Was ist Virtualisierung?

Auf einer abstrakten Ebene ist Virtualisierung für die Emulation und Simulation von Hardware-Ressourcen zuständig und entkoppelt in diesem Zusammenhang die Computer-, Speicher- und Netzwerk-Hardware von dem darauf ausgeführten Betriebssystem (Software), wodurch eine virtuelle Infrastruktur geschaffen wird. Unternehmen erhalten dadurch die Möglichkeit ihre Infrastrukturkosten zu senken und können schneller auf wechselnde Anforderungen reagieren. Wird zum Beispiel ein zentrales SAN (Storage Area Network) für das gemeinsame Speichern von Daten genutzt, führt das zur Verbesserung des ROI (Return on Investment).

Schauen wir uns das Thema Virtualisierung im Kern genauer an, handelt es sich dabei um das Bereitstellen von Hardware-Ressourcen auf einer physikalisch vorhandenen Maschine für ein oder mehrere voneinander vollständig getrennte Gastsysteme, die auf dieser physikalischen Maschine (Wirtsystem) parallel ausgeführt werden. Die Gastsysteme (virtuelle Maschinen) teilen sich die Ressourcen des Wirtsystems, wissen aber gegenseitig nichts von ihrer Existenz.

Einsatz und Nutzen von Virtualisierung

Für Virtualisierung kommen verschiedene Einsatzgebiete in Frage. Ein Bereich ist das Einsparen von Energie und Ressourcen oder die Erhöhung der Serverauslastung, um Rechenzentren effizienter zu betreiben. Dazu werden mehrere physikalische Server in virtuelle Maschinen migriert, um diese anschließend auf einem einzigen physikalischen Server zu konsolidieren.

Virtualisierung führt u.a. zu folgenden Nutzen/ Vorteilen:

  • Hardwareunabhängigkeit auf Grund der Virtualsierungsebene.
  • Verringerung der Administrations- und Serverwartungskosten.
  • Optimierung des Platzbedarfs.
  • Verbesserung der Ausfallsicherheit und des Disaster Recovery auf Grund von Clustering Möglichkeiten innerhalb der virtuellen Systeme.
  • Verbesserung des Energieverbrauchs und der Wärmeentwicklung (z.B. USV, Klimaanlage).
  • Verbesserung der Wirtschaftlichkeit auf Grund der besseren Serverauslastung (Hardware).
  • Erhöhung und Verbesserung der Flexibilität und Skalierbarkeit.
  • Zeit- und Kostenminimierung für den Aufbau von Serverlandschaften und komplexen Testumgebungen.
  • Ab Infrastrukturen mit drei Server erhöht der Einsatz von Virtualisierungstechnologien die Effizienz.

Virtualisierungsarten

Aktuell existieren einige unterschiedliche Virtualisierungstechnologien auf dem Markt, die ich im Folgenden vorgestellt werden.

Systemvirtualisierung

Eine Systemvirtualisierung bietet die Möglichkeit mehrere Betriebssysteme auf derselben Hardware parallel auszuführen. Dabei werden zwei Systeme unterschieden. Zum einen das virtualisierte System, dass auch Gastsystem genannt wird und zum anderen das Hostsystem, auf dem das Gastsystem ausgeführt wird und welches direkt mit der Hardware kommuniziert.

Hardware-Virtualisierung (Full-Virtualisierung)

Die Hardware-Virtualisierung ist eine Untermenge der Systemvirtualisierung. Dabei kann ein Gastsystem, ohne Änderungen an seinem Betriebssystemkernel, direkt innerhalb einer virtualisierten Umgebung ausgeführt werden.

Paravirtualisierung

Die Paravirtualisierung ist ein Spezialfall der Systemvirtualisierung. In diesem Fall sind Anpassungen am zu virtualisierenden Betriebssystem notwendig, da eine direkte Schnittstelle zur darunter liegenden Hardware benötigt wird. Der Vorteil besteht in der höheren Performance, da die virtuelle Maschine direkt mit der Hardware kommuniziert.

Anwendungsvirtualisierung

Mit der Anwendungsvirtualisierung lassen sich einzelne Anwendungen mit einer Virtualisierungsschicht vom sich darunter befindenden System entkoppeln. Damit wird eine spezielle Umgebung für die virtualisierte Anwendung geschaffen. Diese Umgebung muss nicht abhängig von der Umgebung des Hosts sein, wodurch auch Anwendungen genutzt werden können, die nicht mehr von dem Hostsystem unterstützt werden.

Netzwerk-Virtualisierung

Netzwerk-Virtualisierung wird genutzt, um logische Teilnetze (Virtual Local Area Networks, VLANs) innerhalb eines physikalischen Netzwerks oder eines Switches aufzubauen. Das VLAN unterteilt ein physikalisches Netz in einzelne (logische) Teilnetze, indem die Datagramme eines VLANs nicht in ein anderes übertragen werden, auch wenn die Teilnetze mit gemeinsam genutzte Switches verbunden sind.