Virtualisierungstechnologien

Virtualisierungstechnologien ermöglichen es, mehrere virtuelle Maschinen auf einer physischen Maschine auszuführen, wodurch die Ressourcenauslastung erhöht werden. Es gibt verschiedene Arten von Virtualisierungstechnologien wie Hardware-Virtualisierung, Container-Virtualisierung, Paravirtualisierung und Betriebssystem-Virtualisierung, die je nach Anforderungen und Einsatzszenarien eingesetzt werden können. Jede Technologie hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und es sollte die richtige Technologie für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden.

Es gibt diverse Arten der Virtualisierungstechnologie, die für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden. Hier sind einige der gängigsten Virtualisierungstechnologien:

  • Servervirtualisierung: Mit dieser Technologie können diverse Betriebssysteme auf einem einzigen physischen Server (Hardware) ausgeführt werden, indem Ressourcen wie Rechenleistung, Arbeitsspeicher und Netzwerkverbindungen gemeinsam genutzt werden. Die bekanntesten Anbieter für Server-Virtualisierung sind VMware, Microsoft Hyper-V und KVM.
  • Desktop-Virtualisierung: Desktop-Virtualisierung wird verwendet, um mehrere abstrakte Desktop-Umgebungen auf einem realen Desktop, Computer oder Server bereitzustellen. Benutzer können auf diese Desktops zugreifen, als würden sie direkt auf dem Gerät ausgeführt. Die bekanntesten Anbieter für Desktop-Virtualisierung sind Citrix, VMware und Microsoft.
  • Anwendungsvirtualisierung: Diese Technologie ermöglicht es, eine Anwendungssoftware von ihrem Betriebssystem zu isolieren und in einer virtuellen Umgebung auszuführen, ohne das Computerprogramm selbst zu installieren. Die bekanntesten Anbieter von Anwendungsvirtualisierung sind VMware ThinApp, Citrix XenApp und Microsoft App-V.
  • Netzwerkvirtualisierung: Die Netzwerk-Virtualisierung wird eingerichtet, um simulierte Netzwerke in einem "körperlichen" Netzwerk zu erstellen. Die Technologie vereinfacht die Netzwerkkonfiguration, verbessert die Sicherheit und nutzt die Netzwerkressourcen besser aus. Die bekanntesten Anbieter von Netzwerk-Virtualisierung sind VMware NSX, Microsoft Hyper-V Network Virtualization und Open vSwitch.
  • Speichervirtualisierung: Diese Technologie ermöglicht es, diverse physische Speichergeräte zu einer einzigen virtuellen Speichereinheit zu kombinieren. Dies erleichtert das Hinzufügen oder Entfernen von Speicherplatz und optimiert die Speichernutzung. Die bekanntesten Anbieter von Speichervirtualisierung sind VMware vSAN, Microsoft Storage Spaces und Nutanix.

Dies sind einige der gängigsten Virtualisierungs-Technologien. Es gibt viele andere Technologien für spezielle Zwecke, wie z. B. Container-Virtualisierung, Betriebssystem-Virtualisierung und SAN-Virtualisierung (Storage Area Network).

Virtualisierung ist das Konzept der Erstellung einer oder mehrerer virtueller Umgebungen, die auf einer realen Hardware (Wirt) ausgeführt werden können. Die Virtualisierung ermöglicht es, einige Rechnerbetriebssysteme auf einem materiellen Netzwerkserver auszuführen, indem physische Serverressourcen wie CPU, Arbeitsspeicher, Festplatte und Netzwerk in irreale Ressourcen aufgeteilt werden. Die Virtualisierung ermöglicht eine effizientere Nutzung von Servern, da mehrfache imaginäre Maschinen auf einem substantiellen Server ausgeführt werden können. Virtualisierung trägt dazu bei, die Verfügbarkeit und Skalierbarkeit von Softwareanwendungen und Diensten zu erhöhen, da virtuelle Maschinerie einfach auf andere physische Netzwerk-Server migriert werden können, ohne Anwendungssoftware und Dienste zu unterbrechen. Es gibt dutzende Arten der Virtualisierung, einschließlich Servervirtualisierung, Desktopvirtualisierung, Anwendungsvirtualisierung und Network-Virtualisierung. Jede Art der Virtualisierung hat ihre eigenen Anwendungsfälle, die auf die spezifischen Anforderungen und Bedürfnisse eines Unternehmens zugeschnitten sind..

