Virtual Machines (VMs) einfach erklärt
Eine virtuelle Maschine (engl. Virtual Machine), die üblicherweise als VM abgekürzt wird, unterscheidet sich grundsätzlich kaum von physischen Rechnern wie einem Notebook, Desktop-PC, Smartphone oder Server. Sie verfügt über eine CPU, Hauptspeicher (RAM), Festplatte, Netzwerk- und Betriebssystem. Infolgedessen kann sie Daten bzw. Programme, wie jeder physische Computer, verarbeiten und für verschiedenste Zwecke bereitstellen.
Während die Teile, aus denen Ihr Computer besteht (als Hardware bezeichnet), physisch und greifbar sind, werden VMs als virtuelle oder softwaredefinierte Computer auf physischen Servern betrachtet, die nur als Code existieren.
Eine oder mehrere virtuelle „Gast“-Maschinen werden dabei auf einer oder auch mehreren physischen „Host“-Maschinen ausgeführt. Jede virtuelle Maschine führt ihr eigenes Betriebssystem aus und funktioniert getrennt von den anderen VMs, selbst wenn sie alle auf demselben Host ausgeführt werden. So kann beispielsweise eine virtuelle Microsoft Windows 11 Virtual Machine auf einem physischen Apple iMac laufen.
Wie funktioniert eine virtuelle Maschine? | Der Hypervisor
VMs können zudem nicht direkt auf die Hardwareressourcen des Hosts zugreifen. Es gibt eine weitere Abstraktionsebene zwischen einer VM und ihrem physischen Host. Diese wird als Hypervisor bezeichnet. Ein Hypervisor ist ein spezialisiertes Softwareprogramm, das auf dem physischen Host ausgeführt wird und sowohl mit dem Hostcomputer als auch mit den VMs interagiert und die Ressourcen des Hostcomputers – wie dem Arbeitsspeicher und Hauptspeicher – auf die VMs virtualisiert und verteilt.
Es gibt zwei Arten von Hypervisoren, die bei der Virtualisierung verwendet werden:
Typ-1-Hypervisoren (auch „bare metal hypervisor“) werden nativ auf der zugrunde liegenden physischen Hardware installiert. VMs interagieren direkt mit dem Hosts, um Hardwareressourcen ohne zusätzliche Software-Schichten dazwischen zuzuweisen. Host-Maschinen, auf denen Typ-1-Hypervisoren ausgeführt werden, werden nur für die Virtualisierung verwendet. Sie sind häufig in serverbasierten Umgebungen wie Rechenzentren von Unternehmen oder bei RZ-Betreibern zu finden.
Typ-2-Hypervisoren (auch gehostete Hypervisoren genannt) werden auf dem Betriebssystem des Hostcomputers ausgeführt. Gehostete Hypervisoren leiten VM-Anforderungen an das Host-Betriebssystem weiter, das dann die entsprechenden physischen Ressourcen für jeden Gast bereitstellt. Typ-2-Hypervisoren sind langsamer als ihre Typ-1-Pendants, da jede VM-Aktion zuerst das Host-Betriebssystem durchlaufen muss. Im Gegensatz zu Typ-1-Hypervisoren sind Gastbetriebssysteme nicht an physische Hardware gebunden. Benutzer können VMs ausführen und ihre Computersysteme wie gewohnt verwenden. Dadurch eignen sich Typ-2-Hypervisoren für Privatanwender oder kleine Unternehmen, die keine dedizierten Server für die Virtualisierung haben.
Gründe, warum Unternehmen Virtual Machines / virtuelle Maschinen verwenden
Unternehmen begannen Mitte der 2000er Jahre damit, Virtualisierungstechnologien umfassend einzuführen, als Unternehmen wie VMware dazu beitrugen, die Einfachheit und Kosteneinsparungen zu demonstrieren. Dies ebnete schließlich den Weg für eine noch revolutionärere Veränderung: die Cloud. Einige der Hauptgründe, warum Unternehmen VMs verwenden, sind:
- VMs können mehrere Betriebssystemumgebungen auf einem einzigen physischen Computer ausführen, was physischen Speicherplatz, Zeit und Verwaltungskosten spart, indem die Ressourcen eines Hosts sehr viel besser ausgelastet werden.
