Mục Lục:
I. Tổng quan về VMkernel
II. VMkernel Networking Layer
1. TCP/IP Stack của VMkernel
2. Các loại traffic hệ thống
3. Định tuyến và Multihoming trong VMkernel
III. Kết luận

---

[CHAP 11] Tìm hiểu về VMkernel​

I. Tổng quan về VMkernel

VMkernel là thành phần cốt lõi của hypervisor VMware ESXi, chịu trách nhiệm quản lý lớp ảo hóa của hệ thống máy chủ. Nó giúp ESXi quản lý và phân bổ tài nguyên vật lý, đồng thời cung cấp các dịch vụ quan trọng cho các máy ảo (VM) hoạt động trên máy chủ đó. VMkernel có các chức năng chính bao gồm quản lý tài nguyên, vận hành máy ảo, quản lý thiết bị, kết nối mạng, bảo mật và cách ly giữa các máy ảo.

• Quản lý tài nguyên

VMkernel quản lý các tài nguyên phần cứng như CPU, bộ nhớ, lưu trữ và mạng, phân bổ chúng cho các máy ảo theo nhu cầu. Nó đảm bảo hiệu suất hoạt động của các VM và cung cấp tính năng tự động cân bằng tải tài nguyên khi có nhiều máy ảo cùng hoạt động trên một máy chủ vật lý.

• Vận hành máy ảo

VMkernel chịu trách nhiệm quản lý toàn bộ vòng đời của máy ảo, bao gồm khởi động, tắt máy và quản lý snapshot. Điều này giúp duy trì sự ổn định và khả năng quản lý linh hoạt các hệ thống ảo hóa phức tạp.

• Quản lý thiết bị

VMkernel cung cấp một khung làm việc để quản lý các thiết bị phần cứng và ảo, giúp kết nối các tài nguyên phần cứng với máy ảo. Các thiết bị này bao gồm cả các thiết bị mạng và lưu trữ ảo, giúp tăng cường khả năng linh hoạt và dễ dàng quản lý trong môi trường ảo hóa.

II. VMkernel Networking Layer

VMkernel Networking Layer cung cấp khả năng kết nối mạng cho các máy chủ ESXi và xử lý traffic hệ thống tiêu chuẩn như vSphere vMotion, IP Storage, Fault Tolerance và vSAN. VMkernel Networking cũng hỗ trợ cấu hình nhiều TCP/IP stack tùy theo các dịch vụ khác nhau, giúp quản lý mạng một cách hiệu quả hơn.

1. TCP/IP Stack của VMkernel
VMkernel hỗ trợ nhiều loại TCP/IP stack nhằm cô lập và tối ưu hóa traffic của các dịch vụ quan trọng:

• Default TCP/IP Stack: Hỗ trợ quản lý traffic giữa vCenter và các ESXi hosts, đồng thời cung cấp kết nối cho vMotion, IP Storage và Fault Tolerance.
• vMotion TCP/IP Stack: Được thiết kế để tối ưu hóa traffic của dịch vụ vMotion, giúp tăng hiệu suất và đảm bảo tính cách ly giữa các traffic.
• Provisioning TCP/IP Stack: Hỗ trợ traffic cho việc sao chép, di chuyển lạnh máy ảo và clone snapshot.
• Custom TCP/IP Stacks: Quản trị viên có thể cấu hình các TCP/IP stack riêng để quản lý traffic cho các ứng dụng tùy chỉnh.

2. Các loại traffic hệ thống​

Trong môi trường vSphere, mỗi loại traffic hệ thống yêu cầu một adapter VMkernel riêng để đảm bảo tính ổn định và bảo mật. Các loại traffic chính bao gồm:

