ĐỀ TÀI: THIẾT LẬP MẠNG MÁY TÍNH ẢO HĨA THEO MƠ
HÌNH THIN-CLIENT

1


LỜI MỞ ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, công nghệ thông tin đang có những bước phát triển một
cách mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động trên toàn thế giới.
Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng các hệ thống công nghệ thông tin ngày càng cao và dường
như đã trở thành yếu tố không thể thiếu trong các tổ chức, doanh nghiệp. Việc ứng dụng
những hệ thống giúp tăng hiệu quả trong việc xử lý các thông tin phức tạp, đặc biệt đem
đến sự tiện ích và nhanh chóng trong cơng tác quản lý, cũng như làm hẹp không gian lưu
trữ, tránh thất lạc dữ liệu một cách an tồn và cụ thể hóa thông tin đáp ứng nhu cầu của
người sử dụng.
Từ những nhận thức về tầm quan trọng của ngành công nghệ thông tin với công tác
quản lý, cùng với sự mong muốn học hỏi và góp phần nhỏ đưa tin học ứng dụng vào công
tác quản lý của Học viện, em đã hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu nguyên lý hệ điều hành
Window, Thiết lập mạng máy tính ảo hố theo mơ hình Thin-Client cho Học viện Kỹ ”.
Mục đích của đề tài là làm rõ và đưa ra những nghiên cứu, phân tích nguyên lí hệ điều
hành Windows; thiết lập một mạng ảo hóa theo mơ hình Thin-Client cho học viện.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo Thạc sĩ Phùng Văn Thọ đã tận
tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt q trình hồn thành bài khóa luận này.
Trong thời gian nghiên cứu, cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn của
thầy giáo, em đã cố gắng hồn thành khóa luận đúng thời hạn. Tuy nhiên, do kiến thức còn
hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi những sai sót.Vì vậy, em rất mong nhận được những
ý kiến đóng góp của thầy cơ để đề tài khóa luận của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

2

NHẬN XÉT

3


MỤC LỤC

4


Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt (nếu có)
TT

Phần viết tắt

Phần viết đầy đủ

1

Clients

Máy trạm

2

Cluster

Cụm máy chủ


3

Server

Máy chủ

4

Information Technology(IT)

Công nghệ thông tin

5

Datacenter

Trung tâm dữ liệu

6

Direct Attached Storage(DAS)

Lưu trữ qua thiết bị gắn trực tiếp

7

Distributed server

Máy chủ phân tán


8

Fullvirtualization

Ảo hóa hồn tồn

9

Infrastrucure as a Service (IaaS)

Giải pháp hạ tầng như là một dịch vụ

10

Paravirtualization

Ảo hóa một phần

5


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH:
Hình 1.1: Mơ hình mạng hình sao.
Hình 2.1: Biểu đồ khảo sát mục đích ảo hóa
Hình 2.2: Kết quả khảo sát 300 CIO về động lực sử dụng ảo hóa.
Hình 2.3: Hoạt động của ảo hóa.
Hình 2.4: Thị phần Windows tồn cầu.
Hình 2.5: Cấu trúc ảo hóa Hypervisor.
Hình 2.6: Kiến trúc mạng trong hệ thống Vmware
Hình 2.7: Kiến trúc ảo hóa lưu trữ

Hình 3.1: Khái niệm ảo hóa máy chủ trong doanh nghiệp
Hình 3.2: Ảo hóa mạng.
Hình 3.3: Giải pháp lưu trữ truyền thống - DAS
Hình 3.4: Ảo hóa hệ thống lưu trữ
Hình 3.5: Áo hóa lưu trữ kết nối trực tiếp
Hình 3.6: Phần mềm ảo hóa được nhúng vào ổ cứng vật lý
Hình 4.1: Ảo hóa hệ thống lưu trữ
Hình 4.2: Mơ hình ảo hóa và giải pháp ảo hóa

DANH MỤC CÁC BẢNG:
Bảng 2.1: Khảo sát động lực để áp dụng ảo hóa.
Bảng 3.1: So sánh Thin-client và zero-client.
Bảng 4.1: Thiết bị đang có của trường học
Bảng 4.2: Thiết bị mạng sử dụng cần thiết
Bảng 4.3: Các dịch vụ triển khai

6


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Sự cần thiết
1.1. Xu hướng ứng dụng cơng nghệ thơng tin theo mơ hình ảo hóa
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành cơng nghệ thơng tin, các công nghệ cũ
dần dần thể hiện nhiều mặt hạn chế và không phù hợp với nhu cầu thực tiễn nữa, đặc biệt
là đối với nhu cầu ngày càng cao và phức tạp của các doanh nghiệp như quản lý tập trung
cơ sở dữ liệu, giảm thiểu chi phí về cơ sở hạ tầng công nghệ, hiệu năng sử dụng… Do đó
sự ra đời của cơng nghệ ảo hóa là tất yếu và là giải pháp tối ưu.
Công nghệ ảo hóa đang làm thay đổi bộ mặt của thế giới điện tốn bằng các cơng
cụ có khả năng được triển khai và quản lý đơn giản, hiệu quả. Bằng việc tối ưu sử dụng
các nguồn tài nguyên hệ thống, và chi phí triển khai ban đầu thấp, ảo hóa đem lại cho các

doanh nghiệp nhiều khả năng và nguồn lực to lớn.
Sức mạnh của cơng nghệ ảo hóa là tận dụng hiệu suất làm việc của các máy chủ
bằng cách cho phép cài đặt nhiều máy chủ ứng dụng trên máy chủ vật lý. Và việc quản lý
cũng trở nên dễ dàng và tập trung hơn trên một máy chủ duy nhất.

