Was ist Virtualisierung?

Virtualisierung ist eine Technologie, die man benutzen kann, um virtuelle Darstellungen von Servern, Speichern, Netzwerken und anderen physischen Maschinen herzustellen. Virtuelle Software ahmt die Funktionen materieller Hardware nach, um viele virtuelle Maschinen gleichzeitig auf einer einzigen materiellen Maschine laufen zu lassen. Firmen benutzen Virtualisierung, um ihre Hardwareressourcen effizienter zu nutzen und mehr aus ihrer Investition zu holen. Sie leistet auch Cloud-Computing-Services, so dass Organisationen ihre Infrastruktur effizienter nutzen können.

Was ist Virtualisierung?

Um Kernel-based Virtual Machine (KVM) richtig zu verstehen, müssen Sie zunächst einige grundlegende Konzepte der Virtualisierung verstehen. Virtualisierung ist ein Prozess, der es einem Computer ermöglicht, seine Hardwareressourcen mit mehreren digital getrennten Umgebungen zu teilen. Jede virtualisierte Umgebung wird innerhalb der ihnen zugewiesenen Ressourcen wie Arbeitsspeicher, Rechenleistung und Speicher ausgeführt. Mit Virtualisierung können Unternehmen ohne Neustart zwischen verschiedenen Betriebssystemen auf demselben Server wechseln.

Virtuelle Maschinen und Hypervisoren sind zwei wichtige Konzepte der Virtualisierung.

Virtuelle Maschine

Eine virtuelle Maschine ist ein softwaredefinierter Computer, der auf einem physischen Computer mit einem separaten Betriebssystem und separaten Rechenressourcen ausgeführt wird. Der physische Computer wird als Hostcomputer bezeichnet und virtuelle Maschinen sind Gastcomputer. Auf einer einzigen physischen Maschine können mehrere virtuelle Maschinen ausgeführt werden. Virtuelle Maschinen werden durch einen Hypervisor von der Computerhardware abstrahiert.

Hypervisor

Der Hypervisor ist eine Softwarekomponente, die mehrere virtuelle Maschinen in einem Computer verwaltet. Es stellt sicher, dass jede virtuelle Maschine die zugewiesenen Ressourcen erhält und den Betrieb anderer virtueller Maschinen nicht beeinträchtigt. Es gibt zwei Arten von Hypervisoren.

Typ-1-Hypervisor

Ein Hypervisor vom Typ 1 oder Bare-Metal-Hypervisor ist ein Hypervisor-Programm, das direkt auf der Computerhardware statt auf dem Betriebssystem installiert wird. Daher weisen Hypervisoren vom Typ 1 eine bessere Leistung auf und werden häufig von Unternehmensanwendungen verwendet. KVM verwendet den Typ-1-Hypervisor, um mehrere virtuelle Maschinen auf dem Linux-Betriebssystem zu hosten.

Typ-2-Hypervisor

Der Hypervisor vom Typ 2 wird auch als gehosteter Hypervisor bezeichnet und ist auf einem Betriebssystem installiert. Hypervisoren vom Typ 2 eignen sich für die Datenverarbeitung durch Endbenutzer.

Warum ist Virtualisierung wichtig?

Durch den Einsatz von Virtualisierung können Sie mit jeder Hardwareressource flexibler umgehen. Physische Server verbrauchen Strom, nehmen Speicherplatz in Anspruch und müssen gewartet werden. Wenn Sie darauf zugreifen möchten, sind Sie oft durch die räumliche Nähe und das Netzwerkdesign eingeschränkt. Die Virtualisierung hebt all diese Einschränkungen auf, indem sie die physische Hardwarefunktionalität in Software abstrahiert. Sie können Ihre Hardware-Infrastruktur wie eine Anwendung im Internet verwalten, pflegen und nutzen.

