Virtualisierung einfach erklärt
Ein physischer Server, der nur eine einzige Aufgabe erledigt, nutzt seine Leistung womöglich nur zu einem Bruchteil. Gleichzeitig möchte man Aufgaben wie Anmeldung, Dateiablage und Fachanwendung nicht auf einem Betriebssystem mischen, weil sie sich gegenseitig stören können. Virtualisierung löst diesen Widerspruch: Auf einer Hardware laufen mehrere vollständige Systeme, jedes mit eigenem Betriebssystem.
Für das Betriebssystem in einer virtuellen Maschine sieht die Umgebung aus wie ein gewöhnlicher Rechner. Das US-Standardisierungsinstitut NIST zählt in seiner Veröffentlichung SP 800-125 aus dem Jahr 2011 dazu Prozessor, Arbeitsspeicher, Datenträger, Netzwerkkarte, Grafik und Eingabegeräte, die jedes Gastsystem scheinbar für sich allein hat. Tatsächlich bestehen diese Komponenten aus Software, und die virtuelle Festplatte ist eine Datei. Genau das macht virtuelle Maschinen beweglich, denn Dateien lassen sich kopieren, sichern und auf anderer Hardware wieder starten.
Zwei Bauarten von Hypervisoren
Dieselbe NIST-Veröffentlichung unterscheidet zwei Formen. Bei der Bare-Metal-Virtualisierung läuft der Hypervisor direkt auf der Hardware, ohne ein Betriebssystem darunter. Bei der gehosteten Virtualisierung läuft er als Programm auf einem vorhandenen Betriebssystem, etwa auf einem Notebook für Testumgebungen. Server werden laut NIST überwiegend mit der ersten Bauart virtualisiert, Desktop-Rechner eher mit der zweiten.
Der Begriff reicht über Server hinaus. Bei der Desktop-Virtualisierung laufen ganze Arbeitsplätze als virtuelle Maschinen im Rechenzentrum, ein Modell, das unter Virtual Desktop Infrastructure beschrieben ist. Container sind eine schlankere Verwandte: Sie kapseln Anwendungen, teilen sich aber den Kern des Host-Betriebssystems.
Auch Netze und Speicher lassen sich virtualisieren. Ein VLAN teilt ein physisches Netz in getrennte logische Netze. Eine hyperkonvergente Infrastruktur fasst die Datenträger mehrerer Server per Software zu einem gemeinsamen Speicher zusammen.
Ein Lizenzstecker zieht um
Angenommen, ein Büro für Lichtplanung mit 14 Mitarbeitenden betreibt drei ältere Server. Einer trägt Anmeldung und Dateiablage, einer den Lizenzdienst der Berechnungssoftware mit einem USB-Dongle, der dritte die Datensicherung. Für zwei Geräte gibt es keine Ersatzteile mehr.
Das Büro führt Anmeldung, Ablage und Lizenzdienst als getrennte virtuelle Maschinen auf einem neuen Host zusammen. Knifflig ist der Dongle, denn er steckt physisch in einem Gerät. Je nach Plattform wird er an die virtuelle Maschine durchgereicht oder über einen kleinen USB-Server im Netzwerk bereitgestellt. Mit der zweiten Variante lässt sich die Maschine später auf einen anderen Host verschieben. Vor dem nächsten Update der Berechnungssoftware hält das Team den Zustand der Maschine fest und verwirft diesen Zwischenstand nach erfolgreichem Test wieder.
Die Datensicherung bleibt bewusst auf einem eigenen Gerät. Lägen die Sicherungen auf demselben Host, wären sie bei dessen Ausfall gleich mit betroffen.
Was Virtualisierung leistet – und was nicht
Das BSI nennt im Baustein SYS.1.5 als Vorteil, dass sich Kosten für Hardware, Strom und Klimatisierung senken lassen, wenn physische Systeme besser ausgelastet sind. Für kleine und mittlere Unternehmen kommt der schnellere Wiederanlauf hinzu: Eine gesicherte virtuelle Maschine lässt sich auf Ersatzhardware starten, ohne dass ein Server von Grund auf neu eingerichtet werden muss.
Die Kehrseite benennt das BSI ebenfalls. Ein Problem auf dem Virtualisierungsserver kann alle Maschinen treffen, die darauf laufen, und virtuelle Systeme können sich gegenseitig stören. Deshalb gehören zu einem Host redundante Netzteile und Datenträger, zum Beispiel in einem RAID, sowie ein Plan für den Ausfall des ganzen Geräts. Das BSI verlangt außerdem, dass die Systemzeit aller produktiven virtuellen Maschinen synchron ist (SYS.1.5.A7).
Auch die Softwarelizenzen verdienen Aufmerksamkeit. Betriebssysteme in virtuellen Maschinen unterliegen denselben Lizenzbedingungen wie auf eigener Hardware, bei Windows Server hängt die Zahl erlaubter virtueller Maschinen von der Edition ab. Die Lizenzmodelle der Virtualisierungsplattformen selbst können sich ändern, etwa durch die Umstellung von Kauf auf Abonnement.
Virtuelle Maschinen müssen nicht im eigenen Serverraum stehen. Sie lassen sich ebenso in einem Rechenzentrum betreiben und mit dem eigenen Standort verbinden; dann spricht man von einer Hybrid Cloud.
Wie ProNet unterstützt
Wir planen Virtualisierungsumgebungen anhand der tatsächlichen Last Ihrer Server, empfehlen eine passende Plattform und führen bestehende Server zusammen. Bereits virtualisierte Systeme übertragen wir auf neue Hosts oder eine andere Plattform. Wie wir dabei vorgehen, steht auf der Seite zur Servervirtualisierung. Hosts, Speicher und Stromversorgung plant unsere Server-Betreuung für KMU als Einheit.