Überblick
Eine virtuelle Maschine (VM) ist eine Computing-Umgebung, die als isoliertes System mit eigener CPU, Speicher, Netzwerkschnittstelle und Storage fungiert und aus einem Pool von Hardwareressourcen erstellt wurde.
Virtualisierung ist das Konzept, auf dem VMs basieren, und macht es möglich, dass ein einzelner Computer so agieren kann, wie viele verschiedene Computer gleichzeitig. VMs können endlose Kombinationen von Betriebssystemen auf derselben physischen Hardware emulieren und so Unternehmen dabei unterstützen, Kosten zu reduzieren, Abläufe zu optimieren und die Wertschöpfung aus der bestehenden Infrastruktur zu steigern.
Was ist Virtualisierung?
Bei der traditionellen Virtualisierung werden Ressourcen genutzt, die üblicherweise an Hardware gebunden sind. Sie kann die Kapazität eines Rechners auf viele Nutzende oder Umgebungen verteilen.
Die Virtualisierung begann in den 1960er Jahren als Technologie für Time-Sharing auf Großrechnern. Die Virtualisierung, wie wir sie heute kennen, wurde in den 2000er Jahren populär, als Unternehmen nach Möglichkeiten suchten, ihre Rechenressourcen optimal zu nutzen und den Zugriff auf teure Hardware zu optimieren.
Arten der Virtualisierung:
- Datenvirtualisierung, mit der Unternehmen Datenquellen in einer einzigen, dynamischen Bereitstellung konsolidieren können
- Desktop-Virtualisierung, die das Bereitstellen und Kontrollieren mehrerer simulierter Desktop-Umgebungen über einen zentralen Administrator ermöglicht
- Server-Virtualisierung, mit der Administrationsteams Server in Konfigurationen partitionieren können, die spezielle Funktionen erfüllen
- Betriebssystem-Virtualisierung, mit der Sie mehrere Betriebssysteme auf einem einzigen Rechner ausführen können
- Network Functions Virtualization, die die Funktionen eines Netzwerks (wie beispielsweise Directory Services, gemeinsame Dateinutzung und IP-Konfiguration) trennt, sodass sie über mehrere Umgebungen hinweg verteilt werden können
Red Hat Ressourcen
Wie funktioniert eine VM?
Die physische Maschine, auf der die VMs ausgeführt werden, wird als Host-Maschine, Host-Computer, Host-Betriebssystem oder auch einfach als Host bezeichnet. Die vielen VMs, die ihre Ressourcen verwenden, werden als Guest-Maschinen, Guest-Computer, Guest-Betriebssysteme oder einfach als Guests bezeichnet.
Eine Software namens Hypervisor isoliert die notwendigen Computing-Ressourcen und ermöglicht das Erstellen und Verwalten von VMs. Der Hypervisor behandelt die Computing-Ressourcen (wie CPU, RAM und Storage) als einen Pool von Ressourcen, die problemlos auf Guests oder neue VMs verteilt werden können.
Die Betriebssysteme werden genauso ausgeführt wie Betriebssysteme oder Anwendungen auf der Host-Hardware. Auf diese Weise ist das in der VM emulierte Endbenutzererlebnis nahezu identisch mit einem Echtzeit-Betriebssystemerlebnis, das auf einer physischen Maschine ausgeführt wird.
Sie können eine VM mit 1 Datendatei definieren, die auf verschiedenen Computern gleich funktioniert. Ressourcen werden je nach Bedarf von Ihrer physischen Umgebung an die VMs partitioniert. Die physische Hardware übernimmt nach wie vor die Ausführung. Das heißt, die CPU führt CPU-Befehle aus, wie sie beispielsweise von den VMs angefordert werden, während der Hypervisor die Planung übernimmt.
Wenn die VM ausgeführt wird und Nutzende oder ein Programm eine Anweisung erteilen, die zusätzliche Ressourcen von der physischen Umgebung benötigt, plant der Hypervisor die Anforderung für die Ressourcen des physischen Systems. Dieser gemeinsame Pool physischer Ressourcen steht für das Betriebssystem und die Anwendungen der VM zur Verfügung.
In Linux®-Umgebungen wird der integrierte Hypervisor als Kernel-based Virtual Machine (KVM) bezeichnet. Weitere Optionen sind Xen, ein Open Source-System, und Microsoft Hyper-V.
