Virtualisierung: Wie Sie Ihre Hardware in die Cloud auslagern

Technologie

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Datum 01.06.2022
Lesezeit 7 Min.

Virtualisierung: Wie Sie Ihre Hardware in die Cloud auslagern

Brauchen Sie wirklich für jeden Arbeitsplatz, jeden Server und jede Entwicklungsumgebung neue Hardware, die aufwendig administriert und gewartet werden muss? Längst gibt es bessere Alternativen. Per Virtualisierung reduzieren Sie Hardware-Kosten und sparen Ressourcen. Außerdem bündeln Sie Ihre Unternehmens-IT dort, wo Leistung und Speicherplatz fast unbegrenzt verfügbar sind: in der Cloud.

Lange Zeit galt in deutschen Büros das Paradigma des persönlichen Arbeitsplatz-PCs für alle Mitarbeiter:innen. Viele Anwendungen und Betriebssysteme sind noch heute auf diese Konfiguration zugeschnitten. Doch mit der zunehmenden Verbreitung schneller Netze und dem Aufkommen günstiger Cloudspeicher ist diese IT-Philosophie nicht mehr zeitgemäß. Virtuelle Technologien sparen auch in Ihrem Unternehmen IT-Kosten und liefern Ihnen ein Plus an Ausfallsicherheit und Flexibilität sowie einen besseren Blick auf Ihre Daten.

 

Was ist Virtualisierung?

Virtualisierung beschreibt in der Informatik den Ersatz von IT-Ressourcen durch ein Programm. Oft wird hierunter nur die Software-Nachbildung eines kompletten Computers als sogenannte Virtual Machine (virtuelle Maschine) verstanden. Sie können aber ebenso Betriebssysteme, Desktop-Oberflächen oder einzelne Systemkomponenten wie zum Beispiel Speicher virtualisieren.

Eine Virtualisierungssoftware können Sie auf einem einzelnen Computer, aber auch innerhalb einer Cloud ausführen. So ist es möglich, eine fast beliebig Anzahl virtueller Computer auf derselben Hardware-Basis einzurichten und diese virtuellen Maschinen unabhängig voneinander zu betreiben. Auf jeder einzelnen virtuellen Maschine läuft dann in der Regel ein eigenes Betriebssystem, auf dem wiederum verschiedene Anwendungen installiert werden.

Die Maximalzahl der virtuellen Maschinen ist hierbei allein durch Speichergröße und Rechenkapazität der jeweiligen Hardware oder Cloud begrenzt. Je nach eingesetzter Virtualisierungssoftware können Sie virtuelle Maschinen auch auf mehrere Clouds verteilen.

 

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Virtualisierung, Simulation und Emulation – das sind die Unterschiede

Virtualisierung wird oft mit Simulation oder Emulation verwechselt. Eine Simulation ist jedoch eine möglichst vorbildgetreue Nachbildung der Realität selbst, zum Beispiel in einem Fahr- oder Flugsimulator.

Emulation hingegen beschreibt die teilweise oder vollständige Nachbildung einer bestimmten Maschine durch eine andere Maschine oder Software. Emulatoren werden beispielsweise genutzt, um ältere Programme in älteren Programmiersprachen auf aktueller Hardware auszuführen. Mit dem Hercules-Emulator können Sie beispielsweise IBM-Großrechner der Typen System/360, System/370, System/390 oder System z emulieren – unter Windows, Mac OS X oder Linux.

Seit einigen Jahren gibt es auch Emulatoren für Smartphone-Betriebssysteme wie Android oder iOS. Damit können Sie beispielsweise Handy-Apps auf Windows-Computern entwickeln und testen. Es gibt aber auch Emulatoren für Heimcomputer oder für Peripheriegeräte, zum Beispiel für Eingabe-Terminals oder für nicht mehr im Handel erhältliche Drucker.

Intern übersetzt ein Emulator Schritt für Schritt jeden Befehl in den passenden Befehlscode des Zielsystems. Der Emulator passt hierbei alle Ein- und Ausgabe-Befehle dabei so an, dass die Hardware sie ausführen kann (vollständige Hardware-Emulation). Der Befehl, Daten auf eine Diskette oder auf Magnetband zu speichern, wird beispielsweise auf den Festplatten- oder Cloud-Speicher des Zielsystems umgeleitet.

Dieses schrittweise Übersetzen von Befehlen reduziert die Arbeitsgeschwindigkeit des Gesamtsystems. Da jedoch häufig ältere, weniger leistungsstarke Hardware emuliert wird, sind Tempo und effizientes Speichermanagement in der Regel nachrangig. Viele Emulatoren werden sogar technisch verlangsamt, damit alte Anwendungen auf heutiger Hardware nicht zu schnell ablaufen.

