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Was sind virtuelle Maschinen (VM) und wie funktionieren sie?

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Eine virtuelle Maschine (VM) ist eine Anwendungsumgebung, die als virtuelles Betriebssystem mit CPU, Speicher, Netzwerkschnittstelle und Storage agiert und auf einem physischen Hardwaresystem (On- oder Off-Premise) erstellt wurde. Eine Software namens Hypervisor trennt die Rechnerressourcen von der Hardware und provisioniert sie so, dass sie von der VM genutzt werden können. 

VMs enthalten normalerweise ihr eigenes Betriebssystem, auf dem sie mehrere ressourcenintensive Funktionen auf einmal ausführen können. Dank der zahlreichen, ihnen zur Verfügung stehenden Ressourcen können VMs ganze Server, Betriebssysteme, Desktops, Datenbanken und Netzwerke abstrahieren, aufteilen, duplizieren und emulieren.

Die physischen Maschinen, die mit einem Hypervisor wie KVM (Kernel-based Virtual Machine) ausgestattet sind, werden als Host-Maschine, Host-Computer, Host-Betriebssystem oder einfach als Host bezeichnet. Die vielen VMs, die ihre Ressourcen verwenden, werden als Guest-Maschinen, Guest-Computer, Guest-Betriebssysteme oder einfach als Guests bezeichnet. 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.

Mit VMs können Sie mehrere verschiedene Betriebssysteme gleichzeitig auf einem einzelnen Computer ausführen – wie eine Linux-Distribution auf einem MacOS-Laptop. Die Betriebssysteme werden genauso ausgeführt wie Betriebssysteme oder Apps auf der Host-Hardware. Daher ist die in der VM emulierte Endbenutzererfahrung nahezu identisch mit einer Echtzeit-Betriebssystemerfahrung, die auf einer physischen Maschine ausgeführt wird.  

Mithilfe von Virtualisierungstechnologien können Sie ein System mit vielen virtuellen Umgebungen teilen. Der Hypervisor verwaltet die Hardware und trennt die physischen Ressourcen von den virtuellen Umgebungen. Ressourcen werden je nach Bedarf von Ihrer physischen Umgebung an die VMs partitioniert.

Wenn die entsprechende VM ausgeführt wird und ein Nutzender oder ein Programm Anweisungen ausgibt, die zusätzliche Ressourcen von der physischen Umgebung anfordert, sendet der Hypervisor diese Anforderung an die Ressourcen des physischen Systems, damit Betriebssystem und Anwendungen der VM auf den gemeinsamen Pool an physischen Ressourcen zugreifen können.

Es gibt zwei Typen von Hypervisoren, die für die Virtualisierung eingesetzt werden können.

Typ 1

Ein Hypervisor vom Typ 1 ist ein Bare Metal-Hypervisor. VM-Ressourcen werden vom Hypervisor direkt für die Hardware eingeplant. KVM ist ein Beispiel für einen Hypervisor vom Typ 1. KVM wurde 2007 in den Linux-Kernel integriert. Wenn Sie also eine moderne Version von Linux verwenden, verfügen Sie bereits über einen solchen Hypervisor. 

Typ 2

Ein Hypervisor vom Typ 2 ist ein gehosteter Hypervisor. VM-Ressourcen werden beim Host-Betriebssystem angefordert und dann über die Hardware ausgeführt. VMware Workstation und Oracle VirtualBox sind Beispiele für einen Hypervisor vom Typ 2. 

Einer der wichtigsten Gründe für die Nutzung von VMs ist die Serverkonsolidierung. Die meisten Betriebssysteme und Anwendungsbereitstellungen in Bare Metal-Umgebungen nutzen lediglich einen kleinen Teil der verfügbaren physischen Ressourcen. Durch die Virtualisierung Ihrer Server können Sie zahlreiche virtuelle Server auf jedem physischen Server platzieren und so die Hardwarenutzung optimieren. 

Auf diese Weise müssen Sie keine zusätzlichen Ressourcen wie Speichermedien erwerben und können dazu den Bedarf an Strom, Platz und Kühlung Ihres Rechenzentrums verringern. VMs bieten zudem Disaster-Recovery-Optionen durch Failover und Redundanz, die zuvor nur mit zusätzlicher Hardware möglich waren.

Eine VM liefert eine Umgebung, die vom Rest des Systems isoliert ist. Das heißt, all das, was in einer VM ausgeführt wird, kommt nicht mit anderen Daten auf der Hardware in Kontakt.

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 speziellen Prozess unterstützt.

Wir setzen uns schon viele Jahre für die Entwicklung der Virtualisierung ein – durch kontinuierliche Verbesserungen des KVM-Hypervisors sowie unsere Beiträge zu KVM und oVirt, und das seit Gründung der beiden Communities. 

Der KVM-Hypervisor ist jetzt der Kern aller wichtigen OpenStack- und Linux-Virtualisierungs-Distributionen und setzt neue Maßstäbe in Sachen Gesamtleistung und Ausführung der größten Anzahl an VMs auf einem einzelnen Server. 

Immer mehr Unternehmen nutzen auf die Vorteile von Containern und Cloud-Services, um neue Herausfordungen zu meistern. Red Hat OpenShift Virtualization ist ein Bestandteil von Red Hat OpenShift, mit dem Sie VM- und Container-Workloads zeitgleich ausführen und verwalten können. 

OpenShift Virtualization vereint zwei Technologien in einer einzigen Verwaltungsplattform, sodass Unternehmen die Einfachheit und Geschwindigkeit von Containern und Kubernetes nutzen und gleichzeitig von den Anwendungen und Services profitieren können, die für VMs entwickelt wurden.

 

 

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