Virtualisierung

Unternehmen betreiben heute oft mehrere Anwendungen und Betriebssysteme auf derselben physischen Hardware. Virtualisierung schafft dafür getrennte virtuelle Umgebungen auf einem gemeinsamen Server.

Was bedeutet Virtualisierung?

Virtualisierung bildet physische IT-Ressourcen als eigenständige virtuelle Systeme ab. Sie umfasst zum Beispiel die Bereiche Server, Betriebssysteme, Speicher und Netzwerke.

Eine Software-Schicht trennt dabei die Hardware von den darauf laufenden Systemen. Mehrere virtuelle Umgebungen nutzen dadurch dieselbe physische Infrastruktur.

Bei der Servervirtualisierung entstehen beispielsweise mehrere virtuelle Maschinen auf einem physischen Server. Jede virtuelle Maschine arbeitet dabei mit eigenen Ressourcen und einem eigenen Betriebssystem.

Welches Ziel verfolgt Virtualisierung?

Virtualisierung verfolgt das Ziel, vorhandene Hardware möglichst effizient zu nutzen. Unternehmen haben durch Virtualisierung die Möglichkeit, mehrere IT-Systeme auf weniger physischen Servern zu bündeln. Dadurch sinkt der Bedarf an zusätzlicher Hardware. Unternehmen sparen außerdem Platz, Energie und Kosten für den Betrieb weiterer Server.

Mithilfe von Virtualisierung beschleunigen Unternehmen zudem die Bereitstellung neuer IT-Systeme. Administratoren erstellen virtuelle Maschinen aus Vorlagen und passen deren Ressourcen an.

Die Technik ermöglicht es außerdem, die unternehmensinternen IT-Strukturen möglichst flexibel zu gestalten. Unternehmen verteilen virtuelle Systeme je nach Auslastung auf geeignete physische Server und verschieben sie bei Bedarf zwischen diesen Servern.

Wie funktioniert Virtualisierung?

Virtualisierung trennt die physische Hardware von den darauf ausgeführten virtuellen Systemen. Dadurch ermöglicht sie es, mehrere unabhängige virtuelle Maschinen parallel auf einem physischen Server zu betreiben.

Ein Hypervisor bildet dabei die zentrale technische Schicht zwischen der physischen Hardware und den virtuellen Maschinen. Er läuft entweder direkt auf dem physischen Server oder auf einem bestehenden Betriebssystem. Seine Aufgabe ist es, den Zugriff der virtuellen Maschinen auf Prozessor, Arbeitsspeicher, Massenspeicher und Netzwerkadapter zu steuern.

Der Hypervisor verteilt die verfügbaren Ressourcen auf die virtuellen Maschinen. Er weist jeder virtuellen Maschine beispielsweise virtuelle Prozessorkerne, Arbeitsspeicher und Speicherplatz zu. Für die Netzwerkkommunikation stellt er virtuelle Netzwerkkarten bereit und leitet den Datenverkehr über die physischen Netzwerkadapter des Servers weiter.

Jede virtuelle Maschine arbeitet mit einer eigenen virtuellen Hardwareumgebung. Dazu zählen virtuelle CPUs, virtueller Arbeitsspeicher, virtuelle Festplatten und virtuelle Netzwerkkarten. Innerhalb dieser Umgebung läuft ein eigenes Betriebssystem mit den benötigten Anwendungen. Die virtuellen Festplatten liegen dabei als Dateien oder logische Speicherbereiche auf dem physischen Speichersystem.

Der Hypervisor isoliert die virtuellen Maschinen voneinander und kontrolliert ihren Zugriff auf die gemeinsame Hardware. Eine Anwendung innerhalb einer virtuellen Maschine greift daher nicht direkt auf den physischen Prozessor, Arbeitsspeicher oder Netzwerkadapter zu. Das Betriebssystem nutzt stattdessen die virtuelle Hardware, während der Hypervisor die entsprechenden Zugriffe auf die physische Hardware steuert.

Welche Aufgaben übernimmt ein Hypervisor?

Der Hypervisor verteilt verfügbare Ressourcen auf mehrere virtuelle Maschinen. Er steuert außerdem deren Start, Betrieb und Abschaltung.

Typ-1-Hypervisoren laufen direkt auf der physischen Hardware. Typ-2-Hypervisoren nutzen dagegen ein vorhandenes Betriebssystem als zusätzliche Schicht.

Unternehmen setzen Typ-1-Hypervisoren häufig in Rechenzentren ein. Typ-2-Systeme eignen sich dagegen oft für Tests und Entwicklungsumgebungen.

Welche Bereiche umfasst Virtualisierung?

• Servervirtualisierung: Mehrere virtuelle Server nutzen gemeinsam die Ressourcen eines physischen Servers. Der Hypervisor teilt Prozessorleistung, Arbeitsspeicher und Speicherplatz auf die einzelnen virtuellen Server auf.
• Desktopvirtualisierung: Die Arbeitsumgebung läuft auf einer zentralen IT-Infrastruktur. Nutzer greifen über Computer, Laptops oder andere geeignete Endgeräte auf ihren virtuellen Arbeitsplatz zu.
• Speichervirtualisierung: Mehrere physische Speichersysteme bilden einen gemeinsamen logischen Speicherpool. Anwendungen greifen auf diesen Speicher zu, ohne die zugrunde liegende Hardware einzeln anzusprechen.
• Netzwerkvirtualisierung: Virtuelle Netzwerke trennen Netzwerkfunktionen von einzelnen physischen Geräten. Unternehmen teilen Netzwerke in voneinander getrennte Bereiche auf und steuern den Datenverkehr unabhängig von der physischen Netzwerkinfrastruktur.