 

Prinzip der Virtualisierung

Virtuelle Maschinen dienen im Unterschied zu Emulatoren häufig dazu, eines oder mehrere virtuelle Systeme auf einer gemeinsamen Hardware-Basis zu betreiben. Oft nutzen alle Systeme intern denselben Befehlscode. Ziel ist dann nicht die Übersetzung von Befehlen wie beim Emulator. Zweck der Virtualisierung ist es vielmehr, die Hardware eines einzigen Computers für mehrere virtuelle Systemen zeitgleich zu nutzen.

Virtuelle Maschinen sind in der Regel laufzeitoptimiert und arbeiten zum Schutz vor Malware und Speicherüberläufen mit sorgfältig getrennten Speicherbereichen. Moderne CPU von AMD und Intel enthalten hierfür spezielle Befehle, die den Zugriff der virtuellen Maschinen auf CPU-Register und Speicherbereiche beschleunigen. Je effizienter eine Virtualisierungssoftware arbeitet, desto mehr virtuelle Systeme können auf derselben Hardware-Basis nebeneinander laufen.

Daneben gibt es auch Mischformen aus Virtualisierung und Emulation. Sie werden beispielsweise genutzt, um Betriebssysteme für verschiedene Hardware-Plattformen auf einem einzigen Computer oder innerhalb einer Cloud parallel zu installieren.

 

Video: YouTube / Systempilot – Supply Chain Excellence

 

Geschichte der Virtualisierung

Ihre Anfänge hatte die Virtualisierung bereits in der Frühzeit der Großcomputer. IBM nutzte sie anfangs für Speicherkomponenten und ab 1967 auf Mainframes vom Typ System/360 auch für die Virtualisierung kompletter Maschinen. Hier sollte sie teure Rechner-Ressourcen auf möglichst viele Nutzer optimal verteilen. Mit dem Aufkommen preisgünstiger Server-Rechner sowie Arbeitsplatz-Computer für Einzelanwender verlor die Virtualisierung ab den 1980er-Jahren zwischenzeitlich an Bedeutung.

Ihr eigentlicher Durchbruch setzte um die Jahrtausendwende mit der Software VMware ein. Dieses Virtualisierungsprogramm des gleichnamigen Herstellers aus Palo Alto von 1999 erlaubt es, x86- und x64-Prozessorarchitekturen per Software virtuell abzubilden. Solche Prozessoren von Intel und AMD sind heute in nahezu allen Computern zu finden, die auf dem IBM-PC und seinen Nachfolgern basieren. Sie sind daher entsprechend weit verbreitet.

Die Prozessor-Hersteller haben ihrerseits auf diese Entwicklung reagiert und ihre Hardware mit entsprechenden Befehlssätzen speziell für die Virtualisierung ausgestattet. Dazu gehören beispielsweise Intels VT-x (Virtual Technology Extensions) und SVM (Secure Virtual Machine) bei AMD-Prozessoren.

So wurde es sehr einfach, Server und Arbeitsplatz-Computer als virtuelle Maschinen einzurichten. Besonders für das Server-Hosting brachte die Virtualisierung erhebliche Vorteile. So können Sie nun eine Vielzahl gering ausgelasteter Server auf einer gemeinsamen Hardware virtuell bündeln. Aber auch Entwickler nutzen gerne mehrere virtuelle Maschinen mit unterschiedlichen Betriebssystemversionen für die Anwendungsentwicklung.

Zu Anfang wurde VM Ware meist auf lokalen Servern genutzt. Mit der zunehmenden Verbreitung von Cloud-Angeboten von Infrastructure-as-a-Service (IaaS) bis hin zu Function-as-a-Service (FaaS) hat sich die Virtualisierung inzwischen stark in die Cloud verlagert. Hier sind neben dem Server-Hosting und der Software-Entwicklung viele neue Einsatzgebiete hinzugekommen. Ein Beispiel ist die Nutzung für Remote-Arbeitsplätze im Home Office. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Computer sind neben der klassischen Computer-Virtualisierung viele weitere Formen der Virtualisierung entstanden.