• Management Traffic: Traffic quản lý giữa ESXi host và vCenter, sử dụng VMkernel adapter để đảm bảo quản lý liên tục và duy trì sự liên lạc giữa các hosts và dịch vụ quản lý trong hệ thống VMware.
• vMotion Traffic: Traffic này xử lý việc di chuyển nóng máy ảo giữa các ESXi hosts mà không cần phải tắt máy ảo. Để tối ưu hóa hiệu suất, quản trị viên có thể sử dụng Multi-NIC vMotion, nơi nhiều adapter vật lý được sử dụng để tăng băng thông cho quá trình di chuyển máy ảo.
• Fault Tolerance Traffic: Đảm bảo tính năng phân lớp lỗi cho các máy ảo có cấu hình Fault Tolerance, truyền dữ liệu từ máy ảo chính đến máy ảo thứ cấp, giúp duy trì tính toàn vẹn và liên tục cho các ứng dụng quan trọng.
• IP Storage Traffic: Traffic kết nối với các dịch vụ lưu trữ như iSCSI, NFS qua mạng TCP/IP. Quản trị viên có thể cấu hình iSCSI multipathing nếu có nhiều NIC vật lý, giúp tăng cường hiệu suất và tính ổn định cho kết nối lưu trữ.
• vSAN Traffic: Điều khiển traffic giữa các host trong một cụm vSAN, xử lý các hoạt động đồng bộ hóa và quản lý dữ liệu trong vSAN cluster.
• Replication Traffic: Traffic dành riêng cho vSphere Replication, bao gồm cả traffic ra và vào giữa các nguồn và đích replication.
  

3. Định tuyến và Multihoming trong VMkernel​

Định tuyến trong VMkernel:
VMkernel hỗ trợ việc định tuyến traffic qua các subnet khác nhau trong môi trường vSphere. Đây là một tính năng quan trọng để đảm bảo rằng các traffic quan trọng như quản lý, vMotion, và storage có thể đi qua các mạng khác nhau một cách chính xác và hiệu quả.

• Static Routing: VMkernel cho phép cấu hình các tuyến tĩnh để điều khiển đường đi của traffic qua các mạng cụ thể. Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường đơn giản hoặc khi cần định tuyến các loại traffic cụ thể qua các đường dẫn được chỉ định.
• Dynamic Routing (Optional): Trong các môi trường phức tạp hơn, quản trị viên có thể tích hợp VMkernel với các giao thức định tuyến động thông qua việc sử dụng các thành phần bổ sung như NSX. Điều này giúp tối ưu hóa việc định tuyến traffic và cải thiện tính linh hoạt của mạng.
• Policy-Based Routing: VMkernel có thể hỗ trợ định tuyến dựa trên chính sách, cho phép quản trị viên định tuyến traffic dựa trên các tiêu chí như loại traffic, nguồn và đích, thay vì chỉ dựa trên địa chỉ IP.

Multihoming trong VMkernel:

Multihoming là khả năng của VMkernel để hỗ trợ nhiều adapter VMkernel, mỗi adapter có thể được cấu hình với một TCP/IP stack khác nhau hoặc nằm trong các subnet khác nhau. Tính năng này cung cấp sự linh hoạt trong việc quản lý mạng, nhưng cũng đòi hỏi sự cấu hình cẩn thận.

• Lợi ích của Multihoming:
  • Tăng cường Tính Sẵn Sàng: Bằng cách sử dụng nhiều adapter VMkernel, hệ thống có thể đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ quan trọng ngay cả khi một adapter hoặc đường truyền gặp sự cố.
  • Cân Bằng Tải: Multihoming cho phép phân phối traffic giữa nhiều adapter, giúp cân bằng tải và tối ưu hóa băng thông.
• Thách thức của Multihoming:
  • Routing Loops: Sử dụng nhiều adapter trong cùng một subnet có thể dẫn đến các vòng lặp định tuyến, làm suy giảm hiệu suất mạng.
  • Kết Nối Không Ổn Định: Nếu không cấu hình cẩn thận, multihoming có thể gây ra các vấn đề như kết nối không ổn định hoặc định tuyến không đối xứng, làm giảm hiệu suất hệ thống.
• Best Practices:
  • Đảm bảo rằng mỗi adapter VMkernel được cấu hình đúng với subnet riêng biệt.
  • Tránh sử dụng nhiều adapter trong cùng một subnet trừ khi cần thiết và có cấu hình định tuyến cụ thể.
  • Sử dụng các công cụ giám sát và phân tích mạng để đảm bảo rằng việc cấu hình multihoming không gây ra các vấn đề hiệu suất.

III. Kết luận
VMkernel là một thành phần quan trọng trong hệ thống VMware vSphere, cung cấp một nền tảng vững chắc cho việc ảo hóa và quản lý tài nguyên vật lý. Từ việc quản lý tài nguyên, kết nối mạng, đến việc bảo mật và cấu hình traffic, VMkernel đóng vai trò cốt lõi trong việc vận hành môi trường ảo hóa của VMware ESXi. Việc hiểu rõ về VMkernel và các chức năng của nó giúp quản trị viên tối ưu hóa hiệu suất và bảo mật cho các hệ thống ảo hóa phức tạp.