Was ist Virtualisierung?

Virtualisierung ist eine Technologie, mit der sich virtuelle, simulierte Umgebungen von einer einzelnen physischen Maschine erstellen lassen. Dadurch können IT-Fachleute ihre bestehenden Investitionen nutzen und die volle Kapazität einer physischen Maschine optimieren, indem sie bisher an Hardware gebundene Ressourcen über viele verschiedene Umgebungen verteilen.

Die Virtualisierung wird schon seit Jahrzehnten eingesetzt und ist eine leistungsstarke Technologie innerhalb der IT-Infrastruktur, mit der mehr Effizienz, Flexibilität und Skalierbarkeit erreicht werden kann. Da mehrere Betriebssysteme dieselbe physische Hardware gemeinsam nutzen können, können Sie mit Virtualisierung die Ressourcennutzung verbessern, die Kosten für die physische Wartung senken und die Sicherheit durch isolierte Systeme erhöhen.

Unabhängig davon, ob Sie als Virtualisierungsadmin Testumgebungen auf Ihrer Workstation oder in einem großen Unternehmen eine Vielzahl virtueller Maschinen (VMs) auf Ihrer Hybrid Cloud-Plattform ausführen – in modernen IT-Infrastrukturen und Workloads nimmt die Virtualisierung eine zentrale Rolle ein.  

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Die Virtualisierung basiert auf 2 wichtigen Konzepten: virtuellen Maschinen und Hypervisoren.

Virtuelle Maschinen

Eine virtuelle Maschine (VM) ist eine Computing-Umgebung, die als isoliertes System mit CPU, Betriebssystem, Speicher, Netzwerkschnittstelle und Storage fungiert und aus einem Pool von Hardwareressourcen erstellt wurde. Eine VM kann durch eine einzelne Datendatei definiert werden. Als isolierte Umgebung lässt sie sich von einem PC zum anderen verschieben sowie in beiden öffnen und bietet die exakt gleiche Funktionsweise.

Durch Virtualisierung können virtuelle Maschinen mit mehreren unterschiedlichen Betriebssystemen gleichzeitig auf einem einzigen physischen Gerät ausgeführt werden – wie etwa das Ausführen einer MacOS- oder Windows-Umgebung auf einem Linux®-System. Die Betriebssysteme werden genauso ausgeführt wie Betriebssysteme oder Apps auf der Host-Hardware. Daher ist das Endbenutzererlebnis nahezu identisch mit einem Echtzeit-Betriebssystemerlebnis, das auf einer physischen Maschine ausgeführt wird.

Hypervisoren

Ein Hypervisor, der manchmal auch als Virtual Machine Monitor (VMM) bezeichnet wird, ist eine Software, die die physischen Ressourcen eines Systems trennt und diese Ressourcen so aufteilt, dass virtuelle Umgebungen sie nach Bedarf nutzen können. Ein Hypervisor weist physische Ressourcen (wie CPU, Speicher und Storage) aus der Hardware mehreren VMs gleichzeitig zu, wodurch sich neue VMs erstellen und vorhandene verwalten lassen. Hypervisoren können auf einem Betriebssystem (wie auf einem Laptop) oder direkt auf der Hardware (wie einem Server) installiert werden. Bei Verwendung als Hypervisor wird die physische Hardware als Host bezeichnet. Die vielen VMs, die seine Ressourcen nutzen, sind Guests.

Wenn die virtuelle Umgebung ausgeführt wird und eine Nutzerin oder ein Nutzer oder ein Programm eine Anweisung erteilt, die zusätzliche Ressourcen von der physischen Umgebung erfordert, leitet der Hypervisor die Anforderung an das physische System weiter und speichert die Änderungen in einem Cache – und das nahezu mit nativer Geschwindigkeit.

Es gibt 2 verschiedene Typen von Hypervisoren, die eine bedarfsgerechte Virtualisierung ermöglichen.

Typ 1: Ein sogenannter nativer oder Bare Metal-Hypervisor wird direkt auf der Hardware des Hosts ausgeführt, um Guest-Betriebssysteme zu verwalten. Er tritt an die Stelle eines Host-Betriebssystems, und die VM-Ressourcen werden vom Hypervisor direkt der Hardware zugewiesen. Diese Art von Hypervisor ist am häufigsten in einem Unternehmensrechenzentrum oder anderen serverbasierten Umgebungen anzutreffen.

