VMware là gì? Toàn tập kiến thức VMware cho người mới bắt đầu – Phần 1

Trong lĩnh vực quản trị hệ thống và hạ tầng CNTT, VMware là một trong những công nghệ ảo hóa được nhắc đến nhiều nhất. VMware xuất hiện trong các trung tâm dữ liệu, hệ thống máy chủ doanh nghiệp, môi trường private cloud, phòng lab và cả máy tính cá nhân của những người học quản trị hệ thống. Tuy nhiên, với người mới, VMware thường đi kèm rất nhiều thuật ngữ như ESXi, vSphere, vCenter, Hypervisor, Virtual Machine, Datastore hay vSwitch. Nếu chưa hiểu mối quan hệ giữa các khái niệm này, việc học VMware rất dễ trở thành học thuộc lòng. Trong phần 1 này, chúng ta sẽ đi từ khái niệm cơ bản nhất là ảo hóa đến VMware, Hypervisor, ESXi, vSphere, vCenter, Workstation và cách toàn bộ hệ thống hoạt động.

1. VMware là gì?

VMware là hệ sinh thái công nghệ ảo hóa, cung cấp các nền tảng và công cụ để tạo, chạy, quản lý và bảo vệ máy ảo cũng như hạ tầng IT hiện đại. VMware nổi tiếng nhất với các giải pháp ảo hóa máy chủ, cho phép nhiều máy ảo chạy trên cùng một máy chủ vật lý.

Điều quan trọng cần nhớ là VMware không phải tên của một loại máy ảo. VMware cũng không chỉ là một phần mềm duy nhất. Đây là tên gọi gắn với một hệ sinh thái sản phẩm, trong đó có VMware ESXi, vSphere, vCenter Server, Workstation, vSAN, NSX và nhiều công nghệ khác.

VMware từng là một công ty độc lập chuyên về ảo hóa và hạ tầng cloud. Sau khi Broadcom hoàn tất thương vụ mua VMware vào cuối năm 2023, VMware trở thành một phần trong danh mục kinh doanh phần mềm hạ tầng của Broadcom. Vì vậy, khi tìm tài liệu VMware hiện nay, người học có thể gặp cả tên VMware và Broadcom trong tài liệu kỹ thuật, trang tải xuống hoặc hệ thống hỗ trợ.

Nếu cần hiểu VMware bằng một câu đơn giản, có thể ghi nhớ: VMware cung cấp công nghệ giúp biến tài nguyên của máy chủ vật lý thành các tài nguyên ảo để nhiều máy tính và hệ thống độc lập có thể cùng chạy trên một hạ tầng phần cứng.

2. Ảo hóa là gì?

Để hiểu VMware, trước tiên cần hiểu Virtualization – công nghệ ảo hóa. Trong mô hình máy chủ truyền thống, một server vật lý thường được cài một hệ điều hành và chạy một hoặc một nhóm ứng dụng. Nếu doanh nghiệp có nhiều ứng dụng cần môi trường riêng biệt, họ có thể phải đầu tư nhiều máy chủ vật lý.

Vấn đề là các máy chủ này thường không sử dụng hết CPU và RAM. Một server có thể sở hữu 32 core CPU và 128 GB RAM nhưng workload thực tế chỉ sử dụng một phần nhỏ tài nguyên. Phần còn lại bị lãng phí.

Ảo hóa giải quyết bài toán này bằng cách tạo ra nhiều Virtual Machine – VM trên cùng một máy chủ vật lý. Mỗi VM có CPU ảo, RAM ảo, ổ đĩa ảo, card mạng ảo và hệ điều hành riêng. Các VM hoạt động tương đối độc lập với nhau nhưng cùng sử dụng tài nguyên phần cứng của host.

Có thể hình dung kiến trúc đơn giản:

Physical Server → Hypervisor → Virtual Machines → Guest OS → Applications

Đây chính là nền tảng của hầu hết các hệ thống ảo hóa máy chủ hiện đại.

3. Máy ảo VMware là gì?

Virtual Machine – VM là một máy tính được tạo ra bằng phần mềm thay vì tồn tại dưới dạng một thiết bị vật lý độc lập. Máy ảo có các thành phần tương tự một máy tính thật như CPU, RAM, ổ đĩa và card mạng, nhưng các thành phần này được biểu diễn dưới dạng tài nguyên ảo.

Ví dụ, một máy chủ vật lý có thể chạy 4 VM:

• VM01 chạy Windows Server.
• VM02 chạy Ubuntu Server.
• VM03 chạy hệ thống cơ sở dữ liệu.
• VM04 chạy ứng dụng nội bộ.

Mỗi VM có hệ điều hành riêng và có thể được quản trị gần giống như một máy tính độc lập.

Điểm quan trọng là VM không phải là một máy tính vật lý mới. Các tài nguyên của VM cuối cùng vẫn được cung cấp bởi phần cứng vật lý phía dưới thông qua hypervisor.

