Virtuelle Maschine (VM)
Was ist eine virtuelle Maschine (VM)?
Eine virtuelle Maschine (VM) ist ein Programm, das auf Host-Hardware ausgeführt wird und eine vom Host-Betriebssystem oder von anderen VMs auf demselben Host-System separate Umgebung mit eigenem Gastbetriebssystem und eigenen Anwendungen bereitstellt.
Virtuelle Maschinen funktionieren genauso wie physische Hardware
Aus Sicht eines Endbenutzers bietet eine VM fast das gleiche Benutzererlebnis wie eine Umgebung mit einem einzelnen Computer. Die Benutzer können Dateien und Anwendungen auf dieselbe Weise wie auf einem physischen Computer (d. h. einem Bare-Metal-System) laden, speichern, aktualisieren und bearbeiten, ohne dass sich dies auf das Host-System oder andere VMs auswirkt. Die physischen Ressourcen des Host-Systems wie CPUs, GPUs, Arbeitsspeicher und Datenspeicher werden der VM von einer als Hypervisor bezeichneten Softwareebene zugeteilt. Die virtuellen Hardwaregeräte, die der Hypervisor bereitstellt, sind der physischen Hardware des Host-Systems zugeordnet (die virtuelle Festplatte einer VM wird beispielsweise als Datei auf dem Festplattenlaufwerk des Hosts gespeichert).
VMs sind aus gutem Grund von der Hardware getrennt
Für virtuelle Maschinen gibt es mehrere praktische Einsatzmöglichkeiten. Da die virtuelle Betriebsumgebung von der physischen Hardware getrennt ist, sind VMs nützlich für den Test potenziell schädlicher Anwendungen. Vor dem Rollout eines Betriebssystemupdates können IT-Teams das Betriebssystem auf einer VM testen, um sicherzustellen, dass geschäftskritische Anwendungen nach dem Update nach wie vor funktionieren. VMs können auch von Entwicklerteams für den Test neuer Anwendungen oder Updates auf verschiedenen Betriebssystemen und Versionen verwendet werden. Muss eine ältere Anwendung ausgeführt werden, die ein Legacy-Betriebssystem erfordert, kann dafür eine VM eingesetzt werden.
Arten von VMs
Grob gesagt gibt es zwei Arten virtueller Maschinen: Prozess-VMs und System-VMs.
Eine Prozess-VM, auch Anwendungs-VM oder Managed Runtime Environment (MRE) genannt, ist eine virtuelle Plattform für einen einzelnen Prozess, die als Anwendung auf einer Host-Maschine ausgeführt wird. Sobald der Prozess beendet ist, wird die VM gelöscht.
Eine System-VM stellt ein komplettes System bereit und funktioniert genau wie ein Bare-Metal-System. Jede System-VM kann ihr eigenes Betriebssystem und mehrere Anwendungen auf diesem Betriebssystem ausführen. Diese Art System erfordert den Einsatz eines Hypervisors für den Zugriff auf die Hardwareressourcen der Host-Maschine.
Warum sollten Sie virtuelle Maschinen nutzen?
Zu den Vorteilen von VMs gehören:
- Portierbarkeit: VMs können einfach von einem Server zu einem anderen oder sogar von On-Premises-Hardware in eine Cloud-Umgebung übertragen werden.
- Geringerer Platzbedarf: Da VMs eine effizientere Nutzung von Hardwareressourcen ermöglichen, werden möglicherweise weniger Host-Maschinen benötigt, um dieselben Workloads wie in einer physischen Umgebung zu unterstützen. Dies spart Platz, Energie und Kosten.
- Schnellere Bereitstellung: Eine vorhandene VM lässt sich einfach duplizieren, wenn eine neue Instanz erforderlich ist, und muss nicht von Grund auf neu erstellt werden.
- Sicherheit: Da VMs eine sichere Sandbox-Umgebung bereitstellen, können sich Malware oder andere Probleme, von denen eine bestimmte VM betroffen ist, nicht auf das Host-System oder auf andere VMs übertragen.
Bei der Ausführung von VMs müssen jedoch bestimmte Abstriche gemacht werden. Die Administration und Verwaltung einer VM-Umgebung verlangen einiges Fachwissen von den IT-Mitarbeitern. Hinzu kommt: Wenn eine Hypervisor-Ebene und mehrere Betriebssysteme auf demselben Host-System ausgeführt werden, geht dies zulasten der Leistung. Deshalb haben Benutzer, die hohe Leistung benötigen, möglicherweise Bedenken, mit VMs zu arbeiten, da sie Probleme mit der Latenz oder Ressourcenverfügbarkeit in einer VM-Umgebung befürchten.