1.2. Lợi ích của ảo hóa
Ảo hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu nguồn tài nguyên hệ thống, hay
nói cách khác là tăng hiệu suất sử dụng của hệ thống. Việc các nguồn tài nguyên vật lý
riêng rẽ được hợp nhất thành một nguồn chung nhờ áp dụng ảo hóa cho phép sự phân bổ
và chia sẻ linh hoạt tài nguyên cho các đối tượng sử dụng nguồn tài nguyên hợp nhất. Sự
bất hợp lý về hiệu suất sử dụng (tức là trường hợp một nguồn tài nguyên vật lý có hiệu
suất thấp, trong khi một nguồn tài nguyên vật lý khác lại có tải quá cao) sẽ được giảm
thiểu.
Ảo hóa giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành. Với việc áp dụng cơng nghệ ảo hóa,
sẽ cần ít thiết bị phần cứng hơn, kéo theo giảm bớt diện tích sử dụng để lưu chứa các thiết
bị phần cứng (phòng máy chủ, trung tâm dữ liệu), và như vậy nhu cầu và chi phí năng
lượng như nguồn điện, chi phí làm mát để bảo đảm điều kiện hoạt động cho các thiết bị
phần cứng cũng sẽ giảm đi. Hơn thế nữa, trong nhiều trường hợp, sử dụng các máy (máy
7


chủ) ảo có thể làm giảm số bản quyền phần mềm cần mua so với khi dùng máy vật lý, tạo
ra sự tiết kiệm chi phí bản quyền. Ảo hóa mở ra khả năng linh hoạt cao của hệ thống. Ảo
hóa cung cấp các mơi trường độc lập cho thử nghiệm, phát triển và ứng dụng các công
nghệ mới. Các máy chủ ảo có thể dùng làm mơi trường thử nghiệm. Điều này cho phép
tận dụng nguồn tài nguyên của các thiết bị vật lý có sẵn mà vẫn khơng làm ảnh hưởng đến
mơi trường hoạt động chính, vì các máy ảo được hoạt động một cách hoàn toàn độc lập.
Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục trong hoạt động (business continuity) và
bảo mật của hệ thống các ứng dụng. Ví dụ, việc sao lưu các máy ảo có thể thực hiện dễ
dàng vì thơng thường máy chủ ảo là một tập tin (file) trên máy chủ vật lý gốc, chỉ cần sao

lưu tập tin này là đủ. Các tính năng ưu việt của các phần mềm ảo hóa cũng cho phép thiết
lập sự kết hợp các máy ảo cài đặt trên các máy chủ vật lý khác nhau. Nếu một trong các
máy chủ vật lý gặp hỏng hóc, máy chủ ảo trên máy vật lý cịn tốt sẽ tự động bước vào hoạt
động thay thế cho máy chủ ảo nằm trên máy vật lý bị hỏng.

2. Giới hạn
2.1 Lý thuyết về Nguyên lý Hệ điều hành đa chương:
Hệ điều hành là một chương trình hoạt động giữa người sử dụng (User) và phần
cứng của máy tính. Mục tiêu của Hệ Điều Hành là cung cấp một môi trường để người sử
dụng có thể thi hành các chương trình của mình. Nó làm cho máy tính dễ sử dụng, thuận
lợi và hiệu quả hơn. Hệ điều hành ra đời tồn tại và phát triển là để giải quyết các vấn đề sử
dụng hệ thống máy tính của người sử dụng, nhằm giúp người sử dụng khai thác hết các
chức năng của phần cứng máy tính, giúp người sử dụng thực hiện được các chương trình
của mình trên máy tính. Nghĩa là nó giúp cho việc thi hành các chương trình hiệu quả hơn,
thực hiện các thao tác trên hệ thống máy tính dễ dàng hơn.
Hệ điều hành xử lý đa chương thực hiện được nhiều tác vụ, nhiều chương trình
đồng thời bằng cách nạp một phần code và data của các tác vụ vào bộ nhớ (các phần cịn
lại sẽ được nạp sau tại thời điểm thích hợp) và tất cả đều ở trạng thái sẵn sàng thực hiện.
Sau đó Hệ điều hành bắt đầu thực hiện một tác vụ nào đó, nhưng khi tác vụ đang thực hiện
cần truy xuất thiết bị nhập/xuất thì processor sẽ được chuyển sang thực hiện các tác vụ

8


khác và cứ thế Hệ điều hành tổ chức chuyển hướng processor để thực hiện hết các phần
tác vụ trong bộ nhớ cũng như các tác vụ mà hệ thống u cầu.

2.2 Lý thuyết về mạng hình sao
Mơ hình mạng hình sao bao gồm một trung tâm và các máy trạm hay các thiết bị
khác là các nút thông tin cịn lại của mạng.


Hình 1.1: Mơ hình mạng hình sao.

