Virtuelle Server vs. physische Server: Vergleich und Anwendungsfälle

Die Begriffe „virtueller Server“ und „physischer Server“ beziehen sich nicht auf einen Zustand materieller oder immaterieller Existenz, sondern vielmehr darauf, wie die Maschinen strukturiert sind.

Alle digitalen Daten und Systeme müssen irgendwo in der realen Welt existieren und gehostet werden. Eine Plattform, die in der Cloud läuft, Ihre persönlichen Konten, eine Unternehmenswebsite, die Sie online besuchen, oder eine App auf Ihrem Smartphone lassen sich bis zu dem Ort zurückverfolgen, an dem sie gehostet werden: einer realen Maschine.

Bevor wir uns mit der dahinterstehenden Technologie befassen, sehen wir uns zunächst zwei kurze Standarddefinitionen der beiden Begriffe an.

• Physischer Server: Ein physischer Server ist ein Hardwaregerät, auf dem Anwendungen und Dienste ausgeführt werden. Er verfügt über eigene dedizierte Ressourcen wie CPU, Arbeitsspeicher, Speicherplatz und Netzwerk. Physische Server werden für den Betrieb vor Ort sowie von Organisationen eingesetzt, die leistungsstarke, isolierte und spezialisierte digitale Systeme benötigen.
• Virtueller Server: Ein virtueller Server ist eine softwarebasierte Kopie eines physischen Servers. Er wird mithilfe eines Hypervisors erstellt, der virtuelle Maschinen (VMs) auf einer über der realen physischen Hardware liegenden Ebene erzeugt und verwaltet. Auf einem physischen Server können mehrere VMs erstellt werden, die sich dessen Ressourcen teilen. Virtuelle Server werden von Cloud-Computing-Anbietern genutzt, um ihre Hardwareressourcen optimal auszuschöpfen, von Entwicklern als Testumgebungen eingesetzt und bilden die Grundlage für den Großteil der Online-Welt.

Was ist ein physischer Server?

Ein physischer Server ist jede Maschine mit Gehäuse, CPU, GPU, RAM, Speicher, Netzteil, Netzwerkschnittstelle, Betriebssystem, Serveranwendungssoftware und weiterer Software. Physische Server sind typischerweise für den Betrieb rund um die Uhr ausgelegt und werden nicht für allgemeine Rechenaufgaben eingesetzt, sondern für Anwendungen, die andere Computer bedienen, etwa Webserver, Hosting oder andere Serveraufgaben.

Unabhängig von der Größe der Maschine – ob es sich um einen kleinen Desktopcomputer oder einen großen Rack-Server handelt – und unabhängig von ihrem Standort bleibt sie immer ein physischer Server. Technisch werden diese Maschinentypen auch als Bare-Metal-Server bezeichnet. Bare-Metal-Server können von Organisationen privat an ihren eigenen Standorten betrieben oder über führende Cloud-Anbieter genutzt werden.

Wichtige Merkmale

Der wichtigste Unterschied zwischen physischen und virtuellen Servern besteht darin, dass erstere sämtliche Ressourcen der Maschine exklusiv für sich behalten. Dadurch sind physische Server äußerst sicher und sehr leistungsfähig. Zu den wichtigsten Merkmalen physischer Server gehören:

• Höhere Leistung: Bare-Metal-Server können eine bessere Leistung als virtuelle Server bieten, da die Ressourcen des Servers nicht mit anderen Nutzern geteilt werden.
• Mehr Isolation: Physische Server sind stärker isoliert als virtuelle Server, was Sicherheit und Zuverlässigkeit verbessert.
• Mehr Kontrolle: Physische Server geben Nutzern mehr Kontrolle über Hardware und Software sowie deren Betrieb.
• Dedizierte Ressourcen: Physische Server verfügen über dedizierte Ressourcen wie CPU, Arbeitsspeicher, Speicherplatz und Netzwerk. Das bedeutet, dass diese Ressourcen nicht mit anderen Servern geteilt werden, was eine bessere Leistung und Isolation ermöglichen kann.
• Skalierbarkeit: Physische Server können durch das Hinzufügen oder Entfernen von Hardwarekomponenten auf- oder abskaliert werden. Das kann für Unternehmen mit schwankender Auslastung nützlich sein.
• Zuverlässigkeit: Physische Server sind typischerweise zuverlässiger als virtuelle Server, da sie nicht demselben Virtualisierungs-Overhead unterliegen. Allerdings gelten sie als anfällig für das Risiko eines Single Point of Failure.

