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Was ist eine virtuelle Maschine?
Virtuelle Maschinen (VMs) sind Computer, aber ohne physisches Gehäuse, Monitore, Chips, Platinen und Kabel. Sie bestehen vollständig aus Code, und das verleiht ihnen eine große Flexibilität.
Wie jeder Büro-Laptop, jedes Tablet oder jeder Rechenzentrumsserver verfügen sie über eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Speicher, „Festplatten“ zum Speichern von Dateien und eine Internetverbindung.
Alles, was sie brauchen, ist Platz, eine Steckdose, eine Außenkühlung oder ein bestimmtes Betriebssystem (OS).
Sie bieten IT-Teams eine enorme Flexibilität bei der Bereitstellung von Computerressourcen und sind perfekt für das Cloud Computing geeignet.
Wichtigste Erkenntnisse
- Virtuelle Maschinen sind digitale Versionen von physischen Computern.
- Sie können alles tun, was ein physischer Rechner auch kann: Programme und Betriebssysteme ausführen, Daten speichern und Verbindungen zu Netzwerken herstellen.
- Die Rechenressourcen, die eine virtuelle Maschine nutzt, sind jedoch vollständig softwaregesteuert.
- Mit VMs können Entwickler sichere Umgebungen zum Testen neuer Anwendungen schaffen.
- Beim Cloud Computing ermöglichen VMs die Multi-Tenant-Cloud-Architektur, mit der Daten und Anwendungen von Tausenden von Personen gleichzeitig genutzt werden können.
Wie virtuelle Maschinen funktionieren
In einer typischen Konfiguration werden eine oder mehrere virtuelle Maschinen (manchmal auch „Gäste“ genannt) auf einem physischen „Host“-Computer ausgeführt.
Jede virtuelle Maschine hat ihr eigenes Betriebssystem und arbeitet unabhängig von den anderen, obwohl sie nebeneinander auf demselben Host-Rechner läuft.
In der Praxis bedeutet dies, dass eine virtuelle Linux-Maschine auf einem Mac-Host oder eine VM mit MacOS auf einem PC-Host ausgeführt werden kann und umgekehrt.
Das hat viele Vorteile. Cloud-Computing-Dienste beispielsweise nutzen virtuelle Maschinen, um Anwendungen für mehrere Nutzer gleichzeitig bereitzustellen.
Da virtuelle Maschinen verfügbare Ressourcen aus der Verarbeitungs-, Arbeitsspeicher- und Speicherkapazität des Host-Rechners „ausleihen“, können IT-Teams jede ruhende Rechenleistung zur bedarfsgerechten Skalierung des Service-Levels verwenden – ohne ständig neue Kits kaufen zu müssen.
Wozu dienen virtuelle Maschinen?
Virtuelle Maschinen werden häufig bei der Servervirtualisierung verwendet, einem Ansatz, mit dem IT-Teams die gesamte ungenutzte Kapazität in ihren vorhandenen physischen Maschinen nutzen und die Effizienz maximieren können.
Außerdem können VMs für risikoreichere Aktivitäten verwendet werden, die in einer realen IT-Umgebung eventuell zu Instabilität führen.
Dazu könnten gehören:
- Erprobung eines neuen Betriebssystems oder der Beta-Version einer vielversprechenden neuen Anwendung;
- Erstellung einer Testumgebung für Entwickler;
- Sicherung des aktuellen Betriebssystems einer Organisation;
- Ausführung einer älteren Version einer Anwendung auf einem älteren Betriebssystem für den Zugriff auf veraltete Dateien;
- Zugriff auf virusinfizierte Daten;
- Ausführung von Software oder Anwendungen auf Betriebssystemen, mit denen sie normalerweise nicht kompatibel sind.
Typen virtueller Maschinen
Es gibt zwei Arten von virtuellen Maschinen: Prozess-VMs und System-VMs.
Prozess-VMs unterstützen einen einzelnen Prozess und werden als Standardanwendungen innerhalb des Betriebssystems des Host-Rechners ausgeführt.
Manchmal als verwaltete Laufzeitumgebungen (engl.: Managed Runtime Environments, MREs) oder Application Virtual Machines bezeichnet, werden sie bei Prozessbeginn gestartet und nach dessen Beendigung demobilisiert.
Der Hauptvorteil einer Prozess-VM besteht darin, dass der betreffende Vorgang in einer beliebigen Programmierumgebung ausgeführt werden kann und auf mehreren Plattformen auf ähnliche Weise abläuft.