Trong đó trung tâm đóng vai trị điều khiển tất cả các hoạt động của mạng:
•

Thơng báo các trạng thái của mạng.

•

Xác định cặp địa chỉ gửi và địa chỉ nhận và cho phép chúng chiếm thông tin để liên
lạc với nhau.

•

Theo dõi và xử lý sai trong q trình trao đổi thông tin, ...

9


2.3 Mạng nội bộ LAN
LAN có tên gọi đầy đủ là Local Network Area (Mạng cục bộ). Mạng LAN được
hiểu là sự kết hợp của nhiều thiết bị được kết nối lại với nhau trong một hệ thống mạng tại
một khu vực nhất định (công ty, trường học, nhà ở,...). Việc ghép nối các thiết bị trong
cùng một hệ thống cho phép các thiết bị này trao đổi dữ liệu với nhau một cách nhanh
chóng và dễ dàng (chia sẻ tập tin, hình ảnh, máy in, …).
Cùng với sự phát triển công nghệ mỗi ngày đều tăng cao, mạng LAN ngày càng
được phát triển và hoạt động với nhiều hình thức khác, ví dụ như WAN - các mạng LAN
được kết nối lại với nhau thông qua thiết bị định tuyến (Router) hay WLAN (Wireless
Local Network Area) mạng LAN không dây - các máy tính kết nối vào mạng thơng qua

Wi-Fi.

2.4. Phần mềm quản lý máy ảo
2.4.1. Phần Mềm VirtualBox (Windows/Mac/Linux, Miễn Phí)
VirtualBox là giải pháp tạo máy ảo được sử dụng nhiều nhất hiện nay, phục vụ cho
mục đích cài đặt và chạy thử nghiệm nhiều hệ điều hành trên cùng một
máy. VirtualBox cho phép kích hoạt nhiều máy ảo cùng lúc, với dung lượng các ổ ảo khá
lớn, thực hiện trao đổi dữ liệu an toàn giữa máy thật và máy ảo.
VirtualBox hỗ trợ một loạt các hệ điều hành khác nhau, từ Win XP đến Win 10
cũng như Windows NT và Server 2003. Ứng dụng này còn cho phép bạn chạy các máy ảo
với Linux 2.4 trở lên, Solaris và OpenSolaris ngồi OpenBSD. Ngồi ra, bạn cịn thấy có
cả tùy chọn quay về quá khứ để chạy OS/2 hoặc DOS/Windows 3.1, cho mục đích hồi cổ
hoặc sử dụng mơt số mục u thích cũ của bạn như "Wasteland" hoặc "Pool of Radiance".
Đây là phần mềm máy ảo tốt nhất.
2.4.2. Phần Mềm VMware (Windows/Linux)
Phần mềm VMware có hai phiên bản: Workstation Player và Workstation Pro.
Workstation Player cho phép bạn tạo máy ảo mới, hỗ trợ trên 200 hệ điều hành khách, chia
sẻ file giữa máy chủ và khách, chứa nhiều tính năng đồ họa hữu ích, cũng như hỗ trợ màn
hình 4K.
10


Với phiên bản miễn phí có hạn chế các tính năng của phần mềm, bạn hãy dùng thử
một thời gian, nếu thấy ổn và muốn dùng ứng dụng này thì hãy nâng cấp lên bản Pro để có
thể chạy nhiều máy ảo cùng lúc, nhân bản, chụp ảnh nhanh và quản lý mạng phức tạp...
Một số tính năng chính của VMware có thể kể đến là:
• Cài đặt nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một hệ điều hành.
• Cho phép quản trị hệ thống và kiểm tra các phần mềm bao gồm các ứng dụng

mới, cập nhật ứng dụng...

• Giới thiệu cơ sở hạ tầng ảo cho các doanh nghiệp.
• Máy ảo được tạo ra trong Workstation có thể triển khai các nền tảng ảo hóa.
2.4.3. Phần Mềm QEMU (Linux, Miễn Phí)
QEMU là bộ giả lập mã nguồn mở cung cấp mơi trường máy ảo với tính năng hỗ
trợ nhiều thiết bị phần cứng, bao gồm cả máy tính cấu trúc 32-bit và 64-bit. Phần mềm cho
phép người dùng chạy nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy dựa trên trình
biên dịch nhị phân động.
QEMU là ứng dụng dành cho các máy sử dụng Linux, được xây dựng dựa trên hệ
thống KVM (máy ảo dựa trên Kernel). Điều khiến QEMU trở lên nổi bật và được nhiều
người dùng u thích đó la chạy trên máy chủ nhưng khơng u cầu quyền quản trị.
Những tính năng chính của phần mềm QEMU:
•
•
•
•
•

Tạo máy ảo dựa trên trình biên dịch nhị phân động.
Hỗ trợ nhiều thiết bị phần cứng.
Có khả năng xử lý nhiều lệnh phức tạp từ người dùng.
Hỗ trợ nhiều định dạng ảnh đĩa.
Truy cập trực tiếp vào thiết bị máy chủ.

2.4.4. Phần Mềm Virtual PC (Windows, Miễn Phí)
Windows Virtual PC là phần mềm cho phép người dùng có thể tạo một máy tính
ảo trên chính máy tính bạn đang sử dụng, và mỗi máy ảo lại mang tên một hệ điều hành
khác nhau. Windows Virtual PC rất có ích khi bạn muốn thử một chương trình mà không
hỗ trợ với hệ điều hành bạn đang sử dụng.