Typ 2: Ein sogenannter gehosteter Hypervisor wird auf einem konventionellen Betriebssystem als Softwareschicht oder Anwendung ausgeführt. Dabei wird das Guest-Betriebssystem vom Host-Betriebssystem abstrahiert. VM-Ressourcen werden beim Host-Betriebssystem angefordert, das dann auf der Hardware ausgeführt wird. Dieser Typ eignet sich besser für einzelne Nutzende, die mehrere Betriebssysteme auf einem PC ausführen möchten.

Was ist KVM?

KVM (Kernel-based Virtual Machine) ist ein Open Source-Hypervisor vom Typ 1, eine Komponente moderner Linux-Distributionen. VMs, die mit KVM ausgeführt werden, profitieren von den Performance-Features von Linux, und Nutzende können die Vorteile der detaillierten Steuerung nutzen, die das Betriebssystem bereitstellt.

Mehr über VMs und Hypervisoren erfahren

Virtualisierung ermöglicht es Hardwaresystemen, ihre höchste Kapazität zu nutzen. Mit Virtualisierung können mehrere unterschiedliche Betriebssysteme nebeneinander ausgeführt werden. Für eine optimierte Effizienz teilen sie sich dabei dieselben virtualisierten Hardwareressourcen. Teams können so ihre Computing-Ressourcen zum Support wichtiger Anwendungen und Workloads besser nutzen. Zu den Vorteilen der Virtualisierung zählen folgende Punkte:

• Serverkonsolidierung: Durch die Virtualisierung von Servern können zahlreiche virtuelle Server auf den einzelnen physischen Servern platziert und so die Hardwarenutzung optimiert werden. Serverkonsolidierung führt zu einer optimierten Ressourcennutzung: Da eine Host-Maschine in mehrere VMs unterteilt werden kann, lassen sich Ressourcen dem Bedarf entsprechend zuweisen. Bei diesem Ansatz wird die Kapazität der Hardware voll ausgenutzt. Dadurch können Sie den vorhandenen Speicherplatz bestmöglich nutzen und den Energieverbrauch und die Wartung optimieren, indem Sie mehrere VMs auf nur einer physischen Hardwarekomponente hosten.
• Kosteneinsparungen: Eine verbesserte Hardwarenutzung kann Einsparungen bei zusätzlichen physischen Ressourcen wie Festplatten oder Festplattenlaufwerken bedeuten und den Bedarf an Strom, Platz und Kühlung im Rechenzentrum verringern.
• Isolierte Umgebungen: Da VMs vom restlichen System getrennt sind, stören sie auch nicht die Ausführung auf der Host-Hardware. Sie sind eine gute Option, um neue Anwendungen zu testen oder eine Produktivumgebung einzurichten.
• Schnellere Anwendungsmigration: Admins müssen nicht mehr darauf warten, dass jede Anwendung auf neuer Hardware zertifiziert wird. Da VM-Konfigurationen von Software definiert werden, lassen sich VMs schnell erstellen, entfernen, klonen und migrieren. Sie können eine VM außerdem remote steuern und das VM-Management automatisieren.
• Effiziente Umgebungen: Bei Regressionstests können Teams eine Testumgebung erstellen oder kopieren, sodass keine spezielle Testhardware oder redundante Entwicklungsserver erforderlich sind. Mit dem richtigen Training und Wissen können Teams Umgebungen optimieren, um eine größere Leistungsfähigkeit und Dichte zu erreichen.
• Disaster Recovery: VMs bieten zudem Disaster Recovery-Optionen durch Failover, die zuvor nur mit zusätzlicher Hardware möglich waren. Disaster Recovery-Optionen verkürzen die Zeit, die für die Reparatur und Einrichtung des betroffenen Servers benötigt wird, und sorgen so für eine größere Anpassungsfähigkeit.

Mehr über die Grundlagen der Virtualisierung erfahren

Servervirtualisierung

Die Servervirtualisierung ist eine der gängigsten Virtualisierungstypen, insbesondere in IT-Umgebungen von Unternehmen. Servervirtualisierung basiert auf Hypervisoren, die physische Ressourcen trennen und verteilen. Bei diesem Prozess wird ein Server partitioniert, sodass die Ressourcen für mehrere Funktionen genutzt werden können.

