Was ist Virtualisierung?

vom gridscale Team

Effizienzsteigerung, Reduzierung der Komplexität und Optimierung sind wichtige Themen für Rechenzentren und IT-Infrastrukturen, die mit Hilfe von Virtualisierung vorangetrieben werden. Seit Jahren gilt die Virtualisierung in der Cloud als Erfolgstechnologie, um IT-Infrastrukturen jeder Art und jeder Größe kostensparend zu bearbeiten, zu verschlanken und besser auszulasten. Sowohl private Nutzer, kleine Betriebe aber auch mittelständische und große Unternehmen nutzen heute die Vorteile von Virtualisierung. Doch was genau steht hinter dem Begriff, auf welche IT-Komponenten bezieht sich die Technologie und wie machen sich die Vorteile virtueller Systeme bemerkbar?

Wie funktioniert Virtualisierung?

Der Begriff Virtualisierung steht in der Informatik für die Nachbildung von Hard- und Softwareobjekten (Wirtssystem) durch ein neues Element (Gastsystem), auch virtuelle Maschine genannt. Dies wird über eine zusätzliche Software-Virtualisierungsschicht, den sog. Hypervisor (Virtual Machine Monitor, kurz VMM) realisiert. Darüber lassen sich auf einem einzigen Server mehrere virtuelle Komponenten wie beispielsweise Hardware und Betriebssysteme sowie Datenspeicher und Netzwerk-Ressourcen erzeugen, die genauso genutzt werden können, wie bei physisch vorhandenen Servern. Wenn mehrere Hostsysteme virtuell an ein Wirtssystem gebunden sind, verringern sich die Ressourcen für einzelne virtuelle Maschine. Der Hypervisor erlaubt es, Computer-Ressourcen, wie z.B. Storage oder Rechenkapazitäten, zusammenzufassen oder neu aufzuteilen. Mithilfe von VMM wird bei der Virtualisierung das Vorhandensein von Hardware-Ressourcen simuliert – es entsteht so eine neue, komplett virtuelle Maschine (VM).

Ziele der Virtualisierung von IT-Komponenten

Neben der Einsparung von Betriebskosten, ist das Hauptziel von Virtualisierungsmaßnahmen, eine Abstraktionsschicht zwischen dem Nutzer bzw. dem Anwender und der Computer-Ressource zur Verfügung zu stellen. Dadurch werden beide Seiten voneinander entkoppelt und können die physikalische Konstellation der jeweils anderen Seite nicht einsehen. Die sogenannte Hardwareabstraktionsschicht, die hier implementiert wird, ermöglicht das Vortäuschen von bestimmten physischen Gegebenheiten. So kann einem Nutzer beispielsweise vorgetäuscht werden, dass nur er allein eine bestimmte Ressource nutzt, während diese tatsächlich von weiteren Benutzern ausgelastet wird.
Ein anderes Szenario würde z. B. einem Betriebssystem vortäuschen, dass es alleine auf einer soliden Hardware läuft. Tatsächlich läuft es aber als herkömmliche Anwendung innerhalb eines anderen Betriebssystems, das auf der Abstraktionsschicht lediglich emulierte Hardware nutzt.

Arten der Virtualisierung

Es gibt grundsätzlich zwei Arten der Virtualisierung, die Hardware- und Softwarevirtualisierung:

Hardwarevirtualisierung:Softwarevirtualisierung
Systemvirtualisierung:
- Kommunikation zw. VM und Hostsystem mittels VMM
- Aufteilung der Festplatten- und Arbeitsspeicher
- Einsparen der Hardware
Betriebssystemvirtualisierung:
- Simulation von Linux auf Windows-Rechner und umgekehrt
Prozessor (CPU) Virtualisierung:
- Mehr Performance
- Optimierung des physikalischen Prozessors

Anwendungsvirtualisierung:
- Trennung zw. Programme und lokale Betriebssysteme
- Einsparung der Ressourcen (kein Update auf einzelnen lokalen Rechner und Senkung der Lizenzkosten)
Speicher (RAM) Virtualisierung:
- Aufteilung der Festplattenspeicher
- Zusammenfügen des Festplattenspeichers

Cloud-Computing vs. Virtualisierung

Beim Cloud-Computing handelt es sich um gemeinnützige Ressourcen, welche gleichzeitig von vielen Usern genutzt werden. Im Gegenteil dazu wird bei der Virtualisierung eine getrennte Ressourcenverwaltung erzielt. Je nach Verwendungszweck werden beide Lösungen eingesetzt.

Fazit

Virtualisierung ermöglicht das Zusammenführen verschiedener Hardwareressourcen zu einer einzigen, gleichartigen Umgebung. Das Ziel hierbei ist es, durch Virtualisierung relevante und deutliche Einsparung bei Hardwareausgaben zu erreichen. Nicht zuletzt gilt das Ganze als wichtige Maßnahme der Green IT-Initiative und hat bei optimaler Nutzung einen deutlichen und positiven ökologischen Effekt.