11



Windows Virtual PC cho phép bạn tùy ý setup, phân chia dung lượng Ram, dung
lượng ổ cứng sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng. Máy tính ảo được tạo bởi Virtual PC
có thể truy cập Internet mà khơng phải cài card mạng do được tích hợp với card của máy
tính thật.
Một số tính năng của phần mềm này có thể kể đến là:
•
•
•
•
•
•

Cài đặt và sử dụng như một máy tính thật.
Khơng ảnh hưởng đến tốc độ của máy tính thật.
Tạo máy ảo và tùy chọn cấu hình cho máy ảo.
Hỗ trợ nhiều lệnh giúp bạn dễ quản lý và làm việc với máy ảo.
Hỗ trợ tạo nhiều máy tính ảo trong cùng một lúc.
Có thể cài đặt nhiều hệ điều hành.

2.4.5. Phần Mềm Parallels Desktop Lite (MAC OS)
Parallels Desktop Lite cho MAC OS, người dùng có thể tương tác với các ứng
dụng bằng cử chỉ của máy MAC, bên cạnh đó thời gian và thao tác chuột được đồng bộ
giữa 2 hệ điều hành và bạn có thể sử dụng clipboard để chuyển nội dung văn bản theo cả
hai hướng.
Ngồi ra, Parallels Desktop Lite cịn cho phép người dùng thực hiện thao tác kéo
thả thư mục giữa các hệ điều hành chính và hệ điều hành ảo, chia sẻ các thư mục nhất định
trên cả hai nền tảng, chia sẻ thơng tin vị trí hoặc kết nối với máy in.
Các tính năng chính của Parallels Desktop Lite:

•
•
•
•
•

Tạo máy ảo cho MAC OS.
Chuyển đổi hệ điều hành mà không cần khởi động lại.
Đồng bộ thao tác giữa hai hệ điều hành.
Kéo thả thư mục giữa 2 hệ điều hành.
Chia sẻ thông tin, máy in giữa các hệ điều hành.

12


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Cơ sở lý thuyết
1.1 Nguyên lý HĐH
1.1.1. Hệ điều hành là gì?
Hệ điều hành là một chương trình “trung gian” (nhân – kernel) giữa người sử dụng
và máy tính:
• Quản lý phần cứng máy tính (các tài ngun).
• Cung cấp cho NSD mơi trường làm việc tiện lợi và hiệu quả.
1.1.2. Nguyên lý hệ điều hành
a. Khái niệm tiến trình:
• Thuật ngữ: Process (tiến trình/q trình).
• Là một chương trình đang được thực hiện. Được xem là đơn vị làm việc trong

các Hệ điều hành.
• Có hai loại tiến trình:

- Tiến trình của Hệ điều hành.
- Tiến trình của Người sử dụng.

b. Lập lịch tiến trình
• Số lượng NSD, số lượng tiến trình ln lớn hơn số lượng CPU của máy tính rất

nhiều
• Tại một thời điểm, chỉ có duy nhất một tiến trình được thực hiện trên một CPU
• Vấn đề:
- Số lượng yêu cầu sử dụng nhiều hơn số lượng tài nguyên đang có (CPU)
- Do đó cần lập lịch để phân phối thời gian sử dụng CPU cho các tiến trình của

NSD và hệ thống
13


c. Truyền thơng giữa các tiến trình (IPC)
Các hệ thống truyền thơng điệp:
• Cho phép các tiến trình truyền thơng với nhau qua các toán tử send và receive

các tiến trình cần có tên để tham chiếu
• Cần có một kết nối (logic) giữa tiến trình P và Q để truyền thơng điệp
• Một số loại truyền thơng:
- Trực tiếp hoặc gián tiếp
- Đối xứng hoặc không đối xứng
- Sử dụng vùng đệm tự động hoặc không tự động

1.2. Mạng máy tính
1.2.1. Mạng máy tính là gì?
Tập hợp các máy tính kết nối với nhau dựa trên một kiến trúc nào đó để có thể trao

đổi dữ liệu
• Máy tính: máy trạm, máy chủ, bộ định tuyến
• Kết nối bằng một phương tiện truyền
• Theo một kiến trúc mạng

1.2.2. Đường truyền vật lý
• Là các phương tiện vật lý có khả năng truyền dẫn tín hiệu
• Phân loại:
- Hữu tuyến: cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang,…
- Vơ tuyến: sóng radio, viba, sóng hồng ngoại,…
• Một số thơng số đặc trưng:
- Băng tần
- Tỉ lệ lỗi bit khi truyền (BER – Bit Error Rate/Ratio)
14


- Độ suy hao: mức suy giảm tín hiệu khi truyền

1.2.3. Phân loại mạng máy tính
• Mạng cá nhân (PAN – Personal Area Network)
- Phạm vi kết nối: vài chục mét.
- Số lượng người dùng: một vài người dùng.
- Thường phục vụ cho cá nhân.
• Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network):
- Phạm vi kết nối: vài ki-lô-mét.
- Số lượng người dùng: một vài đến hàng trăm nghìn.
- Thường phục vụ cho cá nhân, hộ gia đình, tổ chức.
• Mạng đô thị (MAN – Metropolitian Area Network)
- Phạm vi kết nối: hàng trăm ki-lô-mét.
- Số lượng người dùng: hàng triệu.

