Công nghệ ảo hóa là gì và có ảnh hưởng thế nào đến thế giới hiện đại? Ảo hóa là một trong những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực khoa học máy tính. Cùng Miko Tech tìm hiểu về khái niệm ảo hóa và 6 loại ảo hóa phổ biến trong thế giới khoa học máy tính.
Ảo hóa là gì?
Ảo hóa (Virtualization) là quá trình tạo ra một phiên bản ảo của một vật thể nào đó, ví dụ như một hệ điều hành (OS), một máy chủ, một thiết bị lưu trữ hoặc tài nguyên mạng.
Về cơ bản, ảo hóa mô phỏng chức năng phần cứng để tạo ra một hệ thống ảo. Phương pháp này cho phép các doanh nghiệp vận hành nhiều hệ điều hành, nhiều hệ thống ảo và các ứng dụng khác nhau trên một máy chủ duy nhất.
Ảo hóa diễn ra như thế nào?
Công nghệ ảo hóa hoạt động bằng cách tạo ra môi trường ảo (gọi là máy ảo) trên một hệ thống vật lý. Máy ảo này giống hệt một máy tính riêng biệt, nhưng thực chất là được mô phỏng thông qua phần mềm.
Quá trình bắt đầu khi trình giả lập (hypervisor) chạy trên hệ thống vật lý. Hypervisor là một phần mềm đặc biệt có khả năng tạo và quản lý các máy ảo. Khi một máy ảo được tạo ra, hypervisor sẽ giúp chia sẻ tài nguyên từ hệ thống vật lý cho máy ảo đó, bao gồm CPU, bộ nhớ, đầu vào/ra và kết nối mạng.
Điều thú vị là, từ góc nhìn của máy ảo, nó như đang chạy trên một máy tính riêng biệt mà không hề biết mình đang chia sẻ tài nguyên với các máy ảo khác. Với công nghệ ảo hóa, bạn có thể tạo ra các môi trường độc lập, cô lập an toàn và linh hoạt để thực hiện nhiều công việc khác nhau trên cùng một máy tính.
6 loại ảo hóa phổ biến
Công nghệ ảo hóa không chỉ dừng lại ở máy chủ. Ý tưởng về ảo hóa đã phát triển dành cho cả các chương trình, mạng, dữ liệu và máy tính để bàn, trong khi ban đầu công nghệ này chỉ được áp dụng cho máy chủ. Hiện nay có 6 loại ảo hóa phổ biến:
1. Ảo hóa mạng – Network Virtualization
Mục tiêu của ảo hóa mạng là chia nhỏ một mạng phức tạp thành các thành phần có thể quản lý được. Băng thông của mạng được chia thành nhiều kênh và sau đó được gán cho máy chủ và thiết bị trong thời gian thực. Trong lĩnh vực viễn thông, người ta thường ảo hóa mạng để giảm số lượng các thành phần vật lý, chẳng hạn như bộ chuyển mạch, bộ định tuyến, máy chủ, cáp và hub.
2. Ảo hóa lưu trữ – Storage Virtualization
Khi triển khai ảo hóa lưu trữ – Storage Virtualization, các hệ thống lưu trữ vật lý như ổ cứng, băng thông, hoặc các thiết bị lưu trữ mạng được kết nối với một lớp phần mềm gọi là trình giả lập (storage hypervisor). Trình giả lập này sẽ quản lý và ảo hóa các tài nguyên lưu trữ vật lý thành các phần khối ảo (virtual storage pool).
Ảo hóa lưu trữ cực kỳ hữu ích trong trường hợp máy chủ bị lỗi. Storage virtualization cho phép tạo các bản sao lưu dự phòng của dữ liệu trên các thiết bị lưu trữ ảo. Khi máy chủ gặp sự cố, dữ liệu vẫn được bảo vệ trong các ổ cứng ảo. Người quản trị có thể dễ dàng khôi phục dữ liệu từ bản sao lưu và tiếp tục hoạt động mà không mất dữ liệu quan trọng.
3. Ảo hóa máy chủ – Server Virtualization
Ảo hóa máy chủ – Server Virtualization là một công nghệ cho phép tạo ra môi trường ảo trên máy chủ vật lý. Thay vì chỉ chạy một hệ điều hành và ứng dụng duy nhất trên một máy chủ, ảo hóa máy chủ cho phép chia máy chủ đó thành nhiều máy ảo. Trong đó mỗi máy ảo tương tự như một máy tính riêng biệt với hệ điều hành và ứng dụng của riêng nó.
Mỗi máy ảo có thể chạy một hệ điều hành và ứng dụng riêng biệt, nhưng tất cả đều chia sẻ tài nguyên từ máy chủ vật lý. Điều này giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và giảm lãng phí, vì một máy chủ có thể chạy nhiều máy ảo cùng một lúc, giúp tiết kiệm không gian và điện năng.