Virtualisierungsbeispiel

Stellen Sie sich ein Unternehmen vor, das Server für drei Funktionen benötigt:

Geschäftliche E-Mails sicher speichern
Kundenorientierte Anwendung ausführen
Interne Geschäftsanwendungen ausführen

Jede dieser Funktionen hat unterschiedliche Konfigurationsanforderungen:

Die E-Mail-Anwendung erfordert mehr Speicherkapazität und ein Windows-Betriebssystem.
Die kundenorientierte Anwendung erfordert ein Linux-Betriebssystem und eine hohe Rechenleistung, um große Mengen an Website-Verkehr zu bewältigen.
Die interne Geschäftsanwendung erfordert iOS und mehr internen Speicher (RAM).

Um diese Anforderungen zu erfüllen, richtet das Unternehmen für jede Anwendung drei verschiedene dedizierte physische Server ein. Das Unternehmen muss eine hohe Anfangsinvestition tätigen und laufende Wartung und Upgrades für jeweils eine Maschine durchführen. Das Unternehmen kann auch seine Rechnerkapazität nicht optimieren. Er zahlt 100% der Wartungskosten für die Server, nutzt aber nur einen Bruchteil der Speicher- und Verarbeitungskapazitäten.

Effiziente Hardwarenutzung

Mit der Virtualisierung erstellt das Unternehmen drei digitale Server, oder virtuelle Maschinen, auf einem einzigen physischen Server. Es legt die Betriebssystemanforderungen für die virtuellen Maschinen fest und kann sie wie die physischen Server verwenden. Allerdings hat das Unternehmen jetzt weniger Hardware und weniger damit verbundene Ausgaben.

Infrastructure as a Service

Das Unternehmen kann noch einen Schritt weiter gehen und eine Cloud-Instance oder eine virtuelle Maschine von einem Cloud-Computing-Anbieter wie AWS verwenden. AWS verwaltet die gesamte zugrunde liegende Hardware, und das Unternehmen kann Serverressourcen mit unterschiedlichen Konfigurationen anfordern. Alle Anwendungen laufen auf diesen virtuellen Servern, ohne dass die Benutzer einen Unterschied bemerken. Die Serververwaltung wird auch für das IT-Team des Unternehmens einfacher.

Welche Vorteile bietet die Virtualisierung?

Die Virtualisierung bietet jedem Unternehmen mehrere Vorteile:

Effiziente Ressourcennutzung

Virtualisierung verbessert die Hardware-Ressourcen in Ihrem Rechenzentrum. Anstatt einen Server auf einem Computersystem zu betreiben, können Sie beispielsweise einen virtuellen Serverpool auf demselben Computersystem erstellen, indem Sie nach Bedarf Server in den Pool aufnehmen und wieder abgeben. Mit weniger zugrunde liegenden physischen Servern wird Platz in Ihrem Rechenzentrum frei und Sie sparen Geld für Strom, Generatoren und Kühlgeräte.

Automatisierte IT-Verwaltung

Jetzt, wo physische Computer virtuell sind, können Sie sie mit Hilfe von Software-Tools verwalten. Administratoren erstellen Bereitstellungs- und Konfigurationsprogramme, um Vorlagen für virtuelle Maschinen zu definieren. Sie können Ihre Infrastruktur wiederholt und konsistent duplizieren und fehleranfällige manuelle Konfigurationen vermeiden.

Schnellere Notfallwiederherstellung

Wenn Ereignisse wie Naturkatastrophen oder Cyberangriffe den Geschäftsbetrieb beeinträchtigen, kann die Wiederherstellung des Zugriffs auf die IT-Infrastruktur und der Austausch oder die Reparatur eines physischen Servers Stunden oder sogar Tage dauern. Im Gegensatz dazu dauert der Prozess in virtualisierten Umgebungen nur Minuten. Diese prompte Reaktion verbessert die Ausfallsicherheit erheblich und erleichtert die Geschäftskontinuität, so dass der Betrieb wie geplant fortgesetzt werden kann.

Wie funktioniert Virtualisierung?

Bei der Virtualisierung wird eine spezielle Software, ein sogenannter Hypervisor, verwendet, um mehrere Cloud-Instanzen oder virtuelle Maschinen auf einem physischen Computer zu erstellen.