- Phục vụ cho thành phố, khu vực.
• Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)
- Phạm vi kết nối: vài nghìn ki-lơ-mét.
- Số lượng người dùng: hàng tỉ.
- GAN – Global Area Network: phạm vi tồn cầu (Ví dụ: Internet).

1.3. Cloud/ Ảo hóa
Như chúng ta đã biết ảo hóa đang là lĩnh vực nóng ở Việt Nam cũng như tồn
thế giới. Nhiều nền tảng ảo hóa mới xuất hiện có cả giải pháp phần mềm và phần
cứng.
Kỹ thuật ảo hóa đã khơng cịn xa lạ với thực tế đời thường kể từ khi VMware
giới thiệu sản phẩm VMware Workstaion đầu tiên vào năm 1999. Sản phẩm này ban
15


đầu được 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
được cài nhiều HĐH và có thể chọn lúc khởi động nhưng mỗi lúc chỉ làm việc được
với 1 HĐH).
VMware, được EMC ( hãng chuyên về lĩnh vực lưu trữ) mua lại vào tháng 12
năm 2003, đã mở rộng lĩnh vực ảo hóa từ máy tính để bàn đến máy chủ (server) và
hiện hãng vẫn đang giữ vai trò thống lĩnh thị trường ảo hóa, tuy nhiên VMware
khơng độc tơn mà phải cạnh tranh với nhiều hãng ảo hóa khác như XEN,
Virtualization Engine của IBM, Hyper-V của Microsoft, Virtual Kernel
Management,… Và ảo hóa cũng khơng bó hẹp trong một lĩnh vực và mở rộng cho
tồn bộ hạ tầng cơng nghệ thông tin (CNTT), từ phần cứng như chip xử lý cho đến
hệ thống máy chủ và hệ thống mạng.
Ảo hóa là cơng nghệ được thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống
phần cứng và phần mềm chạy trên nó. Ý tưởng của cơng nghệ ảo hóa máy chủ là từ

một máy vật lý đơn lẻ có thể tạo thành nhiều máy ảo độc lập. Mỗi một máy ảo đều
có một thiết lập nguồn hệ thống riêng rẽ, hệ điều hành riêng và các ứng dụng riêng.
1.3.1. Lịch sử ảo hóa

Giữa những năm 1960, IBM’s Cambridge Scientific Center đã tiến hành phát
triển sản phẩm CP-40, sản phẩm đầu tiên của dịng CP/CMS. Nó được chính thức
đưa vào sản xuất vào tháng 1 năm 1967. Ngay từ khi thiết kế CP-40 được đặt mục
đích phải sử dụng được ảo hóa đầy đủ. Để làm được yêu cầu này nó yêu cầu phần
cứng và các đoạn mã của S/360-40 phải kết hợp hồn chỉnh với nhau, nó phải cung
cấp cách truy cập xử lý các địa chỉ vùng nhớ, tập lệnh CPU và các tính năng ảo hóa.
CP/CMS bao gồm 2 thành phần: CP-Control program làm nhiệm vụ tạo mơi trường
ảo hóa, thay vì chia đều nguồn tài ngun hệ thống ra cho mọi người sử dụng như
trong hệ thống mainframe trước đây, CP cung cấp cho mỗi người dung một máy ảo

16


System/360 với mỗi máy lại có khả năng chạy bất kỳ phần mềm nào có trên máy
chủ và hoạt động như một máy tính cá nhân.
CMS: Cambridge Monitor System ( sau này đổi là Conversational Monitor
System) chạy như một Guest OS trong máy ảo được tạo ra bởi CP. Nó hoạt động
bằng cách tạo ra nhiều bản copy của CMS bên trong CP virtual machines thay vì
chạy nhiều bản virtual machine, điều này giúp giảm tiêu hao về tài nguyên tốt hơn.
CP/CMS virtual machine đã trở thành nền tảng quan trọng cho những hệ thống ảo
hóa sau này.
Năm 1970 IBM tung sản phẩm IBM/370. Nhưng điều khiến người dùng thất
vọng nhất về sản phẩm đó là nó khơng có tính năng virtual memory.
Năm 1972, IBM thay đổi hướng phát triển sản phẩm S/370 có tính năng
virtual memory, và cơng bố một số hệ thống virtual storage operation systems bao
gồm VM/370.

Năm 1999, VMware giới thiệu sản phẩm ảo hóa đầu tiên hoạt động trên nền
tảng x86, Vmware Virtual Platform.
Năm 2005 Phiên bản Destop Virtualization miễn phí ra đời.
Năm 2006 Đây là năm ảo hóa có một bước tiến mới trong quá trình phát triển
, đó là sự ra đời của Application Virtualization và Application streaming.
Năm 2008 VMware giới thiệu sản phẩm VMware Workstation 6.5, sản phẩm
đầu tiên cho phép các chương trình của Windows và Linux.
Tại sao nên áp dụng ảo hóa? Một cách khái qt, lợi ích của việc áp dụng các
cơng nghệ ảo hóa có thể tóm gọn trong những điểm chính như sau.
1.3.2. Tại sao phải ảo hóa?

