Bài viết này được viết dựa trên tổng hợp nhiều công nghệ, không nghiên cứu sâu vào một phương pháp tiếp cận hoặc một ứng dụng cụ thể nhưng có giải thích về các thuật ngữ, nếu có kiến thức nào sai vui lòng cung cấp để hoàn thiện bài viết.
Trong phần trước, mình đã giới thiệu về CPU virtualization và Memory Managment. Trong phần này mình sẽ nói về Storage virtualization, Networking in Virtual Machines và GPU in Virtual Environment.

V. Storage Virtualization

- Ảo hóa lưu trữ (Storage Virtualization) là biến một vùng lưu trữ của máy vật lý thành một vùng lưu trữ của máy ảo, bộ lưu trữ ảo này sẽ được máy ảo sử dụng như một bộ nhớ bình thường.
- Máy ảo (VM) lưu trữ dữ liệu trên thiết bị lưu trữ vật lý hoặc ảo hóa thông qua nhiều cơ chế khác nhau, tùy thuộc vào kiến trúc hạ tầng của hệ thống lưu trữ mà VM đang chạy. Có 2 loại lưu trữ ảo hóa là file-based or block-based:

1. Lưu trữ File-based

• là một kĩ thuật lưu trữ dữ liệu, trong đó dữ liệu được lưu trữ dưới dạng tệp tin và thư mục trên một hệ thống tệp (file system). Các tệp tin này được quản lý bởi một hệ điều hành hoặc một hệ thống lưu trữ chuyên dụng, và thường được truy cập thông qua các giao thức mạng như NFS (Network File System) hoặc SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System).
• Sử dụng các loại tệp tệp có đuôi .vmdk, .qcow2 hoặc .vhd là các loại đĩa ảo phổ biến.
• Thường được ứng dụng trong các hệ thống lưu trữ trong NAS.

2. Lưu trữ Block-based

• là một kĩ thuật lưu trữ dữ liệu trong đó dữ liệu được chia thành các khối nhỏ với kích thước cố định.
• Mỗi khối dữ liệu này được lưu trữ riêng lẻ và có thể được truy cập độc lập với các khối khác.
• Thường được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ cấp thấp như ổ cứng (HDD), ổ SSD, hoặc trong các hệ thống lưu trữ mạng như SAN (Storage Area Network).
• Một vài công nghệ có trên thị trường sử dụng kỹ thuật này: Amazon Elastic Block Store (EBS)(Amazon), Azure Elastic SAN(Azure), Persistent Disks(Google), IBM Cloud Block Storage(IBM), vSAN(Vmware),...

3. Snapshot và Clone

• Snapshot và clone là hai tính năng, giúp cho những chiến thần phá hoại OS, ông hoàng tiêu diệt VM có thể quay trở lại các trạng thái ổn định hoặc trạng thái ban đầu trước khi xảy ra lỗi.
• Snapshot là một bản ghi lại trạng thái của máy ảo tại một thời điểm cụ thể, bao gồm cấu hình phần cứng, trạng thái bộ nhớ và các dữ liệu trên đĩa. Snapshot file thường được lưu ở dạng .vmdk, -delta.vmdk, .vmsd, và .vmsn.
• Clone là quá trình sao chép toàn bộ máy ảo từ một VM gốc, bao gồm tất cả các thành phần như đĩa cứng, cấu hình phần cứng và hệ điều hành.

VI. Networking in Virtual Machines

• Đây có thể là một đề tài rất rộng, nhưng để nói đơn giản là ảo hóa các loại thiết bị mạng vật lý, như trong một vài trường hợp trong các ứng dụng có các bộ công cụ phần mềm về network như vSphere Standard hoặc Distributed Switch của (VMware), Hyper-V cung cấp ba loại switch: External (kết nối với mạng vật lý), Internal (kết nối giữa các VM trên cùng máy chủ), và Private (chỉ kết nối giữa các VM mà không có kết nối ra ngoài), và một số công nghệ ảo hóa còn hỗ trợ firelwall ảo.
• Tùy vào công cụ mà bạn sử dụng sẽ có một kiến trúc ảo hóa khác nhau, nhưng nhìn chung thì cũng là sử dụng các card mạng của máy, ảo hóa sẽ biến card mạng thành một cổng giao tiếp với các thiết bị mạng ảo. Tạo ra một môi trường mạng cho các VM.

VII. GPU in Virtual Environment

Thử đặt câu hỏi là các server tính toán xử lý dựa trên GPU thì nó hoạt động như thế nào, nếu trên các cloud có hỗ trợ GPU thì sẽ dùng phương pháp gì để chia sẽ GPU, hay là khi người dùng tạo ra một VM thì sẽ được tặng cơm thêm cho một con GPU để sài. Có nhiều cách nhưng chung nhất thì trên mỗi VM sẽ có một driver để liên kết với GPU tạo nên một vGPU để VM có thể sử dụng.
GPU trong môi trường ảo hóa hoạt động như thế nào?

1. GPU Passthrough

• GPU Passthrough (Chuyển trực tiếp GPU): Đây là quá trình kết nối trực tiếp một GPU vật lý từ máy chủ đến một máy ảo. Máy ảo đó sẽ có quyền truy cập độc quyền vào GPU, giống như đang chạy trên phần cứng vật lý.
• Điều này cung cấp hiệu suất gần như tương đương với việc chạy trực tiếp trên phần cứng vật lý vì toàn bộ GPU được dành riêng cho máy ảo.

2. GPU Sharing

• GPU Sharing (Chia sẻ GPU): GPU có thể được chia sẻ giữa nhiều máy ảo. Trong trường hợp này, GPU được quản lý bởi hypervisor hoặc các công nghệ ảo hóa GPU chuyên biệt để phân phối tài nguyên cho nhiều VM cùng sử dụng.
• Mỗi VM sẽ có một phần quyền truy cập vào GPU, nhưng hiệu suất sẽ thấp hơn so với GPU Passthrough do tài nguyên bị chia sẻ giữa nhiều máy ảo.

VIII. Kết luận

• Chúng ta đã cùng đi qua chuỗi kiến thức deep dive VM nhưng cũng không quá deep như phân bổ tài nguyên CPU, RAM đến ảo hóa lưu trữ và mạng, các tính năng như snapshots, clone, và phương pháp chia sẻ GPU,nếu có phần nào không hiểu các bạn có thể đặt câu hỏi để giúp hoàn thiện bài viết hoặc có kiến thức không đúng với kiến thức bạn biết có thể góp ý ở phần bình luận. Cám ơn các bạn đã chịu khó đọc bài viết của mình.
• Các kiến thức trên được mình góp nhặt và nghiên cứu từ nhiều nguồn nếu như có sai sót hoặc thông tin gì sai với kiến thức chung, mọi người xin vui lòng góp ý bên dưới comment.