Was ist ein Hypervisor?

Ein Hypervisor ist eine Software, mit der Sie mehrere virtuelle Maschinen auf einer einzigen physischen Maschine ausführen können. Jede virtuelle Maschine hat ihr eigenes Betriebssystem und ihre eigenen Anwendungen. Der Hypervisor weist den einzelnen virtuellen Maschinen je nach Bedarf die zugrunde liegenden physischen Computing-Ressourcen wie CPU und Arbeitsspeicher zu. So unterstützt er die optimale Nutzung der physischen IT-Infrastruktur.

Warum ist ein Hypervisor wichtig?

Hypervisoren bilden die zugrunde liegende Technologie der Virtualisierung bzw. der Entkoppelung von Hardware von Software. IT-Administratoren können mehrfache virtuelle Maschinen auf einer einzelnen Host-Maschine erstellen. Jede virtuelle Maschine hat ihr eigenes Betriebssystem und ihre eigene Hardware-Ressourcen wie CPU, Grafikbeschleuniger und Speicher. Sie können Software-Anwendungen auf einer virtuellen Maschine genauso installieren, wie Sie es auf einem physischen Computer tun würden.

Die Grundlagen von virtuellen Maschinen und anderen Virtualisierungs-Technologien haben Cloud-Computing-Services für Unternehmens-Anwendungen ermöglicht. Sie erlauben es Ihnen, Computing-Services effizient auf einer begrenzten Hardware-Infrastruktur zu skalieren. Zum Beispiel können verschiedene Geschäftsabteilungen unterschiedliche Workloads unabhängig voneinander ausführen, indem sie mehrfache virtuelle Maschinen auf einem einzelnen Server verwenden.

Welche Vorteile bietet ein Hypervisor?

Unternehmen verwenden Virtualisierungs-Software wie Hypervisors, weil die Software ihnen bei der effizienten Nutzung von Ressourcen hilft und die Hardware-Investitionen reduziert. Die Virtualisierung bringt mehrere weitere Vorteile, von denen einige im Folgenden angeführt sind.

Hardware-Unabhängigkeit

Ein Hypervisor abstrahiert die Hardware des Host von der Software-Umgebung des Betriebssystems. IT-Administratoren können Software-Anwendungen konfigurieren, bereitstellen und verwalten, ohne von einer bestimmten Hardware-Einrichtung eingeschränkt zu sein. Zum Beispiel können Sie macOS auf einer virtuellen Maschine ausführen, anstatt auf iMac-Computern.

Effizienz

Hypervisors bieten eine effizientere Einrichtung eines Server-Betriebssystems. Die manuelle Installation des Betriebssystems und zugehöriger Softwarekomponenten ist ein zeitaufwendiger Prozess. Sie können den Hypervisor einfach konfigurieren, um sofort Ihre virtuelle Umgebung zu erstellen.

Skalierbarkeit

Unternehmen verwenden Hypervisors, um die Ressourcennutzung auf physischen Computern zu maximieren. Anstatt separate Maschinen für unterschiedliche Workloads zu verwenden, erstellen Hypervisors mehrfache virtuelle Computer, um mehrere Workloads auf einer einzelnen Maschine auszuführen. Dies führt zu schnellerer Skalierbarkeit und reduzierter Hardware-Ausgaben für Unternehmen.

Portierbarkeit

IT-Teams können Arbeitsspeicher-, Netzwerk-, Verarbeitungs- und Speicherressourcen je nach Bedarf über mehrere Server hinweg zuweisen. Sie haben die Fähigkeit, Workloads einfach zwischen Maschinen und Plattformen zu verschieben. Wenn eine Anwendung mehr Rechenleistung benötigt, liefert der Hypervisor nahtlosen Zugriff auf zusätzliche physische Ressourcen.

Was sind die Anwendungsfälle für Hypervisors?

Virtualisierungs-Software, die von Hypervisors angetrieben wird, hat mehrere Anwendungsfälle. Im Folgenden geben wir einige Beispiele.

Desktop-Virtualisierung

Mitarbeiter verwenden Desktop-Virtualisierungs-Software, um eine Version der Computing-Umgebung ihrer Workstation auf dem Server zu emulieren. Dies ermöglicht ihnen den Fernzugriff auf ihre Arbeitsanwendungen und Dateien.

Ressourcenoptimierung

Unternehmen verwenden Hypervisors, um mehrfache Computer zu, die unterschiedliche Funktionen ausführen, in einen einzelnen Server zu konsolidieren. Wenn zum Beispiel Produktions-, Marketing- und Kundendienst-Teams ihre Workloads jeweils auf individuellen Servern ausführen, kann das zu ungenutzten Ressourcen führen. Mit einem Hypervisor können Sie die virtuellen Maschinen der jeweiligen Geschäftseinheiten auf einem einzelnen Server hosten, sogar wenn sie unterschiedliche Betriebssysteme und Software-Komponenten benötigen.