4. Ảo hóa dữ liệu – Data Virtualization
Ảo hóa dữ liệu – Data Virtualization là một công nghệ trong lĩnh vực dữ liệu, cho phép kết hợp và quản lý dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau mà không cần phải sao chép hay di chuyển dữ liệu thật sự. Các nguồn dữ liệu được liên kết và quản lý thông qua một phần mềm đặc biệt gọi là trình giả lập dữ liệu (data virtualization layer). Trình giả lập dữ liệu tạo ra một giao diện ảo để truy xuất dữ liệu từ các nguồn này mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc dữ liệu gốc.
Với ảo hóa dữ liệu, người dùng có thể truy cập, kết hợp, biến đổi và cung cấp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau như một tập hợp dữ liệu đồng nhất. Việc này giúp đơn giản hóa việc truy xuất dữ liệu và tạo ra cái nhìn tổng quan và đồng nhất về dữ liệu từ nhiều nguồn. Nói một cách đơn giản, dữ liệu vẫn ở nguồn ban đầu trong khi người dùng có thể truy cập thông qua phần mềm trung gian đặc biệt.
5. Ảo hóa ứng dụng – Application Virtualization
Thông thường, nếu chúng ta cần sử dụng một ứng dụng, trước tiên chúng ta phải cài đặt ứng dụng đó trên thiết bị của mình rồi khởi chạy ứng dụng đó. Liệu có cách nào để chúng ta có thể truy cập ứng dụng mà không cần cài đặt? Đó chính là ý tưởng ban đầu của ảo hóa ứng dụng.
Ảo hóa ứng dụng – Application Virtualization là một công nghệ mạnh mẽ giúp loại bỏ hầu hết các nhược điểm của việc cài đặt ứng dụng cục bộ. Ảo hóa ứng dụng triển khai ứng dụng máy tính qua mạng (đám mây). Ứng dụng đã triển khai được cài đặt cục bộ trên máy chủ và người dùng có thể tương tác với ứng dụng đó như thể nó đã được cài đặt trên thiết bị của họ.
6. Ảo hóa máy hình – Desktop Virtualization
Ảo hóa máy hình – Desktop Virtualization cho phép tạo ra môi trường máy tính ảo trên một máy tính vật lý. Thay vì chạy hệ điều hành và các ứng dụng trực tiếp trên máy tính cá nhân, desktop virtualization cho phép máy tính ảo (virtual desktop) chạy trên máy tính vật lý, trong khi người dùng truy cập và sử dụng máy tính ảo này từ máy tính cá nhân của họ.
Người dùng có thể truy cập và sử dụng máy tính ảo từ bất kỳ máy tính cá nhân, máy tính xách tay hoặc thiết bị di động nào có kết nối internet. Dữ liệu và các hoạt động của người dùng sẽ được thực hiện trên máy tính ảo, không ảnh hưởng đến máy tính cá nhân của họ.
Lợi ích khi sử dụng công nghệ ảo hóa là gì?
Ảo hóa đang được rất nhiều doanh nghiệp công nghệ thông tin quan tâm theo đuổi. Sau đây là những lợi ích của việc sử dụng công nghệ ảo hóa:
Tiết kiệm chi phí
Ảo hóa làm giảm số lượng máy chủ phần cứng cần thiết trong một doanh nghiệp hoặc tổ chức. Điều này làm giảm tổng chi phí mua và bảo trì một lượng lớn phần cứng. Khi sử dụng công nghệ ảo hóa, máy chủ vật lý đơn lẻ sẽ biến thành nhiều máy ảo. Các máy ảo này có thể có các hệ điều hành khác nhau và chạy các ứng dụng khác nhau trong khi tất cả vẫn được lưu trữ trên một máy chủ vật lý duy nhất.
Tăng hiệu quả và năng suất
Với ít máy chủ hơn, doanh nghiệp sẽ tiêu tốn ít thời gian hơn để duy trì cơ sở hạ tầng và phần cứng vật lý. Bạn sẽ có thể cài đặt, cập nhật và duy trì môi trường trên tất cả các máy ảo trong môi trường ảo trên máy chủ thay vì trải qua quá trình tốn nhiều công sức và tẻ nhạt để áp dụng các bản cập nhật cho từng máy chủ. Ít thời gian dành riêng cho việc duy trì môi trường sẽ làm tăng hiệu quả và năng suất của nhóm bạn.
Tăng khả năng khôi phục sau thảm họa
Khôi phục sau thảm họa (Disaster Recovery – DR) bao gồm các biện pháp công nghệ thông tin được thiết kế để ngăn chặn hoặc giảm thiểu việc mất dữ liệu và gián đoạn kinh doanh do các sự kiện thảm khốc gây ra. Thảm họa ở đây có thể là lỗi thiết bị, mất điện cục bộ, tấn công mạng, các trường hợp tội phạm tấn công hoặc thiên tai.