 

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Virtualisierung im Vergleich: Diese Formen gibt es

Nahezu jede IT-Ressource innerhalb Ihres Unternehmens können Sie heute virtualisieren: vom Arbeitsplatz-Computer über den Server bis hin zu Teilsystemen wie Desktop und Speicher. Dabei wird zwischen folgenden Formen unterschieden:

Hardware-Virtualisierung

Hierunter werden alle Arten von Virtualisierung zusammengefasst, die physische Hardware per Software nachahmen. Am stärksten verbreitet ist die Virtualisierung kompletter Computer als virtuelle Maschinen. Eine solche virtuelle Maschine wird allgemein auch als Gast-VM bezeichnet. Die Hardware, auf der sie läuft, ist das sogenannte Host-System (deutsch: Wirt oder Gastgeber).

Server-Virtualisierung

Eine besondere Form der Hardware-Virtualisierung ist die Server-Virtualisierung.  Weil die Rechenleistung verbreiteter Server-Hardware heute meist weit über die Datenlasten typischer Server-Anwendungen hinausgeht, ist die Bündelung per Server-Virtualisierung inzwischen weit verbreitet. So wird die vorhandene Hardware optimal genutzt.

Die Server-Virtualisierung gibt es als Vollvirtualisierung („Serverless Computing”) und als Para- oder Teilvirtualisierung. Bei der Vollvirtualisierung greift jede virtuelle Maschine auf den vollständigen Satz aller Hardware-Ressourcen (Prozessor, RAM, Netzwerk-Komponenten) des Host-Systems zu. Dabei bildet der Host alle benötigten Hardware-Komponenten als Abbild nach und stellt diese virtuellen Komponenten dem Gast-System so zur Verfügung, als wären sie real.

Bei der Paravirtualisierung erhält das Gast-Betriebssystem vom Host nur eine Programmierschnittstelle (Application Programming Interface, kurz: API), über die es auf die physische Hardware seines Wirts zugreift. Die Paravirtualisierung bietet erhebliche Geschwindigkeitsvorteile gegenüber der Vollvirtualisierung. Denn hier entfällt die Nachahmung der Hardware-Komponenten durch den Host. Allerdings muss das Gast-Betriebssystem diese Architektur auch unterstützen und alle Befehle für die Hardware-Komponenten auf die API umleiten. Es muss hierfür also entsprechend kompiliert werden, da bisherige Hardware-Zugriffe des Gast-Systems bei der Paravirtualisierung nicht mehr funktionieren würden.

 

Video: YouTube / The Morpheus Tutorials

 

Software-Virtualisierung

Software-Virtualisierung ist der Oberbegriff für alle Formen virtualisierter Software. Die Bandbreite reicht von der Betriebssystem-Virtualisierung über die Container- und Anwendungs-Virtualisierung bis hin zur Virtualisierung einzelner Software-Funktionen.

Die Betriebssystem-Virtualisierung ist insbesondere in der Software-Entwicklung weit verbreitet. Sie wird genutzt, um neue Anwendungen sehr einfach auf einer Vielzahl unterschiedlicher Betriebssysteme oder Betriebssystem-Versionen zu testen, ohne hierfür die entsprechende Anzahl physischer Computer vorzuhalten.

 

Desktop-Virtualisierung

Die Desktop-Virtualisierung ist besonders in Unternehmen sehr beliebt. Hierbei wird für den oder die Anwender:in ein virtueller Desktop bereitgestellt, der aus Benutzersicht wie ein klassischer Arbeitsplatz-Computer funktioniert. Grundsätzlich gibt es hierbei zwei Konzepte:

Bei der lokalen Virtualisierung installieren die Mehrzahl aller benötigten Anwendungen lokal auf dem verwendeten Gast-System. Alle Berechnungen der Software werden auf dieser Hardware lokal ausgeführt. Dies setzt auf Nutzerseite eine entsprechend leistungsfähige Hardware voraus. Mit einem lokal virtualisierten Desktop kann Sie zeitweise auch ohne Netzwerk-Verbindung zu Server oder Cloud arbeiten. Diese Form der Virtualisierung bietet sich beispielsweise im Außendienst an, wo Ihre Mitarbeiter:innen nicht durchgängig Zugriff auf Ihr Firmen-Netzwerk haben.

Im Unterschied hierzu braucht die Virtualisierung per Remote Desktop eine dauerhafte Verbindung zur Infrastruktur Ihres Unternehmens. Die auf Anwender-Ebene verwendete Hardware dient dabei allein als Ein- und Ausgabewerkzeug. Das eigentliche Betriebssystem sowie alle benötigten Anwendungen installieren Sie direkt auf dem Server. Das Remote-Gerät selbst kommt deshalb ohne schnelle Prozessoren oder teure Grafik-Hardware aus, weil alle Berechnungen direkt auf dem Host ausgeführt werden. Daher werden hier oft auch anstelle leistungsfähiger Arbeitsplatz-PC zum Beispiel Tablets oder Smartphones als Endgeräte genutzt.