Notfallwiderherstellung

Der Hypervisor erfasst Snapshots des vorherigen Zustands der virtuellen Maschine in einem virtuellen Maschinen-Image – eine Datei, welche die Installationsanweisungen, Konfigurationen und andere Details der virtuellen Maschine enthält. Systemadministratoren können die Image-Datei verwenden, um bei Fehlern die virtuelle Maschine wiederherzustellen. Es gibt auch die Funktion, Backup-Kopien zu erstellen oder die virtuelle Maschine auf einen anderen Host zu verschieben.

Fortbestand von Legacy-Systemen

Einige Unternehmen haben wesentliche Investitionen in Software, die den zugrunde liegenden Server überdauert hat, getätigt. Hypervisors bieten eine Option zur weiteren Ausführung der Software, indem die erforderliche Hardware-Umgebung virtualisiert wird. Dies ermöglicht es Unternehmen, ihre Cloud-Transformation mit nur minimalen Unterbrechungen der bestehenden Workflows fortzusetzen.

Wie funktioniert ein Hypervisor?

Systemadministratoren installieren die Hypervisor-Software auf physischen Servern. Der Hypervisor lädt die virtuellen Maschinen-Images, um mehrfache virtuelle Betriebssysteme zu erstellen. Die physische Maschine ist als Host bekannt und die virtuellen Betriebssysteme sind Gäste.

Ressourcenverteilung

Der Hypervisor stellt sicher, dass jede virtuelle Maschine die in der Konfiguration zugewiesenen Ressourcen erhält. Er fungiert dazu als Vermittler zwischen Gastmaschinen und der zugrunde liegenden Hardware. Der Hypervisor leitet Anforderungen für Rechenleistung, Arbeitsspeicher, Speicher und andere Ressourcen an die Host-Maschine mit mehreren Methoden weiter, darunter API-Aufrufe. Eine API ist eine Software-Kommunikationsmethode, die es verschiedenen Anwendungen erlaubt, untereinander Daten auszutauschen.

Welche Arten von Hypervisors gibt es?

Es gibt zwei Arten von Hypervisor, jede mit unterschiedlicher Architektur und Leistung.

Typ-1-Hypervisor

Der Typ-1-Hypervisor liegt beim Metal-Server obenauf und hat direkten Zugriff auf die Harware-Ressourcen. Daher ist der Typ-1-Hypervisor auch als Bare-Metal-Hypervisor bekannt. Die Host-Maschine hat bei einer Einrichtung mit einem Bare-Metal-Hypervisor kein installiertes Betriebssystem. Stattdessen fungiert die Hypervisor-Software als ein leichtes Betriebssystem.

Vor- und Nachteile

Aufgrund von seiner Architektur ist der Typ-1-Hypervisor sehr effizient. Er kann Ressourcen für mehrfache virtuelle Maschinen direkt verwalten und zuweisen, ohne das Host-Betriebssystem zu berühren. Diese Arten von Hypervisors sind auch sicherer, nachdem das Fehlen eines Host-Betriebssystems das Risiko der Instabilität reduziert.

Typ-2-Hypervisor

Der Typ-2-Hypervisor ist ein Hypervisor-Programm, das auf einem Host-Betriebssystem installiert ist. Es ist auch als ein gehosteter oder eingebetteter Hypervisor bekannt. Wie bei anderen Software-Anwendungen haben gehostete Hypervisors keine Kontrolle über die Computer-Ressourcen. Stattdessen weist der Systemadministrator die Ressourcen für den gehosteten Hypervisor zu, der sie dann an die virtuellen Maschinen verteilt.

Vor- und Nachteile

Die Anwesenheit des Host-Betriebssystem bringt Latenz in die virtualisierte Umgebung. Wenn die virtuelle Maschine Computing-Ressourcen anfordert, kann der Hypervisor nicht direkt auf die zugrunde liegende Hardware zugreifen, sondern er übermittelt die Anforderung an das Host-Betriebssystem. Der Hypervisor und seine gehosteten virtuellen Maschinen sind auch von der Stabilität des Host-Betriebssystems abhängig.

Typ-1-Hypervisors im Vergleich zu Type-2-Hypervisors

Trotz ihrer Unterschiede, sind beide Arten von Hypervisors in verschiedenen Anwendungen sehr nützlich. Zum Beispiel verwenden Unternehmens-Cloud-Rechenzentren Typ-1- bzw. Bare-Metal-Hypervisors wegen ihrer Effizienz, Skalierbarkeit und Flexibilität bei der Zuweisung von Ressourcen an virtuelle Maschinen. Ein Typ-1-Hypervisor ist generell sicherer und stabiler, nachdem er nicht über einem anderen Betriebssystem ausgeführt wird.

