Definition: Bare Metal

Bare Metal erlaubt Individualität, Performance und Sparen in der Cloud

| Autor / Redakteur: Janine El-Saghir* / Ulrike Ostler

DataCenter-Insider erläutert den IT-Begriff „Bare Metal“.
DataCenter-Insider erläutert den IT-Begriff „Bare Metal“. (Bild: © djarma/ Fotolia.com)

Bare Metal (oder: Bare Machine) ist die Bezeichnung für das Ausführen von Operationen direkt auf der Rechnerhardware, Computer ohne Betriebssystem-, ohne Hypervisor-, ohne Middleware-Ausstattung. Im Cloud Computing dienen Bare-Metal-Angebote unter anderem dazu, Lizenzgebühren für Virtualisierungstechniken zu sparen.

Ursprünglich stammt der Begriff 'bare metal' (oder: 'bare machine') aus der Welt der Computer-Freaks. Ein Bare-Metal-Computer ist nicht vorab mit Software bestückt und erlaubt daher eine individuelle Ausstattung mit Betriebssystemen und weiteren Programmen.

Heute bezeichnet Bare Metal auch eine Plattformart, die in Rechenzentren, im Web-Hosting sowie im Cloud Computing verwendet wird. Die Anbieter solcher Dienste bieten ihren Kunden mit Bare-Metal die Möglichkeit, individuell konfigurierte Rechner mit jeweils unternehmenspezifischen Anwendungen zu nutzen. Virtualisierte Bare Metal Rechner sind in der Lage, große Datenmengen zu verarbeiten und hierdurch auch für Big Data optimal geeignet, zudem sie sowohl eine effiziente Ressourcenbündelung als auch individuelle Anwendungen unterstützen.

Bare Metal Server in modernen Rechenzentren

Bare-Metal-Server waren ursprünglich nicht für Shared Services gedacht. Wenn sie in Rechenzentren zum Einsatz kamen, wurden sie an die jeweiligen Kunden exklusiv vermietet, die darauf ihre eigene Software laufen ließen. Die Kombination von Bare Metal mit Virtualisierungstechnologien hat diese Exklusivität hardwareseitig - jedoch nicht im Bereich der Software - aufgebrochen. Die physischen Server können sich auf dieser Grundlage auch mehrere Nutzer/Kunden teilen.

Da das Hosting der kundenspezifischen Anwendungen in der Virtual Machine erfolgt, handelt es sich dabei jedoch auch in einem Rechenzentrum oder in einem Bare-Metal-Network um dedizierte Server für eine exklusive Nutzung. Durch das Hosting der jeweils individuellen Software agieren sie jedoch auch im Rechenzentren oder in einem Bare Metal Network als dedizierte Server, da das Hosting der kundenspezifischen Anwendungen in der Virtual Machine erfolgt.

Integration und Effizienzsteigerung von IT-Systemen

Rechenzentren stellen ihren Kunden eine externe IT-Infrastruktur zur Verfügung. Dabei sind sie auf leistungsstarke und effiziente Technik angewiesen. Ohne Virtualisierung sind optimale Integration und Effizienz solcher IT-Systeme heute kaum noch realisierbar. Dabei handelt es sich um eine Technologie, die dazu dient, mit einem wirtschaftlichen Hardware-Aufwand maximale Rechenleistungen und Server-Kapazitäten zu realisieren.

Bare Metal Virtualisierung versus Hosted Virtualisierung

Virtualisierung schafft die Voraussetzungen dafür, dass auf derselben Hardwaregrundlage unterschiedliche Betriebssysteme und Applikationen laufen können. Damit maximiert sie gleichzeitig die physischen Kapazitäten von Rechnern oder Server. Erforderlich sind dafür spezielle Virtualisierungprogramme, die in der IT als Virtual Machine Monitor (VMM), die Virtual Machine (VM) oder als Hypervisoren bezeichnet werden. Das Ziel der Virtualisierung besteht darin, jede Virtual Machine dazu zu befähigen, als eigenständiger Rechner und Host für unterschiedliche Betriebssysteme sowie Anwendungssoftware zu agieren.

Die VMs/Hypervisoren sorgen dafür, dass auf ein- und derselben Hardware mehrere Systeme laufen können. Sie verwalten den Rechner also so, dass das Gesamtsystem funktioniert, als ob nur ein einziges Betriebssystem vorhanden wäre. Jeder Hypervisor verantwortet die bedarfsgerechte Ressourcenzuteilung für das ihm zugeordnete OS. Dabei simuliert er das Vorhandensein eines kompletten Rechners, der jedoch nur als virtuelle Maschine existiert.