Neben den geringeren Hardware-Kosten ist der bessere Schutz Ihrer IT ein weiterer Vorteil der Virtualisierung per Remote Desktop: Das Endgerät als reines Ein- und Ausgabegerät ist in seinen technischen Möglichkeiten und seinen Zugriffsrechten stark eingeschränkt. Es bietet somit weniger Einfallstore für Schadsoftware als ein kompletter Client-Rechner.

Auch der Datenschutz ist einfacher: Jede Datenbank, beispielsweise mit persönlichen Kunden- oder Patientendaten oder den Einkaufspreisen Ihres Unternehmens, liegt weiterhin innerhalb Ihrer Unternehmens-Cloud. Sie kann somit bei Verlust oder Diebstahl des Endgerätes nicht aus dessen lokalem Speicher ausgelesen werden.

 

Speicher-Virtualisierung

Die Speicher-Virtualisierung trennt den Server oder Arbeitsplatz-Computer von einem Teil seines physischen Speichers. Während Arbeitsspeicher, Grafikkartenspeicher und Cache-Speicher aus Performance-Gründen weiterhin meist lokal verbleiben, werden die Aufgaben der klassischen Festplatte ausgelagert und beispielsweise in das Firmen-Netzwerk verlagert. Eine Form der Speicher-Virtualisierung ist das Storage Area Network (SAN). Darin werden viele unterschiedliche Speichermedien wie Solid State Disks (SSD), Festplatten, Band-Laufwerke oder Cloud-Speicher als virtueller Speicher zusammengefasst. Aus Anwendersicht verschmelzen diese zu einem neuen Speichermedium.

Für Sie als Nutzer:innen bedeutet dies einfache Skalierbarkeit: Reicht der vorhandene Speicherplatz des lokalen Arbeits-Rechners für Betriebssystem, Anwendungen und Benutzerdaten nicht mehr aus, weisen Sie einfach weiteren Speicher zu.

Auch aus Sicht der IT-Abteilung bietet die Speicher-Virtualisierung viele Vorteile. Ihre IT kann den Schutz gegen Malware auf den Speichermedien zentral steuern und überwachen. Der zeitraubende Austausch defekter Hardware am Einzel-Arbeitsplatz entfällt. Die Datensicherung erfolgt nicht mehr nach Ermessen der Nutzer:innen, sondern automatisiert als zentrale, unternehmensweite Funktion. Vitale Ressourcen werden beispielsweise in Echtzeit gesichert und Redundanz durch die Spiegelung an mehrere, räumlich getrennte Backup-Standorte erreicht. Die Speicher-Virtualisierung setzt eine entsprechend leistungsfähige Netzwerk-Infrastruktur im Unternehmen voraus.

 

Netzwerk-Virtualisierung

Die Netzwerk-Virtualisierung ist eine Form der Hardware-Virtualisierung. Sie wird genutzt, um mehrere vorhandene Unternehmens-Netzwerke zu einem einzigen virtuellen Netzwerk zu bündeln. So können Sie in Ihrem Unternehmen einzelne Standorte mit ihren jeweiligen Netzen ohne großen Aufwand zu einem neuen virtuellen Netzwerk kombinieren.

Ein typischer Anwendungsfall ist das Virtual Private Network (VPN). Über ein solches virtuelles Netzwerk können sich Ihre Mitarbeiter:innen etwa aus dem Home Office via Internet in Ihr Unternehmens-Netzwerk einwählen. Der Datenverkehr über ein VPN wird zusätzlich verschlüsselt, sodass Ihre Geschäftsdaten im VPN gegenüber dem öffentlichen Internet abgesichert sind.

Mittels Netzwerk-Funktions-Virtualisierung (NFV) optimieren Sie zudem Ihre Standortvernetzung, kombinieren unterschiedliche Netzwerk-Technologien und verteilen Netzwerkfunktionen wie die IP-Konfiguration und Verzeichnisdienste über mehrere Server-Umgebungen. So reduzieren Sie Infrastruktur-Kosten und nutzen gleichzeitig Geschwindigkeitsvorteile.

Eine weitere Form der Netzwerk-Virtualisierung ist das Aufteilen Ihres Netzwerkes in mehrere virtuelle Netzwerke mit Benutzergruppen. Ein typischer Anwendungsfall ist das Gast-Netzwerkes mit eingeschränkten Zugriffsrechten, das Sie Ihren Kund:innen am Unternehmens-Standort oder am Point of Sale zur Verfügung stellen.