Ảo hóa mở ra khả năng tận dụng một cách tối ưu nguồn tài nguyên hệ thống,
hay nói cách khác là tăng hiệu suất sử dụng của hệ thống. Việc các nguồn tài
nguyên vật lý riêng rẽ được hợp nhất thành một nguồn chung nhờ áp dụng ảo hóa
17


cho phép sự phân bổ và chia sẻ linh hoạt tài nguyên cho các đối tượng sử dụng
nguồn tài nguyên hợp nhất. Sự bất hợp lý về hiệu suất sử dụng (tức là trường hợp
một nguồn tài nguyên vật lý có hiệu suất thấp, trong khi một nguồn tài nguyên vật
lý khác lại có tải quá cao) sẽ được giảm thiểu.
Ảo hóa giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành. Với việc áp dụng cơng nghệ ảo
hóa, sẽ cần ít thiết bị phần cứng hơn, kéo theo giảm bớt diện tích sử dụng để lưu
chứa các thiết bị phần cứng (phòng máy chủ, trung tâm dữ liệu), và như vậy nhu
cầu và chi phí năng lượng như nguồn điện, chi phí làm mát để bảo đảm điều kiện
hoạt động cho các thiết bị phần cứng cũng sẽ giảm đi. Hơn thế nữa, trong nhiều
trường hợp, sử dụng các máy (máy chủ) ảo có thể làm giảm số bản quyền phần
mềm cần mua so với khi dùng máy vật lý, tạo ra sự tiết kiệm chi phí bản quyền. Ảo
hóa mở ra khả năng linh hoạt cao của hệ thống. Ảo hóa cung cấp các mơi trường
độc lập cho thử nghiệm, phát triển và ứng dụng các công nghệ mới. Các máy chủ ảo

có thể dùng làm mơi trường thử nghiệm. Điều này cho phép tận dụng nguồn tài
nguyên của các thiết bị vật lý có sẵn mà vẫn khơng làm ảnh hưởng đến mơi trường
hoạt động chính, vì các máy ảo được hoạt động một cách hoàn toàn độc lập.
Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục trong hoạt động (business
continuity) và bảo mật của hệ thống các ứng dụng. Ví dụ, việc sao lưu các máy ảo
có thể thực hiện dễ dàng vì thơng thường máy chủ ảo là một tập tin (file) trên máy
chủ vật lý gốc, chỉ cần sao lưu tập tin này là đủ. Các tính năng ưu việt của các phần
mềm ảo hóa cũng cho phép thiết lập sự kết hợp các máy ảo cài đặt trên các máy chủ
vật lý khác nhau. Nếu một trong các máy chủ vật lý gặp hỏng hóc, máy chủ ảo trên
máy vật lý cịn tốt sẽ tự động bước vào hoạt động thay thế cho máy chủ ảo nằm trên
máy vật lý bị hỏng.
Những lợi ích thu được khi áp dụng ảo hóa đã thúc đẩy mạnh mẽ xu hướng
này trong các hệ thống IT. Kết quả khảo sát từ nhiều tổ chức khác nhau đều đã xác
nhận vị thế của xu hướng ảo hóa. Theo khảo sát của InformationWeek, khoảng 90%

18


chuyên gia IT khẳng định rằng công ty của họ đã triển khai hoặc có kế hoạch triển
khai cơng nghệ ảo hóa.

Hình 2.1: Biểu đồ khảo sát mục đích ảo hóa

Và câu trả lời tại sao ảo hóa được đưa vào sử dụng cho thấy 88% hướng tới
mục đích hợp nhất hệ thống máy chủ, 55% cho mục đích phục hồi thảm họa, 50%
cho mục đích thử nghiệm phần mềm, 26% cho mục đích quản trị hệ thống lưu trữ,
và 5% cho các mục đích khác.
Các nhà doanh nghiệp vừa và nhỏ đang hướng tới việc ảo hóa tất cả dịch vụ.
Tương lai sẽ là điện toán đám mây. Những con số thơng kê về ảo hóa sẽ ngày càng
có xu hướng tăng dần theo thời gian. Những lợi ích ảo hóa mang lại thì qua thực tế

đã chứng minh rồi. Vấn đề còn lại là thời gian và kinh phí của từng doanh nghiệp
đầu tư cho hạ tầng cơng nghệ thông tin như thế nào. Và lúc này là thời điểm nên áp
dụng cơng nghệ ảo hóa.
Ta tìm hiểu thêm một số lý do làm động lực ảo hóa được đẩy mạnh:
-

-

Về công nghệ thông tin với một doanh nghiệp áp dụng công nghệ thông tin
mới nhất bao giờ cũng có hiệu quả cao. Giảm bớt được thời gian trao đổi
thông tin, cung cấp sản phẩm cho người dùng một cách nhanh nhất.
Chi phí bỏ ra ban đầu có thể lớn nhưng bù lại theo thời gian thì chi phí vận
hành sẽ giảm, tiết kiệm về nhân cơng về điện năng,…
19


-

Ảo hóa giúp giảm rủi ro mất mát dữ liệu.
Tăng cường bảo mật và an tồn thơng tin.
Hình 2.2: Kết quả khảo sát 300 CIO về động lực sử dụng ảo hóa.

