Was ist Server-Virtualisierungssoftware?

Servervirtualisierungssoftware ermöglicht die Erstellung und Verwaltung virtueller Maschinen (VMs) auf einem physischen Server, wobei jede virtuelle Maschine als unabhängig laufender Server fungiert. Die Servervirtualisierung ermöglicht es der IT-Abteilung, das volle Potenzial der heutigen leistungsstarken physischen Server auszuschöpfen. Jede VM auf der physischen Maschine arbeitet unabhängig von den anderen VMs und führt ihr eigenes Betriebssystem und ihre eigenen Anwendungen aus.

Die Servervirtualisierungssoftware fungiert als Schicht (in der Regel Hypervisor genannt) zwischen der physischen Hardware und den VMs, abstrahiert die Hardwareressourcen und stellt sie den VMs als virtualisierte Hardware zur Verfügung. Der Hypervisor weist jeder VM Hardwareressourcen wie CPU, Speicher, Storage und Netzwerkressourcen zu. Im Allgemeinen benötigen Hypervisors 5 bis 10 % der Ressourcen des physischen Computers, um ausgeführt werden zu können.

Hypervisor-Typen und Anwendungsfälle

Es gibt zwei Haupttypen von Hypervisoren

Typ 1 Hypervisor

Typ 1-Hypervisoren werden in der Regel in Unternehmensumgebungen eingesetzt und direkt auf physischer Hardware (d. h. "Bare Metal") installiert. Sie bieten VMs direkten Zugriff auf Hardwareressourcen, verwalten die Zuweisung von Hardwareressourcen dynamisch und ermöglichen es jeder VM, unabhängig von den anderen zu arbeiten. Zu den Hypervisoren vom Typ 1 gehören VMware ESXi™, Microsoft® Hyper-V® und Citrix Hypervisor™ (früher XenServer®).

Zu den Anwendungsfällen für Hypervisoren des Typs 1 gehören:

• Servervirtualisierung, bei der auf einem physischen Rechner mehrere VMs laufen, die als Server fungieren, wodurch die Auslastung der Hardwareressourcen und die effiziente Bereitstellung und Verwaltung virtueller Server verbessert werden;
• Erstellung und Verwaltung großer Infrastrukturen in einem Rechenzentrum, die eine effiziente Hardwarenutzung und flexible Zuweisung von Rechenressourcen ermöglichen;
• Cloud Computing/Infrastructure as a Service (IaaS), bei dem Hypervisoren es IaaS-Anbietern ermöglichen, flexible und leicht skalierbare Computing-Umgebungen zu schaffen und zu verwalten;
• Hochverfügbarkeit und Fehlertoleranz: Hypervisoren ermöglichen es, virtuelle Server schnell hochzufahren, wenn mehr Nutzer aktiv sind oder ein Host ausfällt;
• Softwareentwicklung und -tests, bei denen Entwickler und/oder Software-Code-Tester schnell eine Produktionsumgebung replizieren und die Softwarekompatibilität auf einer Vielzahl von Betriebssystemen und Konfigurationen testen können, ohne die Hostumgebung zu beeinträchtigen.

Typ-2-Hypervisoren

Typ-2-Hypervisoren werden in der Regel in Desktop- oder Workstation-Umgebungen eingesetzt. Sie laufen oberhalb des Host-Betriebssystems und bieten Virtualisierungsfunktionen für die virtuelle Gastmaschine, die auf einem anderen Betriebssystem als der physischen Maschine laufen kann. Im Gegensatz zu Typ-1-Hypervisoren, die Hardware-Ressourcen für die von ihnen verwalteten VMs dynamisch anpassen, weist der Anwender bei Typ-2-Hypervisoren der VM physische Ressourcen wie RAM zu. Zu den Hypervisoren vom Typ 2 gehören VMware® Workstation, Oracle® VirtualBox und Microsoft Virtual PC.