Die Netzwerk-Virtualisierung gibt es als externe oder interne Virtualisierung. Die externe Virtualisierung verbindet mehrere physische Geräte miteinander. Die interne Virtualisierung hingegen erfolgt innerhalb einer einzigen Maschine, zum Beispiel eines physischen Host-Computers. Sie dient meist dazu, die auf diesem Host-Computer ausgeführten virtuellen Maschinen über ein virtuelles Netzwerk miteinander zu verbinden. Ihre VM sehen sich hierbei gegenseitig als einzelne Computer, obwohl sie faktisch nur Programme sind, die auf demselben Server im selben Speicher ausgeführt werden.

 

Daten-Virtualisierung

Mit dem starken Anwachsen der Datenmengen in den meisten Unternehmen stellt sich die Frage nach Organisation und zweckmäßiger Bereitstellung dieser Daten. Viele Firmen verteilen ihre Datenbestände bisher auf lokale Server, sowie auf Cloud-Plattformen und Data Warehouses. Das Prinzip der Daten-Virtualisierung schafft hier eine zusätzliche Virtualisierungs-Schicht zwischen diesen einzelnen Datenquellen. Das erleichtert den Zugriff auf die Inhalte und die Auswertung und Weiterverarbeitung von Daten.

Ihre Daten sortieren Sie hierbei nicht mehr nach Quellen oder Entstehungsorten, sondern rein logisch. Ihre Mitarbeiter:innen müssen dann beispielsweise nicht mehr Kundendaten aus einer Datenbank mit den Fertigungs- oder Auftragsdaten aus einer anderen Datenbank manuell verknüpfen um hieraus schließlich einen Geschäftsvorgang zu genieren. Stattdessen liegen alle Daten nebeneinander bereit. Sie kombinieren diese nach Belieben per Drag-and-Drop. Eine einzige Datenbank ersetzt so den Parallelbetrieb zahlreicher Applikationen, die Ihre Unternehmensdaten bisher in unterschiedlichen und inkompatiblen Text-, Bild-, Tabellen- und Rohdaten-Formaten gespeichert haben.

Per Daten-Virtualisierung erleichtern Sie auch den Einsatz von Werkzeugen der künstlichen Intelligenz und der , die innerhalb Ihrer Geschäftsdaten Optimierungs-Potenziale erkennen oder Ihre Geschäftsvorgänge auf Ausfallrisiken untersuchen. Wie viele andere Virtualisierungs-Formen können Sie die Daten-Virtualisierung gut mit Cloud-Services kombinieren. Über den Cloud-Anbieter buchen Sie beispielsweise bedarfsgerecht Speicher und Rechenleistung oder mieten KI-Funktionen an.

 

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Hardware-Virtualisierung: So funktioniert sie

Anwendungen für die Hardware-Virtualisierung arbeiten heute in der Regel mit einem sogenannten Hypervisor. Ein Hypervisor ist eine Software, die sie als Verbindungsglied zwischen der Gast-Hardware und den virtuellen Maschinen installieren. Der Hypervisor startet die virtuellen Maschinen und koordiniert sie untereinander, wenn diese sich Hardware-Ressourcen wie CPU und Arbeitsspeicher teilen. Hierbei gibt es zwei Formen von Hypervisoren:

Sogenannte Type-1-Hypervisoren werden direkt auf der Hardware-Ebene ohne zusätzliches Betriebssystem ausgeführt. Sie werden daher auch als Bare-Metal- (Blankes Metall) oder native Hypervisoren bezeichnet, da sie direkt auf der Hardware aufsetzen. Auf ihnen installieren Sie wiederum die einzelnen Betriebssysteme der virtuellen Maschinen. Weil ein Type-1-Hypervisor ohne Betriebssystem auskommt, enthält er einen eigenen Speichermanager und eigene Treiberprogramme, mit denen er direkt auf die Hardware-Komponenten wie CPU, Festplatte oder Netzwerk-Komponenten zugreift. Type-1-Hypervisoren werden vor allem in Rechenzentren und auf Servern eingesetzt. Sie sind besonders schnell, da hier eine zusätzliche Betriebssystem-Ebene wegfällt. Außerdem sind sie immun gegen bestimmte Malware-Attacken, da Schwächen und Sicherheitslücken eines vorgeschalteten Betriebssystems nicht ausgenutzt werden können. Zu den Type-1-Hypervisoren gehören Microsoft Hyper-V und VMware vSphere.