Một khảo sát khác được Tạp chí CIO thực hiện với gần 300 CIO (Chief
Information Officer) cũng cho kết quả tương tự. Theo khảo sát này, động lực để áp
dụng ảo hóa của các DN một lần nữa khẳng định những lợi ích đã phân tích của ảo
hóa. 88% số câu trả lời hướng tới giảm thiểu chi phí nhờ vào sự hợp nhất hệ thống
máy chủ bằng công nghệ ảo hóa. 63% hướng tới hồn thiện các giải pháp sao lưu và
phục hồi thảm họa qua các giải pháp ảo hóa.

20



Bảng 2.1: Khảo sát động lực để áp dụng ảo hóa.

1.3.3. Ảo hóa hoạt động như thế nào?

Hình 2.3: Hoạt động của ảo hóa.

21


Ảo hóa một máy tính vật lý chỉ là sự khởi đầu, hệ thống lưu trữ vật lý được
liên kết với nhau để tạo thành một hạ tầng ảo hóa tồn bộ. Bạn khơng cần gán cố
định các máy chủ, hệ thống lưu trữ, hay băng thông mạng cho mỗi ứng dụng. Thay
vào đó, các tài nguyên phần cứng của bạn được cấp phát động khi nào chúng được
cần. Điều này có nghĩa là các ứng dụng có mức độ ưu tiên cao nhất của bạn sẽ ln
ln có các tài ngun mà chúng cần và khơng cần lãng phí chi phí cho phần cứng
phát sinh chỉ được cần cho các lần cao điểm.
Nguyên lý làm việc của máy ảo PC cũng giống như máy ảo thời mainframe:
là một môi trường phần mềm bao gồm hệ điều hành ( HĐH) và các ứng dụng hồn
tồn 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 như chạy Linux trong máy ảo trên PC
chạy Windows 2000. Trong máy ảo, bạn có thể làm được hầu hết mọi thứ như với
PC thật. Đặc biệt, máy ảo này có thể được "đóng gói" trong file và có thể chuyển từ
PC này sang PC khác mà không phải bận tâm về việc tương thích phần cứng. Các
máy ảo là những thực thể cách ly với hệ thống "chủ‖ (chứa các máy ảo) chạy trên
máy thực.

2. Hệ điều hành Windows
2.1. Định nghĩa

Microsoft Windows là một hệ điều hành giao diện đồ họa 32 bit. tƣơng thích với
các hệ điều hành của microsoft và các phần mền chạy trên nó.-là một hệ điều hành mạnh,
hổ trợ tốt cho các thiết bị ngoại vi, máy in, màn hình, các ổ đĩa cứng, cd-rom,
modem....với kỹ thuật plug and play( cắm là chạy), hỗ trợ cạc mạng cục bộ (lan), mạng từ
xa(remote network)...

2.2. Phân loại
2.2.1. Phiên bản dành cho cá nhân
Microsoft Windows XP:

22


Windows XP là một dòng hệ điều hành do Microsoft sản xuất dành cho các máy
tính cá nhân chạy trên các bộ xử lý x86 và IA-64 (mã phiên bản là 5.1), Tên “XP” là cách
viết ngắn gọn của “experience”. Windows XP là hệ điều hành kế tục của cả Windows
2000 Professional và Windows Me, và là hệ điều hành đầu tiên của Microsoft hướng đến
việc thương mại hóa được xây dựng trên nhân và kiến trúc của Windows NT. Windows
XP được ra mắt vào ngày 25 tháng 10 năm 2001, và trên 400 triệu bản đã được dùng trong
tháng 1 năm 2006.
Microsoft Windows Vista:
Windows Vista (tên mã là Longhorn, lấy theo tên “Longhorn Saloon”, một khu giải
trí nổi tiếng nằm giữa Whistler-mã của Windows XP- và Blackcomb-mã của Windows 7)
là phiên bản hệ điều hành của Microsoft được phát triển trong vòng 5 năm và được đưa ra
thị trường cho cá nhân vào ngày 30 tháng 1 năm 2007. Mục đích của Windows Vista là
máy tính cá nhân để bàn (bao gồm cả cho gia đình, cho thương gia) và máy tính xách tay.
Đây là phiên bản Windows với giao diện đồ họa sau Windows XP. Giữa quý II năm 2007,
Windows Vista đã bán được 40 triệu bản.
Microsoft Windows 7:
Windows 7 (từng có tên mã là Blackcomb và Vienna), được phát triển dành cho các

loại máy tính cá nhân, bao gồm máy tính để bàn, xách tay, Tablet PC, netbook và các máy
tính trung tâm phương tiện (media center PC) cho gia đình hoặc doanh nghiệp, được phát
hành trên tồn thế giới vào ngày 22/10/2009.
Khơng giống hệ điều hành tiền nhiệm, Windows 7 là một bản nâng cấp lớn hơn từ
Vista, với mục đích có thể tương thích đầy đủ với các trình điều khiển thiết bị, ứng dụng,
và phần cứng đã tương thích với Windows Vista. Những giới thiệu về hệ điều hành này
của Microsoft trong năm 2008 tập trung vào khả năng hỗ trợ tiếp xúc đa điểm, một
Windows Shell mới được thiết kế lại với một taskbar mới, một hệ thống mạng gia định có
tên gọi HomeGroup, và các cải tiến về hiệu suất. Một số ứng dụng đi kèm trong những thế
hệ trước của Microsoft Windows, điển hình nhất là Windows Movie Maker và Windows
Photo Gallery, khơng có sẵn trong hệ điều hành này; thay vào đó, chúng được cung cấp
riêng rẽ (miễn phí) như một phần của bộ Windows Live Essentials.
Microsoft Windows 8:
23