Welche Vorteile bietet Virtualisierung für Unternehmen?

Virtualisierung verbessert die Auslastung vorhandener Server. Mehrere Anwendungen teilen sich durch Virtualisierung die Ressourcen einer physischen Maschine effizient auf. Unternehmen benötigen dadurch häufig weniger Serverhardware. So reduzieren sie Platzbedarf, Stromverbrauch und Kosten für die Infrastruktur.

Virtuelle Maschinen lassen sich zudem flexibler verwalten. Administratoren erstellen, kopieren, verschieben oder entfernen virtuelle Maschinen ohne neue Hardware einzurichten.

Ein Hypervisor trennt die einzelnen Systeme voneinander und begrenzt dadurch die Auswirkungen von Fehlern. Stürzt eine virtuelle Maschine ab oder verursacht eine Anwendung dort einen Fehler, bleiben andere virtuelle Maschinen in der Regel davon unberührt.

Virtualisierung unterstützt IT-Teams außerdem dabei, neue Anwendungen zu entwickeln und Tests durchzuführen. Teams erstellen dafür eigene virtuelle Umgebungen und testen Anwendungen unabhängig voneinander. Nach dem Test löschen sie die virtuellen Maschinen wieder, ohne weitere physische Server einzurichten.

Was müssen Unternehmen bei der Virtualisierung beachten?

• Hardware: Unternehmen prüfen Prozessorleistung, Arbeitsspeicher und Speicherplatz. Diese Ressourcen bestimmen, wie viele virtuelle Maschinen ein physischer Server zuverlässig betreiben kann.
• Netzwerk: Unternehmen prüfen Bandbreite und Verfügbarkeit der Netzwerkanbindung. Mehrere virtuelle Maschinen teilen sich die vorhandenen Netzwerkressourcen und erzeugen dadurch hohe Anforderungen.
• Virtualisierungssoftware: Unternehmen vergleichen Kompatibilität, Verwaltungsfunktionen, Lizenzmodelle und technische Schnittstellen. Diese Faktoren beeinflussen die Auswahl der passenden Software.
• Ausfallsicherheit: Unternehmen planen Redundanzen und Wiederherstellungsverfahren für kritische virtuelle Maschinen. Dadurch bleiben wichtige Systeme auch bei Hardware- oder Softwarefehlern verfügbar.
• Zugriffsrechte: Administratoren legen fest, wer Zugriff auf den Hypervisor, die Verwaltungsoberflächen und die virtuellen Maschinen erhält. Durch klare Berechtigungen lassen sich unbefugte Zugriffe begrenzen.

Wie unterscheidet sich Virtualisierung von Cloud Computing?

Virtualisierung und Cloud Computing beschreiben unterschiedliche Konzepte. Virtualisierung bildet physische Ressourcen als virtuelle Systeme ab. Cloud Computing stellt IT-Ressourcen über das Internet bereit. Virtualisierung bildet dabei häufig eine technische Grundlage.

Eine virtuelle Maschine gehört jedoch nicht automatisch zu einer Cloud. Unternehmen betreiben virtuelle Systeme auch im eigenen Rechenzentrum.

Welcher normative und rechtliche Kontext gilt für Virtualisierung?

Für Virtualisierung gelten keine einheitlichen gesetzlichen Vorgaben, die ausschließlich virtuelle Systeme regeln. Unternehmen wenden jedoch branchenspezifische Vorgaben und bestehende Vorgaben an Datenschutz und IT-Sicherheit auf virtualisierte Systeme an.

Verarbeitet eine virtuelle Maschine personenbezogene Daten, gelten die Anforderungen der DSGVO. Unternehmen stehen in der Pflicht, personenbezogene Daten vor unbefugtem Zugriff, Verlust und Manipulation zu schützen. Dafür nutzen sie technische Schutzmaßnahmen, klare Zugriffsregeln und Wiederherstellungsprozesse

Welchen Nutzen bringt Virtualisierung im Unternehmen?

Virtualisierung eignet sich besonders für Unternehmen, die mehrere Anwendungen und Dienste auf einer gemeinsamen Serverinfrastruktur betreiben. Typische Einsatzbereiche sind beispielsweise Webserver, Datenbankserver, Dateiserver, E-Mail-Systeme und Entwicklungsumgebungen. Statt für jeden Dienst einen eigenen physischen Server einzusetzen, betreiben Unternehmen mehrere virtuelle Maschinen auf einem leistungsfähigen Hostsystem.

Dadurch nutzen Unternehmen die vorhandene Hardware effizienter und benötigen weniger physische Server. Das senkt den Platzbedarf im Rechenzentrum sowie den Stromverbrauch der Infrastruktur. Virtuelle Maschinen lassen sich zudem einfacher verwalten. Administratoren erstellen, verschieben oder verändern virtuelle Maschinen bei Bedarf, ohne neue Hardware einzurichten.

Auch bei Wartungsarbeiten bietet die Virtualisierung Vorteile. Unternehmen verschieben virtuelle Maschinen beispielsweise auf einen anderen physischen Server, während sie einen Host warten oder reparieren. Dadurch lassen sich Ausfallzeiten reduzieren.

Fazit: Virtualisierung schafft flexible IT-Strukturen

Virtualisierung trennt IT-Systeme von der zugrunde liegenden physischen Hardware. Mehrere virtuelle Maschinen nutzen dadurch gemeinsam einen physischen Server.

Unternehmen verbessern damit die Hardwareauslastung und reduzieren den Infrastrukturbedarf. Eine sichere Umgebung braucht jedoch klare Zugriffsrechte, aktuelle Software und geeignete Backups. Unternehmen schaffen damit eine belastbare Grundlage für moderne IT-Infrastrukturen.