Im Unterschied hierzu sind sogenannte Type-2-Hypervisoren nicht alleine lauffähig. Sie benötigen ein Betriebssystem, auf dem sie installiert und ausgeführt werden. Auf diesem Betriebssystem des Host-Computers können Sie parallel mehrere Type-2-Hypervisoren einrichten, von denen jeder wiederum mehrere virtuelle Maschinen ausführt und verwaltet. Solche Hypervisoren werden bevorzugt auf Personalcomputern eingesetzt, um unterschiedliche Betriebssystem-Versionen zu parallelisieren. Sie werden auch gerne als Testumgebung in der Software-Entwicklung genutzt, da sie sehr einfach und schnell einzurichten sind und ihr jeweiliges Hostsystem exakter nachbilden. Beispiele hierfür sind Oracle VirtualBox und VMware Workstation.

Weil beide Typen ihre individuellen Vorteile haben, sind auch beide Hypervisor-Formen weit verbreitet. Neuere Versionen des Betriebssystems Linux enthalten beispielsweise standardmäßig einen eigenen Bare-Metal-Hypervisor.

 

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Während Type-1-Hypervisoren direkt auf der Hardware aufsetzen, benötigen Type-2-Hypervisoren ein Betriebssystem als Grundlage.

 

Container-Virtualisierung: Was ist das und wozu nutzt man diese Technologie

Die Container-Virtualisierung ist ein weiteres Konzept der Software-Virtualisierung. Sie hat sich in den letzten Jahren als beliebte Alternative zu virtuellen Maschinen etabliert. Unterstützt wird sie von Programmen wie der Virtualisierungs-Software Docker und der Container-Orchestrierungsplattform Kubernetes. Container-Virtualisierung wird eingesetzt, um einzelne Anwendungen in virtuellen Umgebungen auszuführen, ohne hierbei das komplette Betriebssystem zu virtualisieren. Zu diesem Zweck wird die jeweilige Anwendung zusammen mit den von ihr benötigten Dateien in einem sogenannten Software-Container ausgeführt. Die im Container mit enthaltenen Daten können beispielsweise Software-Bibliotheken, Ausführungsumgebungen, Systemprogramme und Anwendungsdaten sein.

Im Unterschied zur virtuellen Maschine geht die Container-Virtualisierung deutlich sparsamer mit Ressourcen um. Statt eines kompletten Betriebssystems für jede einzelne Programm-Instanz benötigen Sie nur noch den sehr viel kleinere Software-Container. Somit können Sie in Containern wesentlich mehr Programme nebeneinander auf derselben Hardware ausführen.

Ein weiter Vorteil ist die einfache Replizierbarkeit von Containern: Der Aufbau eines Docker-Containers wird in einer Textdatei namens Dockerfile beschrieben. Dockerfiles können Sie leicht archivieren oder an andere Nutzer:innen weitergeben, die dann anhand dieser Baupläne gleichartige Container auf ihrer eigenen Hardware einrichten können.

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Während virtuelle Maschinen ein eigenes Gastbetriebssystem und einen Hypervisor benötigen, nutzt die Container-Virtualisierung das vorhandene Betriebssystem der physischen Hardware.

 

Virtualisierung: Unterschiede zu Cloud-Computing

Oft werden Cloud-Computing und Virtualisierung als gegensätzliche oder widersprüchliche IT-Philosophien missverstanden oder auch miteinander verwechselt. Tatsächlich ergänzen sich beide Technologien aber je nach Einsatzgebiet sehr gut oder bedingen einander sogar.

Virtualisierung ist die Nachahmung digitaler Maschinen und Anwendungen mittels Software. Cloud-Computing wiederum beschreibt die räumliche Verlagerung von Rechenleistung, Speicherplatz und weiteren IT-Diensten. Wo Sie Ressourcen virtualisieren, sind auch die Voraussetzungen für Cloud-Computing günstig. Der Erfolg der Virtualisierung seit der Jahrtausendwende hat deshalb die Grundlage für den darauf aufbauenden Erfolg des Cloud-Computing geschaffen.

Viele Cloud-Angebote höherer Ebenen wie Software-as-a-Service (SaaS) oder Function-as-a-Service (FaaS) stellen die Frage nach der zugrunde liegenden Hardware überhaupt nicht mehr. Hier geschehen Cloud-Computing und Virtualisierung losgelöst von Themen wie Prozessorleistung oder Betriebssystem-Version.