Vergleich von virtuellen Desktops und virtuellen Maschinen
Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten für Unternehmen, die Virtualisierung zu nutzen. Unternehmen können auch beide Optionen in ihrem Netzwerk kombinieren, abhängig von ihren Anforderungen.
Die erste Option sind virtuelle Desktops. Diese Technologie erstellt eine virtuelle Workstation, die ein standardisiertes, gemeinsames Benutzererlebnis auf allen virtuellen Desktops in einem zentralen Netzwerk bietet. Die Benutzer können problemlos über das Internet auf ihren virtuellen Desktop zugreifen und mit einer konsistenten Benutzeroberfläche arbeiten, unabhängig davon, mit welchem Gerät sie darauf zugreifen. Die Desktop-Oberfläche ist eingeschränkt und die Benutzer haben nur auf bestimmte Anwendungen Zugriff. Diese Workstations nutzen keine virtuellen Hardwareressourcen wie CPUs, Arbeitsspeicher oder Datenspeicher und sind nicht mehr aktiv, wenn sich der Benutzer abmeldet.
Virtuelle Maschinen hingegen bieten ein individuell anpassbares virtuelles PC-Erlebnis, das dem Benutzer bestimmte Hardwareressourcen bereitstellt. Auf VMs ist ein größeres Spektrum von Anwendungen verfügbar als auf virtuellen Desktops. VMs sind von allen anderen VMs im Netzwerk isoliert und bleiben auf dem System, auch nachdem sich der Benutzer abgemeldet hat. Sie bieten im Grunde dasselbe Benutzererlebnis wie ein Desktop-PC, aber ohne erforderliche Hardwarewartung.
Einsatzmöglichkeiten virtueller Maschinen
Software-, Betriebssystem- und Anwendungstests: Natürlich müssen Softwareentwickler ihre Anwendungen in unterschiedlichen Umgebungen testen, aber sie sind nicht die Einzigen. Jedes Unternehmen sollte ein kritisches Update auf einer VM-Instanz testen, um mögliche Inkompatibilitäten festzustellen, bevor es unternehmensweit installiert wird. Die Durchführung solcher Tests auf VMs ist einfacher und kosteneffizienter als auf mehreren einzelnen physischen Maschinen.
Ausführung älterer Software: Manche Unternehmen haben individuell angepasste oder spezialisierte Anwendungen, die auf einem modernen Betriebssystem nicht ausgeführt werden können, mit denen sie aber nach wie vor arbeiten müssen. Benutzer, die diese Anwendungen benötigen, können sie auf einem älteren Betriebssystem in einer VM ausführen.
Ausführung von Software, die für ein anderes Betriebssystem bestimmt ist: Einige Anwendungen sind nur für eine bestimmte Plattform verfügbar. Zudem kann es vorkommen, dass bestimmte Benutzer mit speziellen Anforderungen mit einer anderen Hardware als der Rest des Unternehmens arbeiten, aber dennoch auf Standardanwendungen des Unternehmens zugreifen müssen. In diesen Fällen kann eine VM für die Ausführung von Software verwendet werden, die für ein anderes als das native Betriebssystem des Host-Computers bestimmt ist.
Ausführung von SaaS-Anwendungen: Software-as-a-Service (SaaS) ist ein Modell, bei dem den Benutzern Software über die Cloud bereitgestellt wird. SaaS-Benutzer „abonnieren“ eine Anwendung, auf die sie über das Internet zugreifen, statt sie einmal zu kaufen und auf ihren Computern zu installieren. VMs in der Cloud werden in der Regel sowohl für die Bereitstellung der Rechenleistung für die SaaS-Anwendungen als auch für die Bereitstellung der Anwendungen selbst für die Benutzer verwendet.
Datenspeicher und Datensicherung: Cloud-basierte VM-Services werden gerne zum Speichern von Dateien eingesetzt, da der Zugriff auf die Daten von jedem Standort aus über das Internet möglich ist. Zudem zeichnen sich Cloud-VMs normalerweise durch bessere Redundanz, geringeren Wartungsaufwand und einfachere Skalierbarkeit als On-Premises-Server aus.
Gehostete Services: Services wie z. B. für das Zugriffsmanagement und E-Mail können auf Cloud-VMs im Allgemeinen schneller und kosteneffizienter als in einem On-Premises-Rechenzentrum gehostet werden. Darüber hinaus ist bei der Ausführung dieser Services auf Cloud-VMs der Cloud-Provider für Wartung und Sicherheit verantwortlich.
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