- Virtuelle Maschinen unterstützen Legacy-Anwendungen und reduzieren die Kosten für die Migration auf ein neues Betriebssystem. Beispielsweise kann eine virtuelle Linux-Maschine, auf der eine Linux-Distribution als Gastbetriebssystem ausgeführt wird, auf einem Hostserver vorhanden sein, auf dem ein Nicht-Linux-Betriebssystem wie Windows ausgeführt wird.
- VMs können auch integrierte Notfallwiederherstellungs- (disaster recovery) und Anwendungsbereitstellungsoptionen bereitstellen.
- VM-Umgebungen sind vom Host-Betriebssystem isoliert, was die Sicherheit erhöht, da Schwachstellen wie Malware die zugrunde liegende Hardware nicht beeinträchtigen.
- VMs eignen sich ideal zum Testen neuer Anwendungen oder Softwareänderungen, bevor sie in die Produktion gehen.
- Angenommen, eine Organisation möchte mehrere Anwendungen bereitstellen. Anstatt in zusätzliche Server zu investieren, können sie VMs für jede Anwendung auf einem einzelnen Server bereitstellen – das gleiche Ergebnis zu einem Bruchteil der Kosten. Dies verbessert die Kosteneffizienz, da die physische Hardware maximal ausgelastet wird.
- VMs können einfach deaktiviert, aktiviert, migriert und angepasst werden. Sie können durch Snapshots schnell gesichert und wiederhergestellt werden. Damit bieten sie maximale Flexibilität für die Entwicklung.
- Mehrere Hosts können mit einem zentralen Storage VMs so verwalten, dass diese auch bei Wartung oder Ausfall eines Hosts weiterlaufen können. Selbständig können VMs zur automatischen Lastverteilung zwischen den Hosts im Hintergrund migriert werden. Dabei können die Hosts auch in unterschiedlichen Serverräumen, Brandabschnitten oder entfernten Rechenzentren stehen.
- VMs sind die Grundlage für eine Hybrid Cloud-Strategie. Zusammen mit den Angeboten aus einer Public Cloud oder von einem lokalen Cloud-Anbieter kann die lokale Umgebung gemeinsam genutzt werden. So erhalten Sie noch mehr Flexibilität, ohne die vorhandenen Systeme aufgeben zu müssen.
NMMN-Lösungen für Hosting mit virtuellen Maschinen
Mit der NMMN Managed Shared Cloud erhalten Sie alle Vorteile einer modernen Virtualisierungsplattform. Sie bestimmen flexibel, wie viele VMs mit welchem Pool an Ressourcen, bestehend aus CPU, RAM und Storage, Sie in der hochsicheren Virtualisierungsumgebung der NMMN betreiben möchten. Die NMMN Managed Shared Cloud erstreckt sich dabei über drei Rechenzentren in Hamburg und bietet so die ideale Basis für hochverfügbare Anwendungen.
Die Alternative zur Managed Shared Cloud. Hier erhalten Sie dediziert die passend und individuell zugeschnittenen Hosts für Ihre eigenen Virtualisierungsplattform. Immer mindestens zwei Hosts mit einem gemeinsamen zentralen Speichersystem, einem Software Defined Storage (SDS). Auf Wunsch werden die Hosts in verschiedenen Brandabschnitten oder in auseinanderliegenden Rechenzentren betrieben.
Wir analysieren zusammen Ihre Anforderung an ein System und stellen Ihnen die passenden virtuellen und von unserem NMMN Service-Team gemanagten Virtuellen Private Server (VPS) auf Basis von Linux Betriebssystemen zur Verfügung. Dies kann von einer einfachen Managed VM für ein Webhosting bis zu einer anspruchsvollen Lösung bestehend aus einer großen Anzahl an vServern über mehrere Rechenzentren für den Betrieb Ihrer Kern-Anwendung reichen.
Mit den NMMN Linux Root VM Servern erhalten Sie einen root-Zugriff auf Ihre virtuelle Linux-Distribution. Entwickeln Sie oder betreiben Sie eine oder mehrere Anwendungen Ihrer Wahl und wir stellen Ihnen in unserer Serverfarm in Hamburger Rechenzentren zur Verfügung.
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