Inzwischen stehen Ihnen je nach Einsatzgebiet viele Mischformen zur Auswahl, die das jeweils Beste aus beiden IT-Philosophien verbinden. Beispiele sind die Verbindung von lokalen Speichern mit Cloud-Speichern zu virtuellen Speichern oder die Daten-Virtualisierung, die fallweise KI-Funktionen aus der Cloud nutzt.

Richtig eingesetzt schafft Virtualisierung also erheblichen Mehrwert für Ihr Unternehmen. Sie sparen Kosten, machen Ihre IT flexibler und erhalten Zugang zu neuen Anwendungen wie dem Data Mining. Zugleich entlastet Virtualisierung Ihre Mitarbeiter:innen von sich wiederholenden Aufgaben: Von der Datensicherung bis hin zur Neuinstallation von Standard-Anwendungen nach jedem Wechsel des Arbeitsplatz-Computers.

 

Video: YouTube / heise online

 

Vor- und Nachteile der Virtualisierung

Für Unternehmen wie für Einzelanwender:innen bietet die Virtualisierung viele Vorteile. Dies erklärt auch ihre große Beliebtheit und ihre schnelle Verbreitung in den letzten Jahren. Wie jede technische Veränderung kann aber auch die Virtualisierung im Einzelfall Nachteile mit sich bringen. Das gilt besonders dann, wenn Sie den Einsatz vorab nicht ausreichend planen. Die wesentlichen Vor- und Nachteile von Virtualisierungs-Technologien sind:

Vorteil: Kostenersparnis

Durch die bessere Auslastung vorhandener Hardware per Virtualisierung sparen Sie Anschaffungs- und Betriebskosten und reduzieren so Ihr Hardware-Budget. Durch die Verlagerung aller On-Premise-Anwendungen vom Unternehmensstandort in die Cloud optimieren Sie diesen Kosten-Vorteil noch weiter.

Vorteil: Geringerer Ressourcenverbrauch

Weniger Hardware bedeutet für Sie nicht nur weniger Kosten, sondern auch geringeren Ressourcenverbrauch: weniger Räumlichkeiten, die Sie für Hardware vorhalten müssen, geringere Energiekosten für Betrieb und Kühlung von Servern und weniger Verlust durch Hardware-Ausfälle.

Vorteil: Mehr Schutz gegen Malware

Noch immer laufen in deutschen Unternehmen Millionen Computer mit veralteten Betriebssystemen ohne zeitgemäßen Malware-Schutz. Viele PC mit Windows 7[1] oder älter arbeiten als Produktions- oder Entwicklungssysteme und bilden so Einfallstore für Viren und andere Schadsoftware. Per Virtualisierung stellen Sie für jede Entwicklungsaufgabe und für jeden Arbeitsplatz eigene virtuelle Hardware mit neuestem Betriebssystem und neuester Antiviren-Software zur Verfügung. Alle virtuellen Maschinen trennen Sie dabei software-technisch sauber voneinander. Nicht mehr benötigte virtuelle Systeme deaktivieren Sie zeitnah.

Vorteil: Mehr Übersicht und Flexibilität

Ihre virtuelle Hardware administrieren Sie webbasiert über Software-Schnittstellen. So haben Sie jederzeit im Blick, welche virtuellen Maschinen in Ihrem Unternehmen laufen. Bei kurzfristigem Bedarf allokieren Sie weitere Cloud-Kapazitäten und richten hierauf neue virtuelle Hardware ein oder deaktivieren diese ebenso schnell wieder. Mehrbedarf bei unvorhergesehenen Geschäftsprozessen oder das kurzfristige Einrichten von virtuellen Maschinen oder Remote Desktops für die Nutzung beispielsweise im Home Office organisieren Sie mit wenigen Mausklicks.. Ihr Unternehmen wird so flexibler und kann seine IT sehr kurzfristig an veränderte Bedürfnisse anpassen. Auch der Aufwand für internes Load Balancing entfällt: Sie müssen beispielsweise bei Bedarfs-Spitzen keine Hardware mehr zwischen Abteilungen umverteilen. Sie buchen einfach neue Ressourcen hinzu oder geben nicht mehr benötigte Ressourcen in anderen Abteilungen wieder frei.