Anwendungsfälle

Anfang der 2000er-Jahre war die große Mehrheit der Server weltweit physischer Natur. Das bedeutet, dass digitale Systeme von „individuellen“ Maschinen betrieben wurden und in der Regel jedes Unternehmen eigene Server für seine IT-Systeme hostete.

Heute hat sich das Verhältnis verschoben, und VMs führen den Großteil der globalen Server-Workloads aus. Dennoch haben physische Server nach wie vor ihren Platz in modernen IT-Infrastrukturen und werden für eine Vielzahl anspruchsvoller Workloads eingesetzt.

Zu den verbreiteten Anwendungsfällen für physische Server gehören:

• High-Performance Computing (HPC): HPC-Workloads erfordern ein hohes Maß an Leistung und Skalierbarkeit. Mit physischen Servern lassen sich HPC-Cluster erstellen, auf denen komplexe wissenschaftliche und technische Simulationen ausgeführt werden können.
• Maschinelles Lernen (ML): Physische Server können zum Trainieren und Bereitstellen von ML-Modellen eingesetzt werden, die große Datenmengen und hohe Rechenleistung benötigen.
• Datenbank-Hosting: Datenbank-Workloads erfordern ein hohes Maß an Leistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit.
• Geschäftskritische Anwendungen: Geschäftskritische Anwendungen wie ERP- und CRM-Systeme erfordern ein hohes Maß an Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit. Für das Hosting dieser Systeme werden häufig physische Server eingesetzt.
• Bare-Metal-Cloud-Computing: Alle führenden Cloud-Anbieter bieten Bare-Metal-Cloud-Computing an – eine Form von Cloud-Computing-Dienst. Diese Dienste werden von Kunden genutzt, die ein hohes Maß an Leistung, Kontrolle und Isolation verlangen.

Branchen, die physische Server einsetzen

Zu den Branchen, die physische Server in ihren Anwendungsfällen einsetzen, gehören Finanzdienstleistungen, Gesundheitswesen, Regierung und Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Logistik, öffentliche Dienste und Versorgungsunternehmen, Fertigung sowie Medien und Unterhaltung. Diese Sektoren schätzen die Zuverlässigkeit, Leistung, Sicherheit, Isolation und Eigentumsvorteile, die physische Server bieten.

Was ist ein virtueller Server?

Ein virtueller Server ist eine digitale Kopie eines physischen Servers, die in der Regel nur mit einem Bruchteil der Ressourcen des ursprünglichen physischen Servers erstellt wird, um viele identische virtuelle Server auf derselben Hardware zu betreiben. Virtualisierung ist der Schlüssel zum Cloud-Computing und ermöglicht es großen Technologieunternehmen, effiziente Ressourcen in globalem Maßstab anzubieten und gleichzeitig ihre Hardware optimal zu nutzen.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein großes Rack mit sämtlicher moderner Hardware und Software, die für den Betrieb eines zeitgemäßen Servers erforderlich ist. Diese Maschine verfügt über erhebliche Rechenleistung, viel Speicherplatz, enorme Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Ein Kunde kommt hinzu und möchte Ihre Maschine mieten, um eine Website zu hosten.

Doch dann kommen zwei weitere Kunden hinzu und möchten Ihre Maschine für die Verwaltung einer Datenbank mieten. Also verwandeln Sie diesen Rack-Server in einen virtuellen Server und erstellen mehrere VMs, die sich die Ressourcen der Maschine teilen.

Jeder VM werden eigene dedizierte Ressourcen wie CPU, Arbeitsspeicher und Speicherplatz zugewiesen. Jede VM wird anschließend zu einem virtuellen Server, der als isoliertes System innerhalb des physischen Hosts ausgeführt wird.

In größerem Maßstab treibt genau dieses Szenario das Wachstum und die Skalierung des Cloud-Computings voran.

