.
• Hypervisor Type 2 (Hosted): Hypervisor loại này chạy trên một hệ điều hành đã được cài đặt trên phần cứng vật lý. Điều này có thể tạo ra một lớp trễ nhỏ và ảnh hưởng đến hiệu suất. Ví dụ về Hypervisor Type 2 bao gồm VMware Workstation, Oracle VirtualBox.

Hypervisor đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý tài nguyên, cung cấp tính linh hoạt và cô lập giữa các máy ảo.

Trên đây là một số thông tin cơ bản về công nghệ ảo hóa là gì, các thành phần, ưu và nhược điểm, cũng như các mức độ ảo hóa phổ biến. Việc triển khai ảo hóa mang lại nhiều lợi ích như tăng hiệu suất, linh hoạt và tiết kiệm chi phí, nhưng cũng đồng thời đặt ra một số thách thức về phức tạp, an ninh và hiệu suất.

InterData chuyên cung cấp dịch vụ máy chủ, máy chủ đám mây, cho thuê VPS giá rẻ, Hosting chất lượng cao,… Liên hệ ngay với InterData tại:

• Website: https://interdata.vn
• Facebook: https://www.facebook.com/interdata.com.vn
• Twitter: https://twitter.com/Interdatavn
• Youtube: https://www.youtube.com/@interdata-vn
• Linkedin: https://www.linkedin.com/in/interdata-vn/
• Trụ sở chính: 48 Nguyễn Thị Huỳnh, Phường 11, Quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh
• VPGD: Số 211 Đường số 5, Khu Đô Thị Lakeview City, Phường An Phú, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
• Hotline: 1900.63.68.22