Vorteil: Mehr Einheitlichkeit und aktuellere Software

Sie nutzen im Unternehmen parallel alte und neue Betriebssysteme, weil Sie ältere Arbeitsplatz-Computer technisch nicht auf neue Betriebssystem-Versionen upgraden können? Virtuelle Computer sind skalierbar und kennen derartige Hardware-Beschränkungen nicht. Somit haben Sie immer die neuesten Anwendungen und Betriebssysteme zur Verfügung. Einschränkungen durch veraltete Prozessoren oder Speicher gibt es nicht. So können Sie unternehmensweit überall dasselbe, aktuelle Betriebssystem zum Standard machen und so beispielsweise neue Anwendungen schneller ausrollen, ohne auf veraltete Hardware Rücksicht zu nehmen. Zugleich reduzieren Sie den Schulungsaufwand für Mitarbeiter:innen und den administrativen Aufwand für Ihre IT-Abteilung.

Vorteil: Einsatz künstlicher Intelligenz

Virtualisierungsformen wie die Daten-Virtualisierung erleichtern Ihnen den Zugriff auf den wachsenden Bestand Ihrer Unternehmensdaten. Indem Sie Daten logisch zusammenführen und den Zugriff hierauf erleichtern, wird die Datenanalyse auch für Ihre Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter einfacher. Mit Anwendungen der künstlichen Intelligenz clustern Sie Ihre Daten einfacher. ODer Sie automatisieren diese Aufgaben mit Methoden des Data Mining, die Ihnen schließlich höherwertige Informationen (Smart Data) liefern. Das wiederum verschafft Ihnen Wissens-Vorteile gegenüber Ihren Wettbewerbern.

Nachteil: Anfangsinvestitionen

Viele Unternehmen scheuen bei technologischen Neuerungen die Anfangsinvestitionen. Auch Virtualisierung kann im ersten Schritt neue Kosten für Ihr Unternehmen bedeuten. So führen einige Virtualisierungs-Formen wie die Desktop-Virtualisierung oder die Speicher- und Datenvirtualisierung zu wachsendem Datenverkehr in Ihrem Unternehmens-Netzwerk.

Ihre Netzwerk-Infrastruktur müssen Sie daher entsprechend auslegen. Insbesondere für Remote Desktops ist die ständige Verfügbarkeit schneller Datenverbindungen vital. Entsprechende Kapazitäten und Redundanzen für mögliche Ausfälle sollten Sie daher zwingend einplanen. Je virtueller Ihre Unternehmens-IT wird, desto mehr sind Sie auf die funktionierende Vernetzung aller Komponenten angewiesen.

Nachteil: Standortfrage für Ihre Daten

Während bei physischer Hardware der Aufstellort der Hardware zugleich der Standort der darauf gespeicherten Daten ist, werfen Virtualisierung und Cloud-Nutzung die Frage nach dem Datenstandort auf. Dies ist nicht nur aus Gründen der Datensicherheit relevant, sondern auch aus rechtlichen Gründen. So müssen Sie insbesondere für persönliche Informationen wie Kundenadressen oder biometrische Daten immer auch die Regelungen der Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) beachten. Diese schreibt vor, dass bestimmte Daten nur innerhalb der EU oder innerhalb eines von der EU anerkannten Drittlandes gehostet werden dürfen. Wenn Sie also Server oder Datenbanken mit den Daten von Mitarbeiter:innen oder Kundinnen virtualisieren, müssen Sie immer auch klären, wo diese Informationen zukünftig liegen.

 

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Virtualisierung in der Übersicht

  • Virtualisierung ist die Nachbildung von IT-Ressourcen mittels Software.
  • Virtualisierung unterscheidet sich von Simulation (Nachbildung der Realität) und Emulation (Nachbildung anderer Systeme).
  • Es gibt unterschiedliche Virtualisierung-Formen von der Virtualisierung grundlegender Hardware oder ihrer einzelnen Komponenten bis hin zur Virtualisierung höherer, abstrakter Datenschichten.
  • Der Einsatz von Virtualisierung-Technologien ermöglicht die bessere Ausnutzung vorhandener Hardware.
  • Mittels virtueller Maschinen oder Software-Container werden sehr einfach Test- und Programmierumgebungen für die Anwendungsentwicklung geschaffen
  • Virtualisierung schafft in Unternehmen zahlreiche Vorteile, benötigt aber auch sehr leistungsfähige stabile Netze und im Einzelfall redundante Infrastrukturen, um Ausfälle zu vermeiden.
  • Virtualisierung und Cloud-Computing ergänzen einander und bieten neue Möglichkeiten für die Nutzung und Auswertung der eigenen Daten.

 

Wie verbreitet ist Virtualisierung in Ihrem Unternehmen? Haben Sie Erfahrungen mit der Einrichtung von virtuellen Maschinen gesammelt oder bevorzugen Sie andere Formen der Virtualisierung? Schreiben Sie uns in den Kommentaren.

 


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