 

Virtualisierung hat viele Anwendungsbereiche

Es gibt viele Anwendungsbereiche der Virtualisierung, die in unterschiedlichen Branchen und Bereichen Anwendung finden. Hier sind einige Beispiele:

  • Serverkonsolidierung: Durch die Virtualisierung sind mehrere Softwareanwendungen auf einem einzigen IT-Server ausführbar. Dadurch können Unternehmen die Serverauslastung maximieren und die Anzahl der körperlichen Hauptrechner reduzieren, wodurch Platz und Energiekosten eingespart werden. 
  • Cloud Computing: Cloud-Plattformen basieren auf Virtualisierung, um Ressourcen effizient zu benutzen und flexible Dienste bereitzustellen. Cloud-Anbieter können Kunden bei Bedarf nicht-materielle Rechner im Data Center zum Cloud-Computing zur Verfügung stellen.
  • Entwicklung und Testen: Entwickler können simulierte Umgebungen zum Testen oder Entwickeln von Geschäftsanwendungen erstellen. Dadurch können Sie verschiedene Betriebssysteme und Anwendungsumgebungen emulieren, ohne physische Hardware bereitstellen zu müssen.
  • Notfallwiederherstellung (Disaster Recovery) und Geschäftskontinuität: Unternehmen können scheinbare Maschinen als Sicherungskopien der Produktionsumgebung erstellen, um schnelle Wiederherstellungszeiten und kontinuierliche Geschäftskontinuität im Falle eines Ausfalls oder einer Katastrophe sicherzustellen.
  • Sicherheit und Isolation: Die Abstraktion bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene, indem Softwarepakete und Dienste in einer isolierten virtuellen Umgebung ausgeübt werden. Dadurch wird das Risiko von Malware-Angriffen und Datenschutzverletzungen minimiert.
  • Desktop-Virtualisierung: Durch die Virtualisierung von Desktops können Unternehmen Benutzern aus der Ferne Zugriff auf nicht-physische Desktops gewähren, die auf Servern ausgeführt werden. Dadurch können Unternehmen die Verwaltung und Wartung von Desktops vereinfachen und die Verfügbarkeit und IT-Security verbessern.

 

Hardwarevoraussetzungen für die Virtualisierung

Die Hardwarevoraussetzungen für die Virtualisierung hängen von Art und Umfang der Virtualisierung ab. Generell müssen jedoch einige Grundvoraussetzungen erfüllt sein:

  • Prozessor: Die CPU muss über genügend Kerne und Rechenleistung verfügen, um die virtuelle IT-Anlage zu unterstützen. CPUs mit Hardware-Virtualisierungstechnologien mittels innovativer CPU-Architektur wie Intel VT oder AMD-V können imaginäre Maschinen effizienter ausführen und die Leistung verbessern.
  • Arbeitsspeicher: Zum Ausführen und Verwalten virtueller Technologien ist ausreichend RAM erforderlich. Abhängig von der Anzahl der virtuellen Rechner und der ihnen zugewiesenen Arbeitsspeichermenge sollte der physische Systeme über genügend RAM verfügen.
  • Festplattenspeicher: Zum Speichern des Betriebssystems, der Softwarelösungen und der Daten der virtuellen Maschine ist ausreichend Festplattenspeicher erforderlich. Bei der Planung der Virtualisierungsplattform ist es wichtig zu berücksichtigen, wie viel Speicherplatz jede fiktive Maschine benötigt, sowie zum Speichern von Snapshots, Backups und anderen Datendiensten.
  • Netzwerkperformance: Erfordert eine ausreichende Netzwerkbandbreite und -infrastruktur, um den Datenverkehr zwischen virtuellen Maschinen und anderen Netzwerkdiensten zu unterstützen.
  • Hardwarekompatibilität: Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Hardware des dinglichen Servers mit der verwendeten Virtualisierungssoftware kompatibel ist.

Die Hardwareanforderungen können je nach Virtualisierungsplattform variieren, daher ist es am besten, die Hardwareanforderungen der einzelnen Anbieter von Virtualisierungssoftware zu überprüfen.