Cloud-Instances oder virtuelle Maschinen

Nachdem Sie die Virtualisierungssoftware auf Ihrem Computer installiert haben, können Sie eine oder mehrere virtuelle Maschinen erstellen. Sie können auf die virtuellen Maschinen auf die gleiche Weise zugreifen wie auf andere Anwendungen auf Ihrem Computer. Ihr Computer wird als Host und die virtuelle Maschine als Gast bezeichnet. Mehrere Gäste können auf dem Host laufen. Jeder Gast hat sein eigenes Betriebssystem, das mit dem des Hosts identisch sein oder sich von diesem unterscheiden kann.

Aus der Sicht des Benutzers arbeitet die virtuelle Maschine wie ein typischer Server. Es enthält Einstellungen, Konfigurationen und installierte Anwendungen. Die Rechenressourcen, wie z. B. CPUs (Central Processing Units), RAM (Random Access Memory) und Speicher sind dieselben wie bei einem physischen Server. Außerdem können Sie die Gastbetriebssysteme und ihre Anwendungen nach Bedarf konfigurieren und aktualisieren, ohne das Host-Betriebssystem zu beeinträchtigen.

Hypervisor

Der Hypervisor ist die Virtualisierungssoftware, die Sie auf Ihrem physischen Computer installieren. Es handelt sich um eine Softwareschicht, die als Vermittler zwischen den virtuellen Maschinen und der zugrunde liegenden Hardware oder dem Host-Betriebssystem fungiert. Der Hypervisor koordiniert den Zugriff auf die physische Umgebung, so dass mehrere virtuelle Maschinen Zugriff auf ihren eigenen Anteil an physischen Ressourcen haben.

Wenn die virtuelle Maschine beispielsweise Rechenressourcen benötigt, wie z.B. Rechenleistung, geht die Anfrage zunächst an den Hypervisor. Der Hypervisor leitet die Anfrage dann an die zugrunde liegende Hardware weiter, die die Aufgabe ausführt.

Im Folgenden finden Sie die beiden Hauptarten von Hypervisoren.

Typ 1 Hypervisoren

Ein Hypervisor vom Typ 1 – auch Bare-Metal-Hypervisor genannt – läuft direkt auf der Computerhardware. Es verfügt über einige Betriebssystemfunktionen und ist äußerst effizient, da es direkt mit den physischen Ressourcen interagiert.

Typ 2 Hypervisoren

Ein Hypervisor vom Typ 2 läuft als Anwendung auf Computerhardware mit einem vorhandenen Betriebssystem. Verwenden Sie diese Art von Hypervisor, wenn Sie mehrere Betriebssysteme auf einem einzigen Computer ausführen.

Was sind die verschiedenen Arten von Virtualisierung?

Mit der Virtualisierungstechnologie können Sie die Funktionen vieler verschiedener Arten von physischer Infrastruktur und alle Vorteile einer virtualisierten Umgebung nutzen. Sie können über virtuelle Maschinen hinausgehen und eine Sammlung von virtuellen Ressourcen in Ihrer virtuellen Umgebung erstellen.

Servervirtualisierung

Servervirtualisierung ist ein Prozess, bei dem ein physischer Server in mehrere virtuelle Server aufgeteilt wird. Es ist ein effizienter und kostengünstiger Weg zur Nutzung von Serverressourcen und zur Bereitstellung von IT-Services in einem Unternehmen. Ohne Servervirtualisierung nutzen physische Server nur einen kleinen Teil ihrer Verarbeitungskapazitäten, wodurch die Geräte ungenutzt bleiben.

Speichervirtualisierung

Die Speichervirtualisierung kombiniert die Funktionen von physischen Speichergeräten wie Network Attached Storage (NAS) und Storage Area Network (SAN). Sie können die Speicherhardware in Ihrem Rechenzentrum zusammenlegen, auch wenn sie von verschiedenen Anbietern oder unterschiedlichen Typen stammt. Die Speichervirtualisierung nutzt Ihren gesamten physischen Datenspeicher und erstellt eine große Einheit virtuellen Speichers, den Sie mit Hilfe von Verwaltungssoftware zuweisen und steuern können. IT-Administratoren können Speicheraktivitäten wie Archivierung, Backup und Wiederherstellung rationalisieren, da sie mehrere Netzwerkspeichergeräte virtuell zu einem einzigen Speichergerät zusammenfassen können.

