Hypervisor là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động của Hypervisor

Đối với công nghệ ảo hóa máy chủ trong môi trường doanh nghiệp hiện nay thì Hypervisor là một phần mềm vô cùng quan trọng. Vậy Hypervisor là gì? Có mấy loại Hypervisor và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào, hãy cùng bài viết tìm hiểu nhé.

Hypervisor là gì

Hypervisor là một chương trình phần mềm quản lý một hoặc nhiều máy ảo (VM). Nó được sử dụng để tạo, khởi động, dừng và reset lại các máy ảo.

Các Hypervisor cho phép mỗi VM hoặc Guest truy cập vào lớp tài nguyên phần cứng vật lý bên dưới, chẳng hạn như CPU, RAM và bộ nhớ lưu trữ. Nó cũng có thể giới hạn số lượng tài nguyên hệ thống mà mỗi máy ảo có thể sử dụng để đảm bảo việc nhiều máy ảo hoạt động đồng thời trên một hệ thống.

Hypervisor cũng chịu trách nhiệm cách ly từng máy ảo. Điều này cho phép mỗi VM hoạt động độc lập và không ảnh hưởng tới các máy ảo khác.

Ngoài ra, Hypervisor cũng cho phép giao tiếp giữa nhiều máy ảo trên cùng một máy chủ vật lý và trên các mạng khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của Hypervisor

Hypervisor tạo ra một lớp ảo hóa chạy giữa hệ điều hành và phần cứng máy chủ chứ không phải giữa hệ điều hành và ứng dụng. Chúng cách ly các hệ điều hành và ứng dụng khỏi phần cứng máy tính cơ sở hoặc máy chủ khỏi các máy ảo sử dụng tài nguyên của nó.

Bằng cách “ẩn” tài nguyên phần cứng thực tế của máy chủ vật lý khỏi các máy ảo được phân vùng, trình ảo hóa (Hypervisor) ám chỉ tài nguyên được chia sẻ chung, bao gồm CPU, RAM và bộ nhớ lưu trữ và có thể được chia sẻ giữa các máy ảo khách.

Sau đó trình ảo hóa chịu trách nhiệm quản lý và cung cấp các tài nguyên gộp từ phần cứng của máy chủ cho các VM khách và lên lịch các hoạt động để các máy ảo không sử dụng tài nguyên của nhau.

Bằng cách ảo hóa và phân phối tài nguyên máy chủ, Hypervisor kích hoạt chức năng của VM, làm cho chúng độc lập với phần cứng máy chủ và cho phép chúng chạy các chương trình của riêng mình.

Các loại Hypervisor

Type 1 (Native – Bare Metal)

Native hypervisor là một loại hypervisor được cài đặt trực tiếp trên phần cứng của máy tính thay vì chạy trên một hệ điều hành như các loại hypervisor khác.

Native hypervisor cho phép chia sẻ tài nguyên phần cứng giữa các máy ảo một cách hiệu quả hơn, giảm thiểu sự trễ và tăng hiệu suất. Nó cũng cung cấp một môi trường ảo hóa độc lập không phụ thuộc vào hệ điều hành chủ.

Native hypervisor thường được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu và môi trường ảo hóa doanh nghiệp để tăng tính linh hoạt và hiệu quả của hệ thống.

Type 2 (Hosted – Embedded)

Hosted hypervisor là một loại hypervisor được cài đặt trên một hệ điều hành chủ (host OS) và chạy trên đó như một ứng dụng. Hosted hypervisor cho phép nhiều hệ điều hành khách (guest OS) chạy trên cùng một máy tính vật lý.

Hosted hypervisor thường được sử dụng cho mục đích phát triển kiểm thử và thử nghiệm các ứng dụng và hệ thống mới mà không cần phải cài đặt trên các máy tính riêng biệt. Tuy nhiên hosted hypervisor có thể gây ra giảm hiệu suất do phải chia sẻ tài nguyên với hệ điều hành chủ.

Ứng dụng của Hypervisor

Hypervisor có nhiều ứng dụng trong việc ảo hóa máy chủ và tạo ra các môi trường ảo để chạy các ứng dụng và hệ điều hành.

• Tạo ra các môi trường ảo: Hypervisor cho phép tạo ra các môi trường ảo trên một máy chủ vật lý giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và tăng tính linh hoạt trong việc triển khai các ứng dụng.
• Tách biệt các ứng dụng và hệ điều hành: Hypervisor giúp tách biệt các ứng dụng và hệ điều hành trên cùng một máy chủ, giúp tránh xung đột và tăng tính ổn định của hệ thống.
• Quản lý tài nguyên: Hypervisor cho phép quản lý tài nguyên của máy chủ vật lý và phân bổ chúng cho các môi trường ảo, giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và tăng hiệu suất của hệ thống.
• Sao lưu và khôi phục: Hypervisor cung cấp tính năng sao lưu và khôi phục các môi trường ảo giúp đảm bảo tính an toàn và khả năng phục hồi của hệ thống.
• Kiểm soát truy cập: Hypervisor cho phép kiểm soát truy cập vào các môi trường ảo giúp bảo vệ dữ liệu và tăng tính bảo mật của hệ thống.