Desktopvirtualisierung

Bei der Desktopvirtualisierung kann ein zentrales Administrationsteam (oder ein automatisiertes Administrationstool) Desktopumgebungen auf mehreren physischen Geräten gleichzeitig bereitstellen. So können Administrationsteams Massenkonfigurationen, Updates und Sicherheitsüberprüfungen auf sämtlichen virtuellen Desktops durchführen.

Datenvirtualisierung

Datenvirtualisierung, besser bekannt als Datenföderation oder globaler Namespace, ermöglicht die Konsolidierung verteilter Daten in einer einzigen Quelle.  Sie bündelt Daten aus mehreren Quellen, kann neue Datenquellen problemlos aufnehmen und transformiert Daten entsprechend den Anforderungen der Nutzenden. Ein globaler Namespace ist mehreren Datenquellen vorgelagert und lässt sie als eine einzige Quelle erscheinen, die die benötigten Daten – in der erforderlichen Form – zum richtigen Zeitpunkt an die einzelnen Anwendungen oder Nutzenden übermittelt.

Storage-Virtualisierung

Durch die Storage-Virtualisierung können Sie Storage in einem zentralen Storage-Gerät verwalten und darauf zugreifen. Sämtliche Storage-Geräte in einem Netzwerk können ihren Storage an einem Ort poolen. Die Storage-Virtualisierung erhöht die Effizienz von Storage-Aktionen wie Archivieren und Wiederherstellen und maximiert die Storage-Nutzung in einer Infrastruktur.

Anwendungsvirtualisierung

Die Anwendungsvirtualisierung ermöglicht das Bereitstellen und Nutzen von Anwendungen, indem diese außerhalb des ursprünglichen Betriebssystems verfügbar gemacht werden. Durch das Trennen einer Anwendung von ihrem Betriebssystem kann sie remote verwendet werden – durch das Ausführen in einer virtuellen Umgebung. Dieser Ansatz bietet mehr Flexibilität bei Management und Deployment. Die Anwendungsvirtualisierung unterscheidet sich von der Desktopvirtualisierung dadurch, dass die Anwendung virtuell ausgeführt wird, während das Betriebssystem auf dem Gerät der einzelnen Nutzenden wie gewohnt ausgeführt wird.

Network Functions Virtualization

Telekommunikationsanbieter nutzen Network Functions Virtualization (NFV), um die wichtigsten Funktionen eines Netzwerks (wie Directory Services, Filesharing und IP-Konfiguration) zu trennen, damit sie auf verschiedene Umgebungen verteilt werden können. Sobald die Softwarefunktionen von den physischen Rechnern „losgelöst“ sind, auf denen sie installiert waren, können spezifische Funktionen in einem neuen Netzwerk paketiert und einer speziellen Umgebung zugewiesen werden. Durch die Virtualisierung von Netzwerken lässt sich die Zahl der physischen Komponenten (wie Switches, Router, Server und Kabel) reduzieren, die zur Erstellung mehrerer unabhängiger Netzwerke benötigt werden.

Virtualisierung und Containerisierung sind 2 Ansätze für Computing-Umgebungen, die IT-Komponenten vom übrigen physischen System isolieren. Die beiden Ansätze unterscheiden sich jedoch in ihrer Funktionsweise.

Wie bereits erläutert, ermöglicht die Virtualisierung, dass VMs unabhängig von ihrer physischen Hardware mit unterschiedlichen Betriebssystemen mit voller Kapazität arbeiten können. Die Containerisierung dagegen ermöglicht es, Software oder Anwendungen in einem Container zu paketieren, der das Host-Betriebssystem teilt. Dieser kann dann in verschiedene Umgebungen verschoben und dort ausgeführt werden, was die Flexibilität erhöht.

Bei der Virtualisierung werden VMs erstellt, um ihr eigenes Betriebssystem und ihre eigenen Anwendungen auszuführen. Durch Virtualisierung können mehrere Betriebssysteme nebeneinander ausgeführt werden und dieselben virtualisierten Hardwareressourcen von einem einzelnen physischen Gerät gemeinsam nutzen.

Bei der Containerisierung wird Software-Code in einem eigenen Container paketiert. So lassen sich Apps innerhalb dieses Containers verschieben und können dann in beliebigen Umgebungen und auf beliebigen Infrastrukturen ausgeführt werden.