4. Hypervisor là gì?

Hypervisor là lớp phần mềm chịu trách nhiệm tạo, chạy và quản lý máy ảo. Nó đóng vai trò trung gian giữa phần cứng vật lý và các VM.

Hypervisor quản lý cách VM sử dụng CPU, RAM, storage và network. Khi một VM cần CPU, hypervisor sẽ phân bổ thời gian xử lý trên CPU vật lý. Khi VM cần truy cập ổ đĩa, yêu cầu sẽ được chuyển qua lớp ảo hóa tới storage thực tế.

Hypervisor thường được chia thành hai loại.

Type 1 Hypervisor – Bare-metal: chạy trực tiếp trên phần cứng vật lý. VMware ESXi là ví dụ tiêu biểu.

Type 2 Hypervisor – Hosted: chạy trên một hệ điều hành có sẵn. VMware Workstation là ví dụ quen thuộc.

Mô hình Type 1:

Hardware → Hypervisor → VM

Mô hình Type 2:

Hardware → Windows/Linux → VMware Workstation → VM

Sự khác biệt này rất quan trọng vì nó giải thích tại sao VMware ESXi thường xuất hiện trên server doanh nghiệp trong khi VMware Workstation thường được cài trên laptop hoặc desktop.

5. VMware ESXi là gì?

VMware ESXi là hypervisor dạng bare-metal được thiết kế để chạy trực tiếp trên máy chủ vật lý và cung cấp môi trường cho các máy ảo.

Ví dụ doanh nghiệp có một server với CPU Xeon, 128 GB RAM và hệ thống storage. Administrator có thể cài ESXi trực tiếp lên server. Sau đó, ESXi quản lý tài nguyên phần cứng và cung cấp tài nguyên cho các VM.

Mô hình:

Physical Server
↓
VMware ESXi
↓
VM01 – Windows Server
VM02 – Linux Server
VM03 – Database
VM04 – Application Server

ESXi là một thành phần cốt lõi trong môi trường VMware vSphere. Người học VMware ở cấp enterprise gần như chắc chắn phải hiểu ESXi.

Điều cần phân biệt là ESXi và vSphere không phải hai tên gọi của cùng một thứ. ESXi là hypervisor; vSphere là nền tảng ảo hóa rộng hơn bao gồm nhiều thành phần để triển khai và quản trị hạ tầng ảo hóa.

6. VMware vSphere là gì?

VMware vSphere là nền tảng ảo hóa dành cho môi trường doanh nghiệp. Trong kiến trúc vSphere, ESXi đóng vai trò hypervisor chạy các VM, trong khi các thành phần quản lý hỗ trợ administrator vận hành toàn bộ hạ tầng.

Có thể ghi nhớ:

ESXi = chạy VM
vCenter = quản lý tập trung
vSphere = nền tảng ảo hóa

Khi doanh nghiệp chỉ có một ESXi host, administrator có thể quản lý trực tiếp host. Nhưng khi có nhiều host, cluster, storage và hàng chục hoặc hàng trăm VM, việc quản lý tập trung trở nên cần thiết. Đây là lúc vCenter Server phát huy vai trò.

7. VMware vCenter Server là gì?

VMware vCenter Server là nền tảng quản lý tập trung cho môi trường VMware vSphere. Thay vì phải đăng nhập vào từng ESXi host, administrator có thể quản lý nhiều host và VM thông qua vCenter.

Ví dụ:

vCenter Server
↓
ESXi 01
ESXi 02
ESXi 03
ESXi 04

Mỗi ESXi host có thể chạy nhiều VM. Khi các host được quản lý tập trung, administrator có thể xây dựng cluster và sử dụng các tính năng nâng cao tùy vào kiến trúc cũng như license của môi trường.

Đối với người mới, có thể hiểu đơn giản: ESXi là nơi chạy máy ảo, còn vCenter là nơi quản lý nhiều ESXi và toàn bộ môi trường ảo hóa tập trung.

8. VMware Workstation là gì?

Nếu ESXi hướng tới server và data center thì VMware Workstation phù hợp hơn với máy tính cá nhân.

VMware Workstation cho phép người dùng Windows hoặc Linux tạo và chạy nhiều VM trên laptop hoặc desktop. Đây là công cụ rất hữu ích cho sinh viên CNTT, system administrator, developer và người học VMware.

Ví dụ một laptop chạy Windows có thể cài VMware Workstation và tạo:

VM01 – Windows Server
VM02 – Ubuntu Server
VM03 – Windows Client
VM04 – Linux Server

Sau đó người học có thể kết nối các VM với nhau để xây dựng lab Active Directory, DNS, DHCP, Linux Server, networking hoặc cybersecurity.

Đây cũng là lý do VMware Workstation thường là điểm bắt đầu phù hợp cho người chưa có server vật lý nhưng muốn thực hành VMware.

9. VMware hoạt động như thế nào?

Hãy tưởng tượng một server vật lý có 32 core CPU và 128 GB RAM. Sau khi cài ESXi, administrator có thể tạo nhiều VM và cấp cho mỗi VM một lượng CPU, RAM và storage nhất định.