Bei System-VMs handelt es sich um eine vollständige Virtualisierung realer Computer, bei der physische Maschinen durch Software ersetzt werden und die mit Hardware, Stromverbrauch, Betriebssystemen und Wartung verbundenen Zwänge entfallen.
Die Ressourcen des (physischen) Host-Rechners können von mehr als einer System-VM gemeinsam genutzt und verwaltet werden, so dass mehrere Umgebungen auf demselben Host-System betrieben werden können.
Die VMs arbeiten Seite an Seite, aber getrennt. So können Ressourcen von mehr als einem Single-Tasking-Betriebssystem gleichzeitig verwendet werden.
VMs-Preise
Cloud-Provider bieten virtuelle Maschinen in einer Reihe von Preismodellen an.
Große Unternehmen wie AWS und Microsoft Azure verkaufen virtuelle Maschinen auf einer Pay-as-you-go-Basis (PAYG), als Zusatz zu anderen Cloud-Anwendungsdiensten, auf einer Reserve-Basis, bei der sie bei Bedarf automatisch eingeschaltet werden, oder als „Spot“-Kauf, wenn sie unbedingt benötigt werden.
Worauf man bei der Wahl eines Anbieters von virtuellen Maschinen achten sollte
Virtuelle Maschinen können viele Aufgaben von IT-Teams optimieren, aber der Auswahlprozess ist nicht so einfach.
Es gibt eine Reihe von Funktionen und Möglichkeiten, die im Zusammenhang mit den individuellen Bedürfnissen und dem Budget Ihrer Organisation zu berücksichtigen sind:
- Leistung
VMs benötigen eine hohe Rechenleistung und einen großen Arbeitsspeicher zur Bewältigung ressourcenintensiver Anwendungen. - Skalierbarkeit
VMs sollten die Möglichkeit bieten, Workloads bei wachsendem Betrieb und Aktivitätsniveau schnell zu skalieren. - Sicherheit
Jeder VM-Anbieter sollte solide Sicherheitsvorkehrungen bereitstellen, einschließlich einer Datenverschlüsselung gemäß den Branchenstandards. - Benutzerfreundlichkeit
VMs sollten eine unkomplizierte Konfiguration und Verwaltung gewährleisten. - Kosten
Die Nutzung der Rechenressourcen von VMs ist variabel, so dass die Berechnung der Gesamtbetriebskosten (engl.: Total Cost of Ownership, TCO) für die Beurteilung der tatsächlichen Kosten unerlässlich ist.
Anwendungsfälle für virtuelle Maschinen
VMs bieten diverse Vorteile in verschiedenen Szenarien.
Einige der beliebtesten Anwendungsfälle für virtuelle Maschinen sind:
Beispiele für virtuelle Maschinen
Vor- und Nachteile virtueller Maschinen
Die Verwaltung und Wartung virtueller Maschinen ist einfach und bringt weitere Vorteile mit sich, die physische Maschinen nicht bieten können; es gibt jedoch auch Nachteile zu beachten.
Vorteile
- Mit VMs können mehrere Betriebssysteme auf einem einzigen physischen Computer ausgeführt werden, was Platz, Wartung und Hardware-Kosten spart.
- Mit VMs können ältere Versionen von Anwendungen verwendet werden, was die Kosten für die Umstellung auf ein neues Betriebssystem reduziert.
- Dank VMs können IT-Teams den Wert der vorhandenen IT-Investitionen maximieren.
Nachteile
- Für einen stabilen Betrieb benötigen virtuelle Maschinen eine robuste Infrastruktur, d. h. die Host-Maschinen müssen über leistungsstarke Chips, Grafikprozessoren und Speicher sowie die neueste Virtualisierungs- und Verwaltungssoftware verfügen.
- Virtuelle Maschinen können weniger effizient sein und langsamer laufen als physische Maschinen. Viele Unternehmen verwenden eine Mischung aus physischen und virtuellen Servern, um die Arbeitslasten im Gleichgewicht zu halten.
Fazit
Die Virtualisierung von Computern wurde bereits in den 1960er Jahren eingeführt, doch der digitale Wandel und die fortschreitende Verlagerung in die Cloud haben VMs zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Datenverarbeitung des 21. Jahrhunderts gemacht.
Zur Erhöhung des Werts ihrer IT-Investitionen benötigen die Unternehmen von heute eine schnelle Skalierbarkeit.
Die Möglichkeit, mehrere Betriebssysteme und Rechenressourcen aus unterschiedlichen Systemen zu nutzen, ist ein entscheidender Vorteil, wenn digitale Geschäftsprozesse in den Vordergrund rücken.