Andererseits verwenden Administratoren Typ-2-Hypervisors, weil sie benutzerfreundlicher sind. Typ-2-Hypervisors sind einfacher zu installieren, zu konfigurieren und zu verwenden, als Bare-Metal-Hypervisors. Der Vorgang ist ähnlich wie bei der Installation und Nutzung von anderen Desktop-Anwendungen.

Was ist ein Cloud-Hypervisor?

Ein Cloud-Hypervisor besteht aus Virtualisierungs-Technologien, welche die physischen Hardware-Ressourcen des Rechenzentrums eines Cloud-Anbieters abstrahieren. Sie ermöglichen es Unternehmen, verteilte Workloads in der Cloud-Architektur auszuführen. Dies ermöglicht Mehrmandanten-Cloud-Umgebungen, in denen individuelle Benutzer oder Unternehmen Workloads ausführen oder Daten in einem logisch selbstständigen Bereich speichern können.

Cloud-Anbieter verwenden üblicherweise Bare-Metal-Hypervisors für die Zuweisung von virtualisierten Hardware-Ressourcen an Benutzer. Zum Beipiel ermöglicht es Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) Unternehmen, Ihre Cloud-Computing-Kapazitäten mit Xen-basierten Hypervisors zu skalieren. Es bietet eine kostengünstige Cloud-Lösung, bei der Unternehmen nur die Computing-Ressourcen bezahlen, die sie zum Ausführen ihrer AWS-Workload benötigen.

Was ist der Unterschied zwischen Hypervisors und Containern?

Ein Container ist ein Softwarepaket, das alle notwendigen Dateien und Konfigurationen speichert, die notwendig sind, um eine Anwendung auf irgendeinem Betriebssystem auszuführen. Entwickler verwenden Container, um die Komplexität der Sotwareentwicklung zu reduzieren und die Effizienz bei der Bereitstellung von Anwendungen zu steigern. Eine containerisierte Anwendung kann in einer öffentlichen, hybriden oder On-Premises-Cloud mit konsistenter Leistung ausgeführt werden, da sie unabhängig vom zugrunde liegenden Betriebssystem ist.

Sowohl Hypervisoren als auch Container bieten Virtualisierung, aber in einer anderen Sotfwareschicht. Ein Hypervisor abstrahiert die Hardware von der Software-Umgebung. Im Gegensatz dazu, läuft ein Container in einer Umgebung, in der eine Container-Engine das Betriebssystem abstrahiert.

Was sind die Sicherheitsbedenken hinsichtlich Hypervisors?

Softwareprogramme auf einer virtuellen Maschine beeinträchtigen nicht die Anwendungen auf anderen Gastbetriebssystemen, was auch ein Maß an Sicherheit bietet. Die virtualisierte Umgebung ist jedoch vom Hypervisor abhängig, um einen robusten Sicherheitsstatus zu erlangen. Alle Probleme, die den Hypervisor betreffen, werden sich auch auf alle virtuellen Maschinen auswirken, die auf diesem ausgeführt werden. Es ist also äußerst wichtig, einen Hypervisor mit integrierten Sicherheitsmaßnahmen einzusetzen, um die Integrität der Workload zu gewährleisten.

Wie hilft AWS mit Hypervisors?

AWS Nitro System ist ein leichter Hypervisor, mit dem Unternehmen in einer sicheren Cloud-Umgebung schneller Innovationen vorantreiben können. Es ist eine Virtualisierungs-Technologie der nächsten Generation, die Hypervisor-Verwaltungsaufgaben an bestimmte Hardware und Software delegiert. Dies ermöglicht es AWS Nitro System, sämtliche Computing-Ressourcen Ihrer AWS-Workload zuzuweisen.

Hier sind einige Vorteile von AWS Nitro System:

AWS Nitro System überwacht kontinuierlich die virtualisierten Ressourcen und verhindert einen versehentlichen Zugriff.
Unternehmen erreichen eine gesteigerte Leistung mit dezidierten Nitro-Karten, einschließlich Hochgeschwindigkeits-Netzwerke, Hochgeschwindigkeits-Speicher mit Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) und I/O-Beschleunigung.
AWS Nitro Enclaves ermöglicht es Unternehmen, isolierte Computing-Umgebungen zu erstellen, um persönlich identifizierbare Informationen (PII), Finanzdaten und andere empfindliche Daten zu schützen.
AWS Nitro System ist mit Vorgängerversionen von EC2-Instances kompatibel. Dies ermöglicht es Unternehmen, vorhandene Workloads auf modernen Hardware- und Softwarekomponenten auszuführen.

Beginnen Sie mit Hypervisoren, indem Sie sich noch heute für ein AWS-Konto registrieren.

Was ist ein Hypervisor?