Betriebssystemvirtualisierung (auch bekannt als Virtualisierung auf OS-Ebene) ist eine Virtualisierungsmethode, bei der ein einzelner physischer Rechnerhost ein oder eine Reihe von Betriebssysteme (Systeme) hostet. Jede fiktive Maschine ist ein vollständiges Betriebssystem, das auf dem Host gehostet wird und seine eigenen Instanzen von Betriebssystemprozessen und Diensten enthält. Die Betriebssystemvirtualisierung kann auf mehrfache Weise erreicht werden. Einige gängige Methoden sind:

  • Containerbasierte Virtualisierung: Dieser Ansatz führt diverse virtuelle Maschinen auf einem einzigen Betriebssystemkernel aus. Jede virtuelle IT-Anlage ist isoliert und verfügt über eine eigene Dateisystemebene, Prozessumgebung und Netzwerkressourcen. Docker ist ein bekanntes Beispiel für diese Art der Virtualisierung.
  • Hypervisor-basierte Virtualisierung: Diese Methode verwendet einen Hypervisor, um mehrfache virtualisierte Systeme auf einem Computerhost auszuführen. Der Hypervisor stellt sicher, dass jede scheinbare Maschine unabhängig ist und über ihre eigenen Ressourcen verfügt, einschließlich CPU, Arbeitsspeicher und Netz. VMware und VirtualBox sind bekannte Beispiele für Hypervisor-basierte Virtualisierung.

Container-Virtualisierung ist eine Art der Virtualisierung, die es ermöglicht, Anwendungen zu isolieren und in Containern auszuführen. Im Gegensatz zur herkömmlichen Virtualisierung, bei der virtuelle Rechner auf konkreten Servern ausgeführt werden, teilen sich Container denselben Betriebssystemkern und verwenden die Potentiale des Host-Betriebssystems. Container sind im Allgemeinen leichter und schneller als virtuelle Ausrüstung. Jeder Container enthält ein Anwenderprogramm und alle Abhängigkeiten und Bibliotheken, die zum Ausführen der Softwareanwendung erforderlich sind. Jeder Container ist vollständig von anderen Containern auf demselben Host isoliert, sodass eine Menge von Anwendungen auf demselben Host gehostet werden können, ohne sich gegenseitig zu stören.

Die Containervirtualisierung wird häufig bei der Anwendungsentwicklung und -bereitstellung eingesetzt, da sie das Testen und Bereitstellen von Programmen in einer konsistenten Umgebung erlaubt, die sich von der Umgebung des Hostbetriebssystems unterscheidet. Es ermöglicht auch eine einfache Skalierung von Dienstprogrammen, da Container schnell erstellt, bereitgestellt und entfernt werden können. Einige beliebte Container-Orchestrierungstools sind Kubernetes, Docker Swarm und Apache Mesos. Diese Tools helfen bei der Verwaltung und Skalierung von Containern in einer verteilten Umgebung. Ein Hypervisor, auch Virtual Machine Monitor (VMM) genannt, ist eine Systemsoftware, die es ermöglicht, mehrere theoretische Maschinen auf einem haptischen Hardwarehost auszuführen. Ein Hypervisor erstellt und verwaltet eine irreale Umgebung, indem er die empirischen Vermögen des Hostcomputers in nichtreale Ressourcen umwandelt und sie virtuellen Maschinen zuweist.

Abstraktionsschichten in der Virtualisierung können auf unterschiedliche Weise implementiert werden. Ein Beispiel ist die Verwendung eines Hypervisors, der als Abstraktionsschicht fungiert, um den Zugriff auf physische Hardwareressourcen wie CPU, Speicher und Netzwerk zu verwalten. Ein weiterer Virtualisierungsansatz ist die Container-basierte Virtualisierung, bei der eine Abstraktionsschicht auf dem Kernel des Host-Betriebssystems aufgebaut wird.

Die Hardwarevirtualisierung wird durch die Verwendung eines Hypervisors erreicht, der auch als Virtual Machine Monitor (VMM) bezeichnet wird. Die Hardware-Virtualisierung ermöglicht es, mannigfaltige Systemsoftwaresysteme und Anwendungen auf einem einzigen Anwendungsserver auszuführen, indem jeder virtuellen Maschine eine eigene virtualisierte CPU, ein eigener virtueller Speicher, ein eigener Netzwerkadapter und andere Hardwareressourcen zugewiesen werden.