Netzwerkvirtualisierung

Jedes Computernetzwerk verfügt über Hardwareelemente wie Switches, Router und Firewalls. Ein Unternehmen mit Niederlassungen an mehreren geografischen Standorten kann mehrere verschiedene Netzwerktechnologien einsetzen, um sein Unternehmensnetzwerk aufzubauen. Die Netzwerkvirtualisierung ist ein Prozess, der all diese Netzwerkressourcen kombiniert, um die Verwaltungsaufgaben zu zentralisieren. Administratoren können diese Elemente virtuell anpassen und steuern, ohne die physischen Komponenten zu berühren, was die Netzwerkverwaltung erheblich vereinfacht.

Im Folgenden finden Sie zwei Ansätze zur Netzwerkvirtualisierung.

Softwaredefiniertes Netzwerk

Software-defined Networking (SDN) steuert das Routing des Datenverkehrs, indem es das Routing-Management vom Daten-Routing in der physischen Umgebung übernimmt. Sie können Ihr System beispielsweise so programmieren, dass es den Datenverkehr von Videoanrufen gegenüber dem Datenverkehr von Anwendungen priorisiert, um eine gleichbleibende Gesprächsqualität in allen Online-Meetings zu gewährleisten.

Virtualisierung von Netzwerkfunktionen

Die Technologie der Netzwerkfunktionsvirtualisierung kombiniert die Funktionen von Netzwerk-Appliances wie Firewalls, Load Balancern und Traffic-Analysatoren, die zusammenarbeiten, um die Netzwerkleistung zu verbessern.

Datenvirtualisierung

Moderne Unternehmen sammeln Daten aus verschiedenen Quellen und speichern sie in unterschiedlichen Formaten. Sie können Daten auch an verschiedenen Orten speichern, z. B. in einer Cloud-Infrastruktur und in einem Rechenzentrum vor Ort. Die Datenvirtualisierung schafft eine Softwareschicht zwischen diesen Daten und den Anwendungen, die sie benötigen. Datenvirtualisierungstools verarbeiten die Datenanforderung einer Anwendung und geben die Ergebnisse in einem geeigneten Format zurück. Unternehmen nutzen daher Datenvirtualisierungslösungen, um die Flexibilität bei der Datenintegration zu erhöhen und die funktionsübergreifende Datenanalyse zu unterstützen.

Anwendungs-Virtualisierung

Die Anwendungs-Virtualisierung zieht die Funktionen von Anwendungen heraus, um sie auf anderen Betriebssystemen laufen zu lassen als denjenigen, für die sie entwickelt wurden. So können Benutzer beispielsweise eine Microsoft-Windows-Anwendung auf einem Linux-Rechner ausführen, ohne die Konfiguration des Rechners zu ändern. Um eine Anwendungs-Virtualisierung zu erreichen, befolgen Sie diese Praktiken:

Anwendungs-Streaming – Benutzer streamen die Anwendung von einem Remote-Server, so dass sie nur bei Bedarf auf dem Gerät des Endbenutzers läuft.
Serverbasierte Anwendungs-Virtualisierung – Benutzer können über ihren Browser oder ihre Client-Schnittstelle auf die Remote-Anwendung zugreifen, ohne sie zu installieren.
Lokale Anwendungs-Virtualisierung – Der Anwendungscode wird mit einer eigenen Umgebung ausgeliefert, die auf allen Betriebssystemen ohne Änderungen ausgeführt werden kann.

Desktop-Virtualisierung

Die meisten Unternehmen haben nicht-technische Mitarbeiter, die Desktop-Betriebssysteme verwenden, um gängige Geschäftsanwendungen auszuführen. Sie könnten zum Beispiel die folgenden Mitarbeiter haben:

Ein Kundenserviceteam, das einen Desktop-Computer mit Windows 10 und eine Software zur Verwaltung von Kundenbeziehungen benötigt
Ein Marketingteam, das Windows Vista für Verkaufsanwendungen benötigt

Sie können die Desktop-Virtualisierung nutzen, um diese verschiedenen Desktop-Betriebssysteme auf virtuellen Maschinen auszuführen, auf die Ihre Teams aus der Ferne zugreifen können. Diese Art der Virtualisierung macht die Desktop-Verwaltung effizient und sicher und spart Geld für Desktop-Hardware. Im Folgenden finden Sie die verschiedenen Arten der Desktop-Virtualisierung.