Red Hat® OpenShift® verfügt über eine Funktion, mit der Sie Ihre virtuellen Maschinen einfach zu OpenShift migrieren und VMs zusammen mit Containern verwalten können, um für maximale Transparenz zu sorgen.

Mehr über VMs und Container erfahren

Sowohl die Virtualisierung als auch die Containerisierung sind Technologien, die Cloud Computing ermöglichen. Unter Cloud Computing versteht man das Ausführen von Workloads in der Cloud, das heißt, in einer IT-Umgebung, in der skalierbare Ressourcen in einem Netzwerk extrahiert, in Pools zusammengefasst und verteilt werden.

Public und Private Clouds virtualisieren Ressourcen in geteilten Pools, fügen eine administrative Kontrollschicht hinzu und stellen diese Ressourcen mit automatisierten Self Service-Funktionen bereit. Die Virtualisierungs-, Management- und Automatisierungssoftware zur Erstellung von Clouds setzt auf das Betriebssystem auf, das die Verbindungen zwischen physischen Ressourcen, virtuellen Datenpools, Managementsoftware, Automatisierungsskripts und Kunden aufrechterhält.

Durch Virtualisierung können Workloads, die in Cloud-Umgebungen ausgeführt werden, auf Ressourcen in einem Netzwerk zugreifen, sodass skalierbare und flexible IT-Ressourcen über das Internet für Nutzende bereitgestellt werden können.

Mehr über Cloud Computing erfahren

Unter VM-Migration versteht man die Übertragung einer VM von einem Host auf einen anderen oder von einer Plattform auf eine andere. Die VM-Migration dient dazu, die Ressourcennutzung und Skalierbarkeit zu verbessern, die Performance zu optimieren und die Flexibilität zu erhöhen. Wenn Sie ein gutes Verhältnis von Konsistenz, Effizienz und Support für zukünftige Operationen und cloudbasierten Anwendungen suchen, ist die Migration Ihrer VMs die passende Lösung.

VM-Migration kann aus verschiedenen Gründen erfolgen, und es gibt viele Migrationstypen. Die beiden wichtigsten Migrationstypen sind Live Migration und Cold Migration. Bei der Live Migration wird eine VM weiterhin auf der Quell-Hostmaschine ausgeführt, während ihre Speicherseiten auf den Ziel-Host übertragen werden. Anschließend wird ein geplanter Übergang zum neuen Host durchgeführt, sodass die VM ohne Unterbrechung ausgeführt wird. Unter Cold Migration versteht man das Abschalten einer VM während des Prozesses vor dem Übergang vom Quell- zum Ziel-Host. Diese Methode wird häufig bei einem vollständigen Wechsel zwischen Plattformen oder Regionen eingesetzt.

Eine Strategie für die Migration bevorzugt möglicherweise einen Migrationstyp gegenüber einem anderen, je nach Bedarf und den spezifischen Plattformen.

Warum Sie Ihre VMs migrieren sollten

Is OpenShift Virtualization right for your VMs? Dauer des Videos: 1:57

Migration Ihrer VMs und Aufrechterhaltung Ihrer Dynamik

Die bewährten Produkte und das Partnernetzwerk von Red Hat stellen umfassende Virtualisierungslösungen bereit. Migrieren Sie Ihre virtuellen Maschinen jetzt zu Red Hat® OpenShift® Virtualization, einer modernen Anwendungsplattform, die auf KVM und KubeVirt basiert und virtuelle und containerisierte Workloads integriert – mit mehr Flexibilität ohne zusätzliche Komplexität. Unternehmen, die eine dedizierte Virtualisierungslösung suchen, erhalten mit Red Hat OpenShift Virtualization Engine eine optimierte, kostengünstige Lösung zum Bereitstellen, Verwalten und Skalieren von VMs. Das enthaltene Migrations-Toolkit für die Virtualisierung bietet Ihnen die Tools, die Sie für die Migration in wenigen, einfachen Schritten benötigen.

Automatisierung Ihrer Migration

Mit Automatisierung beschleunigen Sie die Bereitstellung mit Red Hat Ansible® Automation Platform – von der Migration in großem Umfang bis hin zu Day-2-Operationen und Fehlerbehebung. Mit diesem flexiblen Ansatz können Sie Aufgaben automatisieren und so die Geschwindigkeit und Effizienz Ihrer IT-Abläufe verbessern.

Management und Modernisierung in Ihrem Tempo

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