Es gibt zwei Arten von Hypervisoren: Typ 1 und Typ 2. Typ-1-Hypervisoren, auch native oder Bare-Metal-Hypervisoren genannt, werden direkt auf der Hardware des Hosts installiert und haben direkten Zugriff auf physische Möglichkeiten. Typ-2-Hypervisoren werden als Programmanwendungen auf dem Betriebssystem ausgeführt und erfordern, dass das Betriebssystem auf die faktischen Hardwareressourcen des Hosts zugreift. Hypervisoren werden häufig in Rechenzentren und Cloud-Umgebungen verwendet, um die Ressourcennutzung zu optimieren, die Verfügbarkeit zu erhöhen und die Serververwaltung zu vereinfachen. Sie ermöglichen auch die Ausführung verschiedener Betriebssysteme und Anwendungen auf einem einzigen körperlichen Host, was eine Serverkonsolidierung und Desktop-Virtualisierung erlaubt.

Performance bezieht sich auf die Geschwindigkeit eines Systems oder eines Computer-Programms. In der IT-Branche kann Performance auf alles beziehen, von der Leistungsfähigkeit von Hardwarekomponenten bis hin zur Geschwindigkeit einer Anwendungssoftware oder der Reaktionszeit einer Website.

Die Performance kann durch zahlreiche Faktoren beeinflusst werden, wie zum Beispiel:

  • Hardware: Die Arbeitsleistung von Hardwarekomponenten wie CPU, Arbeitsspeicher, Festplatte, digitale Artikel und Rechnernetz kann die Leistung beeinträchtigen. Schnellere Hardware bietet im Allgemeinen eine bessere Performance.
  • Anwendungsprogramm: Die Art der verwendeten Software (z. B. Betriebssystem, Anwendungsplattformen und Treiber) kann die Geschwindigkeit beeinträchtigen. Neuere Softwareversionen und optimierte Einstellungen können die Wirkungsgrade verbessern.
  • Konfiguration: Die Konfiguration von Systemen und Softwareprodukte kann die Effizienz beeinträchtigen. Eine optimale Konfiguration von Einstellungen und Ausstattungen kann die Leistung verbessern.
  • Intranet: Die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit Ihres Netzwerks kann die Power von Anwendungen und Websites beeinträchtigen.
  • Auslastung: Die Anzahl gleichzeitiger Anwendungen und Benutzer wirkt sich auf die Produktivität aus. Höhere Lasten können die Leistung beeinträchtigen.

 Zur effizienten Leistungssteigerung können einige Maßnahmen ergriffen werden, wie zum Beispiel:

  • Hardware-Upgrades: Das Upgrade von Hardwarekomponenten und Zubehör kann die Leistungsvermögen verbessern.
  • Software-Updates: Neuere Softwareversionen können Fehler und Schwachstellen beheben und die Leistung verbessern.
  • Konfigurationsoptimierung: Die Optimierung der Konfigurationseinstellungen kann die Leistungausbeute verbessern.
  • Skalierung: Die Skalierung von Systemen und Anwendungen kann die Leistung verbessern, indem die Fähigkeiten erhöht werden, die zur Unterstützung höherer Lasten erforderlich sind.
  • Überwachung und Analyse: Durch die Überwachung von Systemen und Anwendungen und die Analyse von Leistungsdaten können Engpässe und Schwachstellen identifiziert und beseitigt werden, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.

 

VMS, Hosting, IT-Ressourcen und Informationen

Paravirtualisierung ist eine Methode zur Virtualisierung eines Computers durch Anpassung des Betriebssystems des Gastsystems für einen effizienteren Zugriff auf die virtualisierte Umgebung. Im Kontrast zur vollständigen Virtualisierung, bei der das Gastsystem ohne Änderungen ausgeführt wird, erfordert die Paravirtualisierung die Zusammenarbeit zwischen dem Gast- und dem Hostsystem, um Hardwareressourcen wie Prozessoren, Arbeitsspeicher und Netzwerkverbindungen gemeinsam zu nutzen.

Indem Gast- und Hostsystem zusammenarbeiten, kann die Paravirtualisierung die Leistungsstärke verbessern, indem die Anzahl der virtualisierten Maschinen erhöht wird, die auf dem Hostsystem durchgeführt werden können, und die Gemeinkosten gesenkt werden. Paravirtualisierung wird häufig in Umgebungen eingestezt, die Wert auf hohe Schaffenskraft legen, wie z. B. Servervirtualisierung, Cloud Computing und High Performance Computing.