So sánh Hypervisor và Container

Hypervisor và Container đều là công nghệ ảo hóa, tuy nhiên chúng có những điểm khác nhau sau:

• Cấu trúc: Hypervisor là một lớp ảo hóa giữa phần cứng và hệ điều hành trong khi container là một lớp ảo hóa giữa hệ điều hành và ứng dụng.
• Khả năng tách biệt: Hypervisor cung cấp một môi trường ảo hoàn toàn độc lập với hệ điều hành chủ trong khi container chia sẻ hệ điều hành chủ và các tài nguyên của nó.
• Khả năng quản lý tài nguyên: Hypervisor cung cấp khả năng quản lý tài nguyên phần cứng bao gồm CPU, bộ nhớ và ổ đĩa trong khi container chia sẻ tài nguyên của hệ điều hành chủ.
• Khả năng di động: Container có thể di chuyển dễ dàng giữa các máy chủ khác nhau trong khi hypervisor yêu cầu một môi trường ảo hoàn toàn mới để di chuyển.
• Hiệu suất: Container có thể chạy nhanh hơn so với hypervisor vì chúng không cần tạo ra một môi trường ảo hoàn toàn mới.

Về cơ bản, cả Hypervisor và Container đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Hypervisor thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu tách biệt hoàn toàn với hệ điều hành chủ và quản lý tài nguyên phần cứng trong khi container thích hợp cho các ứng dụng cần di động và chạy nhanh.

Các câu hỏi thường gặp

Phần mềm nào quản lý Hypervisor tốt nhất hiện nay?

Có rất nhiều phần mềm quản lý hypervisor. Tuy nhiên phải tùy thuộc vào loại hypervisor mà bạn đang sử dụng. Dưới đây là một số phần mềm quản lý hypervisor phổ biến:

• 1. VMware vSphere: Đây là một trong những phần mềm quản lý hypervisor phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp. Nó hỗ trợ nhiều loại hypervisor như VMware ESXi, Microsoft Hyper-V và Citrix XenServer.
• 2. Microsoft System Center Virtual Machine Manager (SCVMM): Đây là một phần mềm quản lý hypervisor được thiết kế đặc biệt cho Microsoft Hyper-V.
• 3. Citrix XenCenter: Đây là một phần mềm quản lý hypervisor được thiết kế đặc biệt cho Citrix XenServer.
• 4. Proxmox VE: Đây là một phần mềm quản lý hypervisor mã nguồn mở và miễn phí. Nó hỗ trợ nhiều loại hypervisor như KVM và LXC.
• 5. Red Hat Virtualization: Đây là một phần mềm quản lý hypervisor được thiết kế đặc biệt cho Red Hat Enterprise Linux. Nó hỗ trợ nhiều loại hypervisor như KVM,…

Tại sao Hypervisor lại quan trọng đối với bảo mật máy ảo?

Sự cô lập được cung cấp bởi các máy ảo đồng nghĩa với việc chúng thường được dùng cho các ứng dụng ưu tiên bảo mật. Hypervisor đóng vai trò rất quan trọng trong việc này.

Nếu một máy ảo bị xâm phạm, điều này sẽ không ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ thống. Tuy nhiên, nếu hypervisor bị xâm phạm, điều này có thể ảnh hưởng đến tất cả các máy ảo nằm dưới sự kiểm soát của nó.

Nếu bạn đang dùng máy ảo cho mục đích bảo mật, điều quan trọng là phải hiểu rằng hypervisor là mục tiêu tối ưu để tin tặc tấn công.

Hypervisor luôn phải được cập nhật, mạng mà nó kết nối phải được giám sát và không người dùng nào có quyền truy cập vào nó trừ trường hợp cần thiết.

Windows Hypervisor Platform là gì?

Windows Hypervisor Platform là một tính năng của hệ điều hành Windows 10 và Windows Server 2016 trở lên cho phép người dùng chạy các máy ảo trên hệ thống sử dụng hypervisor.

Nó cung cấp một giao diện lập trình ứng dụng (API) cho các ứng dụng và dịch vụ để truy cập vào các tính năng của hypervisor bao gồm cả ảo hóa phần cứng và ảo hóa bộ nhớ. Windows Hypervisor Platform hỗ trợ các hypervisor như Hyper-V và VMware Workstation. Nó cung cấp khả năng ảo hóa tốt hơn và hiệu suất tốt hơn cho các ứng dụng và máy ảo chạy trên hệ thống Windows.

Cloud Hypervisor là gì?

Cloud hypervisor là một loại hypervisor được thiết kế chạy trên các nền tảng đám mây (cloud) như Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure Google Cloud Platform và các nền tảng đám mây khác.

Cloud hypervisor cho phép người dùng tạo và quản lý các máy ảo trên đám mây một cách dễ dàng và hiệu quả. Nó cung cấp khả năng tăng giảm tự động tài nguyên máy ảo để đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng và giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên đám mây. Các ví dụ về cloud hypervisor bao gồm VMware vSphere, Microsoft Hyper-V và KVM.