Windows 8 được phát hành chính thức đến người dùng vào ngày 26/10/2012,
hướng đến dịng máy tính bảng. Mặc dù vậy khi cài đặt lên các máy tính thơng thường,
Windows 8 cũng cho thấy hiệu suất và khả năng xử lý tuyệt vời. Hiện tại Windows 8 vẫn
đang trong thời gian khuyến mãi với mức giá nâng cấp từ máy tính cài window 7 lên
windows 8 là 40USD.
2.2.2. Phiên bản dành cho doanh nghiệp
Nhìn chung cũng khơng có gì khác so với phiên bản dành cho cá nhân, Chủ yếu
được thêm một số tính năng liên quan đến bảo mật cũng như quản lý thông tin qua mạng.
Phiên bản này thường được phân biệt so với bản cá nhân bằng cách thêm vào Enterprise
trong tên của mình: Win 7 Enterprise, Win 8 Enterprise…
2.2.3. Phiên bản dành cho máy chủ
Windows Server 2003 còn gọi là Win2k3 là hệ điều hành dành cho máy chủ được
sản xuất bởi Microsoft, được giới thiệu vào ngày 24 tháng 4 năm 2003. Phiên bản cập nhật
là Windows Server 2003 R2 được phát hành ngày 6 tháng 12 năm 2005. Hướng đến chức

năng quản lý dữ liệu trong mạng nội bộ, xây dựng ứng dụng máy chủ (Web Server, File
Server…)
Windows Server 2008: Là phiên bản kế tiếp của Windows 2003. Cung cấp các chức
năng tương tự như phiên bản 2003, nhưng được bổ sung và cải tiến về giao diện quản lý
cũng như nâng cao tính bảo mật.
Windows Server 2012: Phiên bản mới nhất của hệ điều hành Windows dành cho
máy chủ. Hiện vẫn đang giai đoạn đầu ra mắt thị trường, chưa được sử dụng nhiều.
2.2.4. Phiên bản dành cho di dộng
Ngồi ra cịn có các hệ điều hành như là Windows Mobile và Windows Phone dùng
cho các thiết bị di động.
Windows Mobile:
Windows Mobile là một hệ điều hành loại thu gọn kết hợp với một bộ các ứng dụng
cơ bản cho các thiết bị di động dựa trên giao diện lập trình ứng dụng Win32 của
Microsoft. Các thiết bị chạy Windows Mobile bao gồm Pocket PC, Smartphone, Portable
24


Media Center, và các máy tính lắp sẵn (on-board) cho một số loại ơ tơ. Ngồi ra, một số
máy tính xách tay loại nhỏ (ultra-portable notebook) cũng có thể sử dụng hệ điều hành
này. Windows Mobile được thiết kế để có giao diện và các tính năng tương tự với các
phiên bản máy tính bàn dùng hệ điều hành của Windows. Xuất hiện lần đầu với tên hệ
điều hành Pocket PC 2000, Windows Mobile đã được nâng cấp vài lần, phiên bản cuối
cùng là Windows Mobile 6
Windows Phone:
Windows Phone là hệ điều hành của Microsoft dành cho smartphone kế tục nền
tảng Windows Mobile. Khác với Windows Mobile, Windows Phone tập trung vào sự phát
triển của Marketplace – nới các nhà phát triển có thể cung cấp sản phẩm (miễn phí hoặc có
phí) tới người dùng. Với Windows Phone, Microsoft đã phát triển giao diện người dùng
mới mang tên Metro – tích hợp khả năng liên kết với các phần cứng và phần mềm của
hãng thứ ba một cách dễ dàng.

Tuy nhiên, với sựu phát triền mạnh mẽ của android cùng tính đa dụng của nó và ổn
định của IOS, những hệ điều hành này khơng cịn phổ biến và được chú trọng phát triền
nữa.

2.3. Nguyên lí hoạt động của Windows
2.3.1. Ngun lí đa chương
Tại một thời điểm có nhiều cơng việc trong bộ nhớ và khi một công việc đang thực
hiện, nếu có u cầu nhập/xuất thì CPU khơng nghỉ mà hệ thống sẽ thực hiện tiếp công
việc khác. Hệ phải xử lý các vấn đề lập lịch cho công việc, lập lịch cho bộ nhớ và cho
CPU.
2.3.2. Windows khi hoạt động trên máy tính 1 CPU và nhiều CPU
•

Trên máy tính có 1 CPU, windows tỏ rõ sự ưu việt của mình với vai trị là một hệ điều
hành đa chương trình. Dựa vào ngun lí đa chương, Windows hoạt động một cách
hiệu quả với yêu cầu phần cứng không quá cao.

25