Hyper-V ist die Virtualisierungsplattform von Microsoft, mit der mehrere Rechnerkerne auf einem einzigen physischen Computer ausgeführt werden können. Hyper-V ermöglicht die Erstellung virtueller Maschinen, die verschiedene Operatingsysteme und Anwendungen in einer isolierten Umgebung ausführen können. Hyper-V ist eine Schlüsselkomponente von Microsofts Cloud-Computing-Plattform Azure und ist auch als Rolle in Windows Server verfügbar. Es unterstützt eine Vielzahl von Betriebssystemen, darunter Windows, Linux und FreeBSD, und bietet erweiterte Funktionen wie Live-Migration, Failover-Clustering und virtualisierte Netzwerke. Durch den Einsatz von Hyper-V können Unternehmen ihre Infrastruktur konsolidieren, Kapazitäten effizienter nutzen und die Flexibilität und Skalierbarkeit erhöhen. Es ist auch eine kostengünstige Lösung, da es die Notwendigkeit reduziert, separate physische Systeme für jeds Computerprogramm oder jedes Betriebssystem zu betreiben.

Virtualisierung und Isolierung sind zwei verwandte Konzepte, die häufig in Computersystemen und Apps verwendet werden. Virtualisierung ist die Verwendung von Software zum Erstellen einer virtuellen Version von etwas, z. B. einem Computersystem. Virtualisierung ermöglicht es, dutzende Systemsoftware oder Anwendungen auf einer einzigen greifbaren Maschine auszuführen und Ressourcen wie Arbeitsspeicher und Rechenleistung effizienter zu benutzen. Isolation bezieht sich auf die Trennung von Systemen, Anwendungen oder Prozessen, sodass sie unabhängig voneinander arbeiten und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Dies ist besonders wichtig in Umgebungen, in denen etliche Benutzer oder Anwendungen auf demselben System arbeiten, um die Systemsicherheit und -stabilität zu gewährleisten. Virtualisierungsinfrastruktur kann helfen, Isolation zu erreichen, indem eine virtuelle Umgebung bereitgestellt wird, in der eine App oder ein Prozess unabhängig ausgeführt werden kann. Jede virtuelle Umgebung ist isoliert und unabhängig voneinander, was zur Verbesserung der Security und Stabilität des Gesamtsystems beiträgt.

Virtualisierung und Emulation (Imitation) sind zwei unterschiedliche Konzepte, die jedoch häufig in ähnlichen Kontexten benutzt werden. Virtualisierung ist die Verwendung von Software zum Erstellen einer virtualisierten Version von etwas, z. B. einem Computersystem. Es verwendet die vorhandene Hardware des Hostsystems, um eine oder mehrere virtuelle Maschinen zu erstellen, auf denen Betriebssysteme und Anwendungen vollzogen werden können. Virtualisierung ermöglicht es, mehrfache Computer-Betriebssysteme oder Anwendungen auf einer einzigen physischen Maschine auszuführen und Ressourcen wie Arbeitsspeicher und Rechenleistung effizienter zu nutzen.

Emulation hingegen bezieht sich auf die Verwendung von Applikationen, um das Verhalten eines anderen Systems zu simulieren, um ein Computersystem oder ein anderes Gerät nachzubilden. Das Verhalten emulierter Hardware wird durch Software emuliert, um auf einem anderen System zu laufen, möglicherweise unter Verwendung einer anderen Architektur oder eines anderen Betriebssystems. Nachbildung wird häufig angewandt, um ältere Anwendungen oder Spiele auf modernen Systemen auszuführen, die nicht mehr mit der ursprünglichen Hardware kompatibel sind. Im Gegensatz zur Virtualisierung, bei der das Ziel darin besteht, vorhandene Hardware effizienter zu nutzen, zielt die Imitation darauf ab, eine virtuelle Version einer Hardwareumgebung zu erstellen, die auf einer anderen Architektur oder Plattform ausgeführt werden kann.

Flexibilität ist die Fähigkeit, schnell und effektiv auf Veränderungen und neue Bedürfnisse zu reagieren, indem man sich an neue Situationen anpasst.