Servervirtualisierung – Gründe und geeignete Softwarelösungen

Was ist Servervirtualisierung?

Server-Virtualisierung wird dazu genutzt, Systemen oder Anwendungen Hardware bzw. Hardware-Ressourcen in virtueller Form bereitzustellen. Das System kann mit dieser „virtuellen Hardware“ ebenso arbeiten wie mit tatsächlicher physischer Hardware.

In jeder virtuellen Maschine (VM) wird ein eigenes Betriebssystem installiert, nur die Hardware wird gemeinsam verwendet. So entstehen unabhängige Umgebungen mit der Möglichkeit unterschiedlicher Einstellungen. Virtuelle Maschinen werden auch logische Partitionen, logische Domains oder „Kernel based Virtual Machines“ genannt.

Welche Vorteile bietet Servervirtualisierung?

Server-Virtualisierung kann von Unternehmen auf verschiedenste Weise genutzt werden, um sowohl die eigenen Ressourcen effizienter einzusetzen, als auch auf lange Sicht Kosten einzusparen:

• Vollständig genutzte Hardware-Ressourcen
• Einfache Konfiguration
• Effiziente Zuteilung von Ressourcen
• Mehr Platz und weniger Strom
• Freie Wahl der Hardware
• Neuer Platz für alte Anwendungen

Servervirtualisierung: Die drei gängigsten Ansätze zur Virtualisierung

Um die Servervirtualisierung wie gewünscht umzusetzen, gibt es eine Reihe von unterschiedlichen Herangehensweisen. Diese verschiedenen Methoden werden von den Virtualisierungslösungen vielfach auch gleichzeitig verwendet und miteinander kombiniert. Dies ist abhängig von der Unterstützung des Gast-OS, des Hardware-Supports und der jeweiligen Einstellungen.

• Software Virtualisierung Bei der Software Virtualisierung werden keine speziellen Anforderungen an die Hardware gestellt. Es werden Speicherschutz-Mechanismen eingesetzt, um so Störungen durch Überschneidungen zu verhindern. I/O-Zugriffe auf Geräte werden "abgefangen" und von der Software des Hosts an die Hardware weitergegeben. Bei dieser Form der Servervirtualisierung simuliert der Hypervisor die Geräte durch Analyse des Betriebssystem-Codes.
• Hardware Virtualisierung Bei der Hardware Virtualisierung kommen spezielle Befehlssätze der CPU bzw. der I/O-Geräte zum Einsatz. Diese müssen natürlich von der Hardware unterstützt werden. Virtuelle Maschinen können dann Hypervisor-Calls verwenden, um auf die Geräte zuzugreifen. Dies steigert die Effizienz des Hypervisors, da dieser weniger belastet wird.
• Paravirtualisierung Mit der Paravirtualisierung werden spezielle auf den Hypervisor angepasste Treiber verwendet, wodurch auch auf den Hardware-Support verzichtet werden kann. Ein I/O Request wird auf logischer Ebene direkt an den Hypervisor gesendet, der diesen dann an die Hardware weiterleitet. Die Überwachung des Gast-Betriebssystem-Codes wird so überflüssig und die Kommunikation der Gäste mit dem Hypervisor wird wesentlich effizienter.

Servervirtualisierung auf OS-Ebene

Bei der Betriebssystem Virtualisierung wird auf der Hardware nur ein Betriebssystem installiert. Vom Betriebssystem werden dann unterschiedliche Umgebungen bereitgestellt. Diese Environments wirken wie eigenständige Betriebssysteme, haben jedoch keinen Hardwarezugriff mehr. Applikationen können dennoch unabhängig voneinander konfiguriert und betrieben werden und sind so geschützt.

Die virtuellen Instanzen teilen sich bei diese Virtualisierungs-Art den Kernel und die Treiber. Es liegt dementsprechend auch in jeder Instanz der gleiche Patch-Stand vor. Abhängig von der eingesetzten Lösung kann auch der TCP/IP-Stack geteilt werden, lässt sich aber teilweise auch eigenständig konfigurieren.

Servervirtualisierung: So arbeitet Virtualisierungssoftware

Bei der Virtualisierung spielt die entsprechende Virtualisierungssoftware eine wesentliche Rolle. Vereinfacht ausgedrückt abstrahieren Virtualisierungsprogramme (Hypervisoren) die physikalisch vorhandene Hardware. Anschließend werden ausgewählte Teile dieser Hardware in Form von virtueller Hardware einem Gastbetriebssystem in einer virtuellen Maschine zur Verfügung gestellt.

Im Ergebnis lassen sich so mehrere Server oder Clients auf geteilter Hardware konsolidieren. Dies senkt die Betriebskosten durch bessere Ressourcen Auslastung, vereinfachte Administration sowie leichtere Backups. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Virtualisierung ist die Steigerung der Verfügbarkeit von Servern oder Diensten.

Servervirtualisierung und die Rolle der Hypervisoren

Bei der Art der Virtualisierung wird grundsätzlich zwischen Typ-1 (auch Bare-Metal Hypervisor) und Typ-2 (auch Hosted Hypervisor) genannten Virtualisierungskonzepten unterschieden. Während Bare-Metal Hypervisoren im eigentlichen Sinne direkt auf die Hardware aufsetzen und kein Host Betriebssystem voraussetzen, stellen die Typ-2 Hypervisoren eine Software dar, welche z.B. unter Windows, Linux oder MacOS X installiert werden kann.

In der Praxis verschwimmen die Grenzen dieser Definition jedoch zunehmend. So wird Microsoft Hyper-V zu den Bare-Metal Virtualisierungsprodukten gerechnet, während KVM (Kernel Virtual Machine, Linux) unumstritten zu den Hosted Hypervisoren gezählt wird.

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