Zu den Anwendungsfällen für Hypervisoren des Typs 2 gehören:

• Desktop-Virtualisierung, bei der ein Benutzer eine VM auf seinem lokalen System ausführt, um Legacy-Anwendungen zu nutzen oder um Computerumgebungen zu isolieren (z. B. arbeitsbezogene Computer von privaten Computern);
• Softwareentwicklung, bei der ein Entwickler Code auf seinem lokalen Gerät mit einem anderen Betriebssystem als dem auf seinem physischen Rechner schreibt, oder wenn ein Entwickler seinen Entwicklungsrechner von seinem physischen Rechner isolieren möchte;
• Softwaretests und Fehlersuche, bei denen ein einzelner Rechner für Testzwecke ausreicht (d. h. keine vollständige Produktionsumgebung);
• Ausbildung und Training, wo ein Student mit verschiedenen Betriebssystemen, Softwarekonfigurationen und Netzwerkeinstellungen üben und experimentieren kann, ohne dass er dafür spezielle Hardware benötigt;
• Vorführungen und Präsentationen, bei denen ein Moderator oder Vertriebsmitarbeiter Software-Demos bei Bedarf auf einem einzigen physischen Rechner ausführen kann.

Beachten Sie, dass Typ-1- und nicht Typ-2-Hypervisoren für die Servervirtualisierung in Produktionsumgebungen verwendet werden, da sie die Ressourcenzuweisung dynamisch anpassen können.

Alternative Ansätze für Server-Virtualisierungssoftware

Zu den alternativen Softwareansätzen für virtuelle Server gehören die Paravirtualisierung und die Virtualisierung auf Betriebssystemebene (auch bekannt als Containerisierung).

Para-Virtualisierung

Bei der Paravirtualisierung wird das Gastbetriebssystem (OS) so modifiziert, dass es direkt mit dem zugrundeliegenden Hypervisor kommuniziert. Dadurch weiß das Gastbetriebssystem, dass es in einer virtualisierten Umgebung läuft, und kann den Hypervisor rechtzeitig über den Ressourcenbedarf bei der Ausführung bestimmter Vorgänge informieren.

Durch die direkte Kommunikation mit dem Hypervisor reduziert die Paravirtualisierung den mit Aufgaben wie Speicherverwaltung, E/A-Operationen und Systemaufrufen verbundenen Overhead und ist daher in bestimmten Szenarien leistungsfähiger als die vollständige Virtualisierung.

Da bei der Paravirtualisierung Änderungen am Gastbetriebssystem vorgenommen werden müssen, ist sie möglicherweise nicht mit allen Betriebssystemen kompatibel. Zwei Virtualisierungsplattformen, die Paravirtualisierung unterstützen, sind VMware vSphere® und Xen (frei und Open Source). Alternativ kann der Quellcode des Gastbetriebssystems geändert werden, um Paravirtualisierung zu ermöglichen.

Bei der Servervirtualisierung ist die Paravirtualisierung für diese Anwendungsfälle am besten geeignet:

• E/A-intensive Workloads, bei denen Anwendungsdaten häufig mit einem sekundären Speichergerät ausgetauscht werden;
• Wenn ein hoher Netzdurchsatz erforderlich ist (d. h. bandbreitenintensive Anwendungen);
• Echtzeitanwendungen (Videokonferenzen, VoIP, Online-Spiele, einige E-Commerce-Anwendungen, Instant Messaging, Teamarbeit);
• High Performance Computing;
• Ältere Anwendungen.

Virtualisierung/Containerisierung auf Betriebssystemebene

Virtualisierung auf Betriebssystemebene, auch bekannt als Containerisierung, ermöglicht die Erstellung und Verwaltung mehrerer isolierter Container innerhalb einer einzigen Betriebssysteminstanz. Diese Container sind keine "echten" VMs, da sie kein Betriebssystem enthalten. Stattdessen bietet jeder Container eine separate Umgebung mit einer eigenen Anwendung und isolierten Ressourcen wie CPU, Speicher und Dateisystemen, wobei alle Container den Kernel des Host-Betriebssystems gemeinsam nutzen - im Gegensatz zu einer "herkömmlichen" VM, bei der die auf dem Host laufenden VMs nicht dasselbe Betriebssystem wie der Host verwenden müssen.