Es gibt 2 Typen von Hypervisoren, die für die Virtualisierung eingesetzt werden können:
Ein Hypervisor vom Typ 1 ist ein Bare Metal-Hypervisor. VM-Ressourcen werden vom Hypervisor direkt der Hardware zugewiesen. KVM ist ein Beispiel für einen Hypervisor vom Typ 1.
Ein Hypervisor vom Typ 2 ist ein gehosteter Hypervisor. VM-Ressourcen werden beim Host-Betriebssystem angefordert, das dann auf der Hardware ausgeführt wird. VMware Workstation und Oracle VirtualBox sind Beispiele für einen Hypervisor vom Typ 2.
Vorteile von VMs
Da mehrere Betriebssysteme nebeneinander ausgeführt werden können und dieselben Hardwareressourcen nutzen, bieten VMs eine Flexibilität, die viele Vorteile mit sich bringt.
Effiziente Nutzung von Ressourcen
Die meisten Betriebssysteme und Anwendungsbereitstellungen in Bare Metal-Umgebungen nutzen lediglich einen kleinen Teil der verfügbaren physischen Ressourcen. Mit VMs können Sie zahlreiche virtuelle Server auf jedem physischen Server platzieren und so die Hardwarenutzung optimieren.
Durch den Einsatz von VMs zur Serverkonsolidierung können IT-Unternehmen Kosten sparen. Sie müssen weniger Hardware kaufen, können den Stromverbrauch reduzieren und Platz im Rechenzentrum sparen.
Backup und Disaster Recovery
VMs bieten auch verschiedene Vorteile für die Sicherheit. Eine VM ist eine vom Rest des Systems isolierte Umgebung. Das heißt, all das, was in einer VM ausgeführt wird, kommt nicht mit anderen Daten auf der Hardware in Kontakt.
VMs unterstützen zudem Disaster Recovery-Optionen durch Failover und Redundanz, die zuvor nur mit zusätzlicher Hardware möglich waren.
Testumgebungen und isolierte Prozesse
Durch diese Isolierung sind VMs für das Testen neuer Anwendungen oder das Einrichten einer Produktivumgebung ideal geeignet. Sie können außerdem eine VM ausführen, die nur einen einzigen speziellen Prozess unterstützt.
Bedarfsgerechte Skalierbarkeit
VMs beschleunigen das Erstellen neuer Serverinstanzen. Dies vereinfacht die vertikale Skalierung, um veränderten Anforderungen gerecht zu werden. Außerdem können Sie Entwicklungsteams in die Lage versetzen, nach Bedarf neue Umgebungen zu erstellen.
Flexibilität
Mit der Möglichkeit zum Ausführen mehrerer Betriebssysteme auf nur einer physischen Hardwarekomponente können Sie eine größere Bandbreite an Umgebungen unterstützen und die vorhandene Umgebung optimal nutzen.
Worin unterscheiden sich eine VM und ein Container?
Wie VMs bieten auch Container die Möglichkeit, die verschiedenen Komponenten einer Computing-Umgebung zu paketieren und sie vom Rest des Systems zu isolieren. Der Hauptunterschied besteht darin, welche Komponenten isoliert werden.
VMs enthalten normalerweise ihr eigenes Betriebssystem, auf dem sie mehrere ressourcenintensive Funktionen auf einmal ausführen können. Sie können ganze Server, Betriebssysteme, Desktops, Datenbanken und Netzwerke emulieren.
Container sind im Allgemeinen kleiner und enthalten kein vollständiges Betriebssystem. Die meisten modernen Anwendungen bestehen aus mehreren Containern, die jeweils eine spezifische Funktion erfüllen.
VMs und Clouds
Virtualisierung ist eine Basistechnologie, die Cloud Computing ermöglicht. Public und Private Clouds virtualisieren Ressourcen in geteilten Pools, fügen eine administrative Kontrollschicht hinzu und stellen diese Ressourcen mit automatisierten Self Service-Funktionen bereit.
Auf dem Betriebssystem setzt Software auf, die die für das Cloud Computing erforderliche Virtualisierung, Verwaltung und Automatisierung übernimmt. Diese Softwareschicht verwaltet die Verbindungen zwischen physischen Ressourcen, virtuellen Datenpools, Managementsoftware, Automatisierungsskripts und Kunden.
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YouTube Video: Ist OpenShift Virtualization für Ihre VMs geeignet? Dauer des Videos: 1:57
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