Virtuelle Desktop-Infrastruktur

Die virtuelle Desktop-Infrastruktur führt virtuelle Desktops auf einem Remote-Server aus. Ihre Benutzer können mit Client-Geräten auf sie zugreifen.

Lokale Desktop-Virtualisierung

Bei der lokalen Desktop-Virtualisierung führen Sie den Hypervisor auf einem lokalen Computer aus und erstellen einen virtuellen Computer mit einem anderen Betriebssystem. Sie können zwischen Ihrer lokalen und Ihrer virtuellen Umgebung genauso wechseln wie zwischen den Anwendungen.

Was ist der Unterschied zwischen Virtualisierung und Cloud-Computing?

Der Begriff Cloud-Computing bezeichnet die On-Demand-Bereitstellung von Rechenressourcen über das Internet zu nutzungsabhängigen Preisberechnungen. Anstatt ein physisches Rechenzentrum zu kaufen, besitzen und warten, erhalten Sie über einen Cloudanbieter je nach Bedarf Zugriff auf Technologiedienste wie z. B. Rechenleistung, Speicherplatz und Datenbanken.

Die Virtualisierungstechnologie macht Cloud-Computing möglich. Cloud-Anbieter errichten und unterhalten ihre eigenen Rechenzentren. Sie erstellen verschiedene virtuelle Umgebungen, die die zugrunde liegenden Hardwareressourcen nutzen. Sie können dann Ihr System so programmieren, dass es mit Hilfe von APIs auf diese Cloud-Ressourcen zugreift. Ihre Infrastrukturanforderungen können als vollständig verwalteter Service erfüllt werden.

Wie kann AWS bei Virtualisierung und Cloud-Computing helfen?

Durch den Einsatz von AWS haben Sie mehrere Möglichkeiten für den Aufbau, die Bereitstellung und schnelle Markteinführung mithilfe der neuesten Technologie. Sie könnten zum Beispiel von einem der folgenden Services profitieren:

Verwenden Sie Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), um eine granulare Kontrolle über Ihre Infrastruktur auszuüben. Wählen Sie die Prozessoren, den Speicherplatz und die Netzwerke, die Sie benötigen.
Verwenden Sie AWS Lambda für Serverless-Computing, damit Sie Code ausführen können, ohne sich Gedanken über Server zu machen.
Verwenden Sie Amazon Lightsail, um virtuelle Server, Speicher, Datenbanken und Netzwerke zu einem niedrigen, vorhersehbaren Preis zu implementieren.

Starten Sie mit Virtualisierung und Cloud-Computing, indem Sie noch heute ein AWS-Konto erstellen.

Wie unterscheidet sich die Servervirtualisierung von der Containerisierung?

Die Containerisierung ist eine Möglichkeit, Anwendungscode so zu implementieren, dass er in jeder physischen oder virtuellen Umgebung ohne Änderungen ausgeführt werden kann. Entwickler bündeln den Anwendungscode mit zugehörigen Bibliotheken, Konfigurationsdateien und anderen Abhängigkeiten, die der Code zur Ausführung benötigt. Dieses einzelne Softwarepaket, ein so genannter Container, kann unabhängig auf jeder Plattform laufen. Die Containerisierung ist eine Art der Anwendungsvirtualisierung.

Sie können sich die Servervirtualisierung wie den Bau einer Straße vorstellen, die zwei Orte miteinander verbindet. Sie müssen eine komplette virtuelle Umgebung neu erstellen und dann Ihre Anwendung darauf ausführen. Im Vergleich dazu ist die Containerisierung wie der Bau eines Hubschraubers, der an jeden dieser Orte fliegen kann. Ihre Anwendung befindet sich in einem Container und kann in allen Arten von physischen oder virtuellen Umgebungen ausgeführt werden.

Was ist Virtualisierung?