Server-Virtualisierung erklärt

Der Hintergrund

Starten wir ganz einfach: Unter Servern versteht man Maschinen, die gemeinsam ein Computer-Netzwerk bilden und Dateien und Applikation beherbergen. Normalerweise weisen Administratoren bestimmten Servern spezielle Aufgaben bzw. Applikationen zu. Diese brauchen ihre eigenen Server, weil sie nicht mit anderen gemeinsam auf der gleichen Hardware bzw. dem gleichen Betriebssystem ausgeführt werden können. Außerdem lässt sich ein auftretendes Problem so schnell lokalisieren.

Das Problem mit dieser Struktur ist, dass sie die heute vorhandenen Server-Kapazitäten nicht ausnutzt; große Teile der Rechnerleistung in den Servern bleiben unangetastet.

Außerdem werden Computer-Netzwerke laufend größer und komplexer und nehmen dadurch mehr und mehr physischen Platz ein – man denke an die Bilder von Datacenter mit Racks um Racks an Servern, die Energie schlucken und Hitze generieren.

Bild-Quelle: Guillaume Paumier, CC-BY

Problemlöser Server-Virtualisierung

Mithilfe von Server-Virtualisierung kann man diese Probleme lösen. Bei der Server-Virtualisierung nutzt der Administrator eine Software um einen physischen Server in mehrere virtuelle Umgebungen zu unterteilen. Diese sogenannten virtuellen Maschinen sind isoliert voneinander, nutzen aber gemeinsam die Rechnerleistung des physischen Servers.
 

Die 3 Methoden

Es gibt 3 Methoden im Bereich der Server-Virtualisierung: Virtuelle Maschinen, paravirtuelle Maschinen sowie die Virtualisierung des Betriebssystems. Sehen wir uns die Methoden genauer an:

Virtuelle Maschinen

Die erste Methode funktioniert nach dem Gastgeber/Gäste-Paradigma. Der physische Server ist der „Gastgeber“; die virtuellen Maschinen sind die „Gäste“. Jeder „Gast“ läuft auf einer virtuellen Nachahmung der Hardware-Ebene. Der Administrator kann damit verschiedene „Gäste“ kreieren, die alle ein anderes Betriebssystem nutzen. Sie sind damit komplett unabhängig voneinander – so kann zum Beispiel eine virtuelle Maschine rebooted werden, ohne das die anderen davon beeinflusst werden.

Gemeinsam nutzen alle virtuellen Maschinen aber die Rechenressourcen des physischen Servers. Für die Koordination zwischen ihnen und der CPU (Central Processing Unit) des Gastgebers ist ein sogenannter Hypervisor (auch Virtual Machine Monitor genannt) zuständig. Das Programm überwacht die Ressourcen des Prozessors und nutzt diese auch selber um seine Aufgabe zu erfüllen. Ein Beispiel für einen Hypervisor ist die von uns genützte VMware.

Paravirtuelle Maschinen

Auch bei dieser Methode kommen das Gastgeber/Gäste-Prinzip und der Hypervisor zur Anwendung. Jedoch wissen in diesem Szenario die einzelnen virtuellen Maschinen voneinander und kennen damit auch die Anforderungen der jeweils anderen an die Rechnerleistung. Das ganze System arbeitet als eine zusammenhängende Einheit – das entlastet den Hypervisor, der dadurch selbst nicht so viel Rechnerleistung braucht.

Virtualisierung des Betriebssystems

Diese Methode unterscheidet sich stark von den vorhergehenden Ansätzen, weil es in diesem Fall nur ein Betriebssystem gibt. Das Betriebssystem des physischen Servers übernimmt alle Funktionen eines Hypervisors. Das bedeutet, dass zwar jede virtuelle Maschine unabhängig agiert und einzeln auftretende Fehler oder Sicherheitslücken die anderen nicht betreffen – aber alle laufen auf dem gleichen Betriebssystem.
 

Gute Gründe für Server-Virtualisierung

Wir setzen Server-Virtualisierung bei allen unseren Kunden ein, die ihre IT-Infrastruktur auf den neusten Stand bringen möchten – und das aus guten Gründen:

• Wie oben erwähnt, werden in der bisherigen Computer-Netzwerken die physischen Server nicht ausgelastet – mit virtuellen Maschinen kann ein Server optimal genutzt werden.
• Dadurch kann Hardware eingespart werden: Optimal genutzte Server bedeuten weniger Platz und weniger Energie-Verbrauch.
• Gleichzeitig bietet die Virtualisierung Hochverfügbarkeit – auch wenn eine virtuelle Maschine ausfällt, ist der Betrieb aller weiteren gesichert. Wenn zusätzlich eine Applikation auf mehreren virtuellen Maschinen parallel läuft, ist auch ihre unterbrechungsfreie Verfügbarkeit gesichert.
• Leichtes Testen: Das Testen neuer Applikationen muss nicht mehr auf extra gekauften Servern passieren – man kreiert einfach eine neue virtuelle Maschine als Testumgebung.
• Umstellung auf neue Hardware: Immer wieder gibt es in Unternehmen Applikationen, die eine bestimmte (veraltete) Hardware oder ein in die Jahre gekommenes Betriebssystem benötigen. Diese können auf virtuelle Maschinen, die die alte Umgebung imitieren, verschoben werden und dort weiterlaufen bis die Umstellung erledigt ist.

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