Ví dụ:

VM01: 4 vCPU + 16 GB RAM
VM02: 4 vCPU + 16 GB RAM
VM03: 4 vCPU + 16 GB RAM
VM04: 2 vCPU + 8 GB RAM

Các VM không trực tiếp điều khiển CPU vật lý. Chúng gửi yêu cầu tới lớp hypervisor. ESXi sau đó chịu trách nhiệm lập lịch CPU, quản lý bộ nhớ và xử lý I/O.

Đây chính là cơ chế tạo ra sự trừu tượng hóa phần cứng. Hệ điều hành bên trong VM không cần biết chính xác toàn bộ cấu trúc server vật lý. Nó làm việc với các thiết bị ảo mà hypervisor cung cấp.

Nhờ đó, một server vật lý có thể trở thành nền tảng cho nhiều hệ thống máy chủ độc lập.

10. Vì sao doanh nghiệp sử dụng VMware?

Lý do đầu tiên là tận dụng phần cứng hiệu quả hơn. Thay vì một server chỉ chạy một workload, doanh nghiệp có thể chạy nhiều VM trên một host.

Thứ hai là giảm số lượng máy chủ vật lý, từ đó có thể giảm chi phí đầu tư phần cứng, điện năng, không gian rack và công sức vận hành.

Thứ ba là tăng tính linh hoạt. VM có thể được tạo, cấu hình, sao lưu, di chuyển hoặc quản lý dễ dàng hơn server vật lý trong nhiều tình huống.

Thứ tư là hỗ trợ quản trị tập trung. Khi sử dụng vCenter và các thành phần phù hợp, administrator có thể quản lý một hệ thống lớn từ một nền tảng thống nhất.

Cuối cùng, VMware cung cấp nhiều công nghệ phục vụ môi trường doanh nghiệp như High Availability, vMotion, software-defined storage và network virtualization.

11. VMware có khó học không?

Nếu chỉ sử dụng VMware Workstation để tạo một VM Linux thì VMware không quá khó. Tuy nhiên, nếu mục tiêu là trở thành VMware Administrator hoặc Infrastructure Engineer, độ khó sẽ tăng đáng kể.

Lý do là VMware liên quan tới nhiều lĩnh vực: server, Windows, Linux, networking, storage, security và cloud.

Ví dụ một VM mất kết nối mạng có thể xuất phát từ guest OS, virtual NIC, port group, vSwitch, VLAN, physical NIC hoặc physical switch. Một VM chạy chậm có thể liên quan tới CPU, RAM, storage latency hoặc chính ứng dụng.

Do đó, học VMware hiệu quả không phải là học thuộc vị trí các nút trong giao diện. Người quản trị VMware cần hiểu VM đang chạy trên cái gì, dữ liệu được lưu ở đâu, network đi qua đâu và tài nguyên được phân bổ như thế nào.

12. Người mới nên bắt đầu học VMware từ đâu?

Một lộ trình hợp lý là bắt đầu với kiến thức mạng cơ bản như IP, subnet, VLAN, DNS, DHCP và TCP/IP. Sau đó học Windows Server hoặc Linux để hiểu hệ điều hành.

Tiếp theo, học các khái niệm virtualization như VM, hypervisor, vCPU, vRAM, virtual disk và virtual network.

Sau khi có nền tảng, sử dụng VMware Workstation để xây dựng lab. Khi đã quen với VM, có thể chuyển sang ESXi và tìm hiểu cách quản trị host. Sau đó học vCenter, cluster, storage, networking và các tính năng nâng cao.

Lộ trình cơ bản:

Networking → Windows/Linux → Virtualization → VMware Workstation → ESXi → vCenter → Cluster → Storage → Networking → HA/vMotion → Security → Automation

Ở phần 2, chúng ta sẽ đi sâu vào các thành phần quan trọng của VMware như Virtual Machine, Datastore, vSwitch, Port Group, Cluster, HA, vMotion, Snapshot, vSAN, NSX, đồng thời phân tích VMware khác gì VirtualBox và Hyper-V, VMware được sử dụng trong thực tế ra sao và người mới nên xây dựng lab như thế nào.

Kết luận

VMware không đơn thuần là một phần mềm tạo máy ảo. Đó là cả một hệ sinh thái công nghệ ảo hóa, trong đó ESXi đảm nhiệm vai trò hypervisor, vSphere cung cấp nền tảng ảo hóa, vCenter hỗ trợ quản lý tập trung và Workstation phù hợp cho môi trường desktop/lab.

Nếu hiểu được mối quan hệ giữa các thành phần này, người mới đã có nền tảng quan trọng để tiếp tục học VMware ở cấp độ quản trị doanh nghiệp. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ chuyển từ kiến thức nền tảng sang những thành phần và tính năng thực tế quyết định cách một hệ thống VMware vận hành.

Xem tiếp: VMware là gì? Toàn tập từ A-Z cho người mới bắt đầu – Phần 2