Dieser Ansatz, der die Ausführung mehrerer Betriebssysteme auf einem einzigen physischen Server überflüssig macht, bedeutet, dass Container weniger Ressourcen verbrauchen als vollständige VMs, aber nicht die gleiche Flexibilität in Bezug auf die Betriebssysteme bieten. Docker®, eine der ersten Container-Technologien, ist Linux-basiert, geht aber auf diese eingeschränkte Flexibilität ein, indem es Container auf Windows®- und MacOS®-Rechnern mithilfe einer Mikro-Linux-VM bereitstellt, die auf dem physischen Rechner läuft.

Container werden in der Regel für die Bereitstellung und Ausführung von Anwendungen in einer portablen und skalierbaren Weise verwendet. Jeder Container kapselt eine Anwendung und ihre Abhängigkeiten ein und erleichtert so das Verpacken, Verwalten und Bereitstellen von Software. Container sorgen auch für eine Isolierung zwischen Anwendungen, wodurch Anwendungskonflikte selbst dann vermieden werden, wenn die Anwendungen auf demselben Host-Server ausgeführt werden.

Bei der Servervirtualisierung ist die Containerisierung für diese Anwendungsfälle am besten geeignet:

• DevOps-Aktivitäten, wie das Testen und Bereitstellen von Anwendungen;
• Bereitstellung von Anwendungen in Multi-Cloud-Umgebungen, damit diese Anwendungen in jeder Umgebung konsistent ausgeführt werden können;
• Optimierung der Infrastruktur durch Abschaffung mehrerer Betriebssysteme, was eine bessere Skalierbarkeit und eine effizientere Ressourcenzuweisung ermöglicht;
• Testen und Debuggen von Anwendungen;
• Unterstützung älterer Anwendungen, einschließlich einer einfacheren Migration und Integration in moderne Systeme.

Was ist die beste Wahl für Endbenutzeranwendungen?

Bei der Bereitstellung von Anwendungen für Mitarbeiter ist die Servervirtualisierung mit einem Hypervisor vom Typ 1 der typischste Ansatz. Und warum? Die Technologie für virtuelle Desktops wurde speziell für die Bereitstellung virtueller Desktops mit Produktivitätsanwendungen für Mitarbeiter entwickelt und verfügt über zahlreiche Funktionen, mit denen IT-Teams Serverressourcen verwalten und die Erfahrung der Endbenutzer optimieren können.

Virtuelle Technologien, die einen Hypervisor vom Typ 2 verwenden, werden im Allgemeinen von Einzelpersonen für die in diesem Beitrag beschriebenen Anwendungsfälle eingesetzt.

Para-Virtualisierung wird meist in Unternehmensumgebungen für bestimmte Anwendungen eingesetzt, bei denen Reaktionsfähigkeit und Leistung von größter Bedeutung sind.

Container werden in erster Linie von Softwareentwicklungs- und DevOps-Teams eingesetzt, um ihnen die Arbeit zu erleichtern. Da die Computerteams der Endnutzer bereits erheblich in Virtualisierungstechnologie unter Verwendung von Hypervisoren des Typs 1 investiert haben, gibt es kaum Anreize für einen Wechsel zur Containertechnologie, es sei denn, es handelt sich um ungewöhnliche Anwendungsfälle wie geschäftskritische Legacy-Anwendungen.

Aber wenn Sie ein Windows ISV sind und eine Alternative zur Servervirtualisierungssoftware suchen, um Ihre Anwendungen für Kunden bereitzustellen, sollten Sie GO-Global in Betracht ziehen.

GO-Global® ermöglicht ISVs die Veröffentlichung von Windows-Anwendungen aus jeder öffentlichen, privaten oder hybriden Cloud auf jedem Gerät, das einen Browser unterstützt. Mit GO-Global kann die IT-Abteilung Windows-Anwendungen bis zu 70 % günstiger bereitstellen als VDI-Lösungen von Citrix® und VMware. Trotz der geringen Kosten bietet GO-Global eine Skalierbarkeit auf Unternehmensebene, ist aber einfach zu installieren, zu konfigurieren und zu nutzen und erfordert einen deutlich geringeren technischen Aufwand bei der Implementierung.

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