Was sind virtuelle Maschinen?

Virtualisierung macht IT-Komponenten per Mausklick verfügbar

| Autor / Redakteur: Jürgen Frisch / Ulrike Ostler

Autor Jürgen Frisch geht für DataCenter-Insider der Frage nach: Ws sind virtuelle Maschinen?
Autor Jürgen Frisch geht für DataCenter-Insider der Frage nach: Ws sind virtuelle Maschinen? (Bild: © djama - stock.adob.com)

„Virtualisierung“ und „virtuelle Maschine“ sind zwei Schlüsselbegriffe, wenn es um die Reduzierung von IT-Kosten, Einsparungen bei der Hardware und das optimale Ausnutzen der Infrastruktur geht. Virtualisierung bezeichnet das Nachbilden eines Hardware-Objekts mit Hilfe einer Softwareschicht. So lassen sich virtuelle Server, Betriebssysteme oder Netzwerk-Ressourcen erzeugen. Beispiele für Virtualisierungssoftware sind „Oracle Virtual Box“ und „VMware vSphere“.

Virtualisierung stellt eine Grundlagentechnologie für die Cloud dar, welche die bisherigen IT-Systeme in Teilen ablösen kann. Wollte ein Unternehmen früher eine neue Applikation betreiben, hat die IT-Abteilung dafür einen physikalischen Server samt Netzwerkverbindung eingerichtet. Das war teuer und zeitaufwändig. Bis das neue System gelaufen ist, vergingen möglicherweise mehrere Wochen. In der Cloud geht das deutlich schnellen; denn die Bausteine lassen sich innerhalb weniger Minuten per Mausklick zusammenstellen.

Server, Desktops und Speicher werden virtuell

Virtualisieren lassen sich sämtliche Komponenten einer IT-Landschaft:

  • Die Server Virtualisierung trennt Applikationen und Services von den physischen Ressourcen. Das ermöglicht eine dynamische und flexible Zuordnung von Serverressourcen wie Prozessoren, Arbeitsspeicher und Festplatten auf einer rein logischen Ebene.
  • Bei der Desktop-Virtualisierung werden lokale Computer am Arbeitsplatz durch virtuelle Maschinen auf einem zentralen Host ersetzt. Das erlaubt eine zentrale Administration von individuell auf die Arbeitsplatzanforderungen zugeschnittenen Betriebssystem- und Softwarevarianten sowie eine effiziente Nutzung der Hardwareressourcen.
  • Die Virtualisierung von Speichersystemen ermöglicht eine flexible Zuordnung von Speicherkapazitäten und verbessert damit die Auslastung vorhandener Hardware. Zusätzlicher Speicher für neue Projekte oder Backups ist schnell verfügbar. Die Skalierbarkeit der Speichersysteme steigt, gleichzeitig vereinfacht sich die Administration.

Virtuelle Maschinen sind die Grundlage

Technische Grundlage dieses Betriebskonzepts sind virtuelle Maschinen, das sind Software-Umgebungen, in denen sich ein Betriebssystem mit Programmen installieren lässt. Virtuelle Maschinen emulieren physische Server.

Sie verwalten Programmanfragen an den Prozessor, die Festplatte und das Netzwerk und reichen sie an die darunter liegende physische Hardware weiter. Betriebssysteme und Programme erkennen nicht, ob sie auf einem physischen Server oder in einer virtuellen Maschine laufen. Auf einem Server lassen sich mehrere virtuelle Maschinen betreiben.

Einfacherer Betrieb und sinkende Kosten

Im Vergleich zur direkten Ausführung von Betriebssystemen auf dem Rechner bieten virtuelle Maschinen den Vorteile, dass die Ressourcen des physischen Rechners besser ausgenutzt werden, da sich diese mehrere Applikationen teilen. Darüber hinaus können unterschiedliche Betriebssysteme auf der gleichen physischen Maschine parallel laufen, und auch der gleichzeitige Betrieb von unterschiedlichen Betriebssystemen oder von unterschiedlichen Versionen eines Betriebssystems ist möglich.

Rechenzentren müssen beim Einsatz von virtuellen Maschinen nicht mehr für jedes System eigene Hardware bereitstellen. Der Betrieb einer einzigen performanten Plattform ist wirtschaftlicher ist als der Betrieb vieler kleinerer Systeme mit der gleichen Gesamtleistung.

Virtuelle Maschinen sind weniger effizient

Im Gegenzug bringen virtuelle Maschinen auch Nachteile mit sich: Da ein Teil der Leistungsfähigkeit des Servers für den Betrieb des Hypervisors verwendet wird, läuft eine virtuelle Maschine weniger effizient als ein physischer Server. Der Begriff Hypervisor, auch Virtual Machine Monitor genannt, bezeichnet die Abstraktionsschicht zwischen der virtuellen Umgebung und der physischen Hardware.

Werden mehrere virtuelle Maschinen parallel betrieben, trennt der Hypervisor diese logisch voneinander ab. Das Lastverhalten der anderen virtuellen Maschinen kann die jeweilige Instanz weder beeinflussen noch vorhersehen. Gleichzeitig auftretende Lastspitzen können daher die Leistung im Parallelbetrieb nach unten drücken. Eine Abhilfe gegen solche Performanceeinbrüche besteht darin, den einzelnen virtuelle Maschinen bestimmte Mindestressourcen zu garantieren.

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