Khi thảm họa gây ảnh hưởng đến máy chủ vật lý, việc sửa chữa có thể mất hàng giờ hoặc thậm chí vài ngày. Với môi trường ảo hóa, quá trình khôi phục sẽ chỉ mất vài phút – thay vì hàng giờ để cung cấp và thiết lập một máy chủ vật lý mới. Từ đó tăng cường đáng kể khả năng phục hồi dữ liệu của doanh nghiệp.
Cho phép testing tốt hơn
Môi trường ảo cung cấp không gian an toàn cho các nhà phát triển thử nghiệm ứng dụng. Họ có thể tạo ra một bản sao của hệ thống ảo và chạy tất cả các thử nghiệm cần thiết. Do bản sao lưu của bất kỳ công việc nào được thực hiện trên máy ảo là tự động nên mọi lỗi trong giai đoạn thử nghiệm đều có thể được xử lý bằng cách khôi phục phiên bản trước thay vì quay lại từ đầu.
Sao lưu nhanh hơn
Với ảo hóa, máy ảo có thể được di chuyển giữa các máy chủ và trung tâm dữ liệu một cách dễ dàng, giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và thực hiện bảo trì mà không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống. Các máy ảo cũng có thể được sao lưu và khôi phục một cách nhanh chóng, giúp đảm bảo dữ liệu an toàn và khả năng phục hồi.
Những hạn chế của ảo hóa là gì?
Nhiều khía cạnh phức tạp của công nghệ kỹ thuật số đã được giải quyết nhờ công nghệ ảo hóa. Tuy nhiên, ảo hóa vẫn có một số nhược điểm như sau:
Phụ thuộc vào tài nguyên mạng
Ảo hóa yêu cầu một môi trường mạng ổn định và nhanh chóng để kết nối các máy ảo với nhau và với mạng ngoại vi. Nếu có sự cố về mạng, hoặc mạng không đáp ứng được nhu cầu của các máy ảo hoạt động đồng thời, có thể dẫn đến gián đoạn hoạt động và mất kết nối.
Hạn chế của ứng dụng và máy chủ
Một trong những nhược điểm quan trọng của ảo hóa là không phải ứng dụng hoặc máy chủ nào cũng hoạt động tốt trong môi trường ảo hóa. Có những ứng dụng đòi hỏi tài nguyên phần cứng cụ thể hoặc không tương thích với trình giả lập, khiến cho việc triển khai ảo hóa có thể gặp khó khăn và phải xem xét sự thay thế hoặc tùy chỉnh.
Rủi ro bảo mật
Ảo hóa có thể tạo ra các lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn. Khi nhiều máy ảo chia sẻ cùng một phần cứng vật lý, một lỗ hổng bảo mật trên một máy ảo có thể ảnh hưởng đến toàn bộ môi trường ảo. Hơn nữa, việc quản lý an ninh trong môi trường ảo hóa có thể phức tạp hơn, đòi hỏi sự hiểu biết sâu về cả hai phần cứng và phần mềm.
Khả năng mở rộng hạn chế
Mặc dù ảo hóa có thể giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên, nhưng khả năng mở rộng có thể bị hạn chế trong môi trường ảo hóa. Khi nhiều máy ảo cùng chia sẻ tài nguyên, việc mở rộng có thể dẫn đến tình trạng quá tải và giảm hiệu suất của toàn bộ môi trường ảo hóa. Điều này đặc biệt quan trọng khi môi trường cần mở rộng để đáp ứng sự tăng trưởng của doanh nghiệp.
Vấn đề về khả dụng
Khả dụng của môi trường ảo hóa phụ thuộc vào các nhà cung cấp bên thứ ba, không phải lúc nào cũng nằm trong tầm kiểm soát của người dùng. Nếu không thể kết nối với dữ liệu trong một thời gian dài, doanh nghiệp có thể gặp khó khăn trong việc cạnh tranh và tiếp tục hoạt động trong ngành của mình.
Lời kết
Ảo hóa đã trở thành một trong những công nghệ quan trọng nhất trong lĩnh vực khoa học máy tính và mang lại nhiều lợi ích đáng giá cho người dùng. Từ việc tạo ra các máy ảo đơn giản đến triển khai các môi trường ảo phức tạp trong các trung tâm dữ liệu, công nghệ ảo hóa đã thay đổi cách chúng ta tiếp cận và sử dụng máy tính.
Hy vọng bài viết của Miko Tech đã giúp bạn hiểu rõ hơn ảo hóa là gì và tầm quan trọng của nó trong lĩnh vực khoa học máy tính. Nếu thấy bài viết hay, hãy chia sẻ nội dung này với mọi người cùng đọc nhé!
Ý Nhi tốt nghiệp Đại học Kinh tế TP.HCM và có hơn 2 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sáng tạo nội dung. Trong quá trình làm việc, Ý Nhi có kinh nghiệm sáng tạo nội dung trong nhiều lĩnh vực như công nghệ, thể thao điện tử, marketing, SEO,…