In der Praxis spielen zwei unterschiedliche Hypervisoren-Typen eine Rolle:

  • Typ-1-Hypervisoren setzen direkt auf der Rechnerhardware auf. Sie benötigen kein spezielles Betriebs- respektive Hostsystem. Für ihr Funktionieren ist lediglich die Unterstützung durch spezielle Hardwaretreiber nötig. Eine solche Virtual Machine wird deshalb auch als Native oder Bare Metal Hypervisor bezeichnet.
  • Typ-2-Hypervisoren benötigen dagegen ein vollwertiges Betriebssystem, das auf dem jeweiligen Rechner installiert ist, allen gehosteten Virtual Machines zur Verfügung steht und auch die erforderlichen Gerätetreiber mitbringt.

Für die Hosted Virtualisierung sind somit die Betriebssysteme der Host-Rechners die zentrale Komponente. Alle Operationen inklusive von I/O-Prozeduren werden durch die Software ausgeführt und durch das Hostsystem gesteuert. Bei einer Bare Metal Virtualisierung werden diese Prozesse dagegen unmittelbar auf der Hardware ausgeführt, ihre Steuerung erfolgt über diverse Hardwaretreiber. Hiermit wird unter anderem eine beträchtliche Steigerung der I/O-Leistung des Gesamtsystems erreicht.

Aus dieser Struktur beziehen Bare Metal Systeme ihre hohen Leistungskapazitäten sowie ihre Individualisierungsfähigkeit, die sie auch zu einer optimalen Lösung für Rechenzentren und Cloudcomputing machen.

Bare Metal und OpenStack

An dieser Stelle kommt das Thema OpenStack ins Spiel. Dabei handelt es sich um eine Open-Source-Plattform, die ursprünglich von der NASA und der US-amerikanischen Firma Rackspace - einem Anbieter von Managed Services und Cloud-Dienstleistungen - gegründet wurde. Inzwischen wirken an ihrer Entwicklung zahlreiche Unternehmen, darunter viele Global Player wie Intel, Dell, IBM und VMware, mit.

Absehbar ist, dass diese Plattform die Zukunft des Cloud-Computing nachhaltig prägen wird. Ihr wichtigstes Attribut ist eine grundsätzlich offene Architektur, die Raum für unterschiedlichste Software-Anwendungen bietet. Gleichzeitig behalten ihre Nutzer die volle Kontrolle über ihre Daten sowie die Privatsphäre- und Sicherheitseinstellungen ihrer Rechner.

Das System stellt seinen Usern virtualisierte Infrastrukturdienste zur Verfügung, die seit 2014 einen rasanten Entwicklungsprozess durchlaufen haben. Über die Auslagerung von Rechenkapazitäten in ein externes Datacenter oder eine optimierte Auslastung von Servern im Vergleich zu herkömmlichen Server-Virtualisierungen gehen seine Möglichkeiten weit hinaus.

Dedizierte Hardware in der Cloud

Benutzer von (privaten) Clouds innerhalb des Systems gewinnen hierdurch Agiliät im Hinblick auf Server-Instanzen, Objektspeicher und andere Ressourcen, die sie im Selbstbedienungsverfahren in Anspruch nehmen können. Als Plattformen kommen sowohl Bare Metal als auch gehostete VMs in Betracht.

Cloud- und Virtualisierungsexperten gehen davon aus, dass es im Hinblick auf die Compute-Ebene des Systems (die der Hypervisorenebene von Virtualisierungsplattformen entspricht) sowie bei der Skalierbarkeit des Cloud Networking und der Implementierung von Low-Cost-Speichern noch beträchtliche Optimierungen geben wird.

Die Zielvorgabe ist, praktisch die gesamte Speicherintelligenz in den virtuellen Raum zu verlagern und mittels Platform as a Service (PaaS) auch über die Virtualisierung der Infrastruktur hinaus für vereinfachte Applikationen eine flexibel nutzbare Software-Umgebung zu entwickeln. Auf dem Weg dorthin ist die Plattform bereits recht weit gekommen.

Außerdem ist es möglich, in und zwischen diversen Clouds ein virtualisiertes Netzwerk zu erzeugen, das ebenso wie ein Hardware-Netzwerk funktioniert. Unternehmen, die sich für dieses System entscheiden, gewinnen durch Platform as a Service, Network as a Service und Low-Cost-Speichermöglichkeiten Investitions- und Planungssicherheit, zudem alle Nutzungsoptionen nach Bedarf skalierbar sind. OpenStack wird hiermit perspektivisch den gesamten Markt für Clouddienstleistungen verändern.

Bare Metal ist auch im Cloud Computing zukunftsfähig

Mit Bare Metal ist es den Usern innerhalb des Systems unter anderem möglich, Cloud Computing und spezifische Hardware-Anforderungen zu verbinden, Plugin-Lösungen und andere Tools dritter Parteien zu verbinden, optional in einem Bare Metal Network zu agieren sowie Bare Metal Storage Lösungen einzusetzen. Damit erweist sich der Bare Metal Ansatz auch im Cloud Computing als grundsätzlich zukunftsfähig.

* Janine El-Saghir arbeitet für die Content.de.

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