Wichtige Merkmale

Virtuelle Server weisen mehrere einzigartige wichtige Merkmale auf. Dazu gehören:

• Gemeinsame Ressourcennutzung: Virtuelle Server können die Ressourcen eines einzelnen physischen Servers wie CPU, Arbeitsspeicher und Speicherplatz gemeinsam nutzen.
• Skalierbarkeit und Flexibilität: Virtuelle Server lassen sich durch das digitale Hinzufügen oder Entfernen von Ressourcen einfach auf- oder abskalieren. Sie können außerdem problemlos migriert und gesichert werden.
• Isolation: Virtuelle Server sind voneinander isoliert, was bedeutet, dass eine VM keine andere VM beeinträchtigen kann. Das verbessert Sicherheit und Zuverlässigkeit.
• Zuverlässigkeit: Virtuelle Server können zuverlässiger sein als physische Server, da sie in der Regel redundant ausgelegt sind. Wenn ein virtueller Server ausfällt oder eine Störung beziehungsweise einen Ausfall erleidet, kann ein anderer virtueller Server seinen Platz einnehmen. Fällt jedoch der physische Server aus, nimmt er alle seine VMs mit sich.

Anwendungsfälle

Die Anwendungsfälle für virtuelle Server sind im Grunde grenzenlos. Sie werden in jeder Branche intensiv für alle möglichen Anwendungen eingesetzt. Selbst normale Nutzer kommen täglich mit virtuellen Servern in Kontakt, ohne es zu wissen, wenn sie online surfen und sich bei ihren Plattformen und digitalen Konten anmelden.

Zu den verbreiteten Anwendungsfällen für virtuelle Server gehören:

• Webhosting: Virtuelle Server werden für Webhosting eingesetzt, weil sie skalierbar und kostengünstig sind.
• Datenbank-Hosting: Virtuelle Server sind auch eine gute Wahl für das Datenbank-Hosting. Datenbankserver benötigen häufig viele Ressourcen wie CPU und Arbeitsspeicher. Virtuelle Server können die von Datenbankservern benötigten Ressourcen bereitstellen, ohne dass die hohen Kosten eines dedizierten Servers anfallen.
• E-Mail-Hosting: Virtuelle Server werden auch für E-Mail-Hosting eingesetzt. E-Mail-Server müssen zuverlässig und skalierbar sein, um eine große Zahl von E-Mail-Nachrichten zu verarbeiten.
• Anwendungs-Hosting: Virtuelle Server können zum Hosten verschiedenster Anwendungen eingesetzt werden und bieten die Leistung und Skalierbarkeit, die diese Anwendungen benötigen.
• Test und Entwicklung: DevOps- und DevSecOps-Teams testen, entwickeln und implementieren ihre Software, Apps und APIs häufig auf virtuellen Servern, da diese isolierte und sichere Umgebungen darstellen.

Neben diesen gängigen Anwendungsfällen können virtuelle Server auch für eine Vielzahl anderer Zwecke eingesetzt werden, darunter virtuelle Desktops, Cloud-Computing, HPC und viele weitere.

Virtuelle Server vs. physische Server: Was sind die Unterschiede?

Hier sehen wir uns die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen physischen und virtuellen Servern genauer an.

Architektur

Der wichtigste Unterschied zwischen physischen und virtuellen Servern ist, wie in der Einleitung erwähnt, die Struktur der Maschinen – mit anderen Worten: ihre Architektur.

• Physische Server verfügen über eine einfache, lineare Architektur. Die gesamte Hardware befindet sich auf der unteren Ebene: CPU, GPU, RAM, Speicher (HDD/SSD), Netzteil usw. Auf dieser Ebene wird das Betriebssystem installiert. Die oberste Ebene schließlich enthält die Apps und Software.
• Virtuelle Server verfügen über komplexere Architekturen. Eine einzelne virtuelle Serverstruktur kann sich vielfach verzweigen und mehrere VMs hosten. Die grundlegende Architektur eines virtuellen Servers umfasst in der ersten Ebene die Bare-Metal-Hardware, auf der eine Virtualisierungsschicht beziehungsweise Hypervisoren installiert werden. Die Hypervisoren erstellen und verwalten wiederum eine dritte Ebene aus VMs, wobei jede VM über ein Betriebssystem als zusätzliche Ebene verfügt. Apps und Software befinden sich schließlich auf der letzten Ebene oberhalb des Betriebssystems.

Kosten

Virtualisierungstechnologie ist tendenziell komplexer und in gewisser Hinsicht fortschrittlicher als physische Server – bei einer Anschaffung in großem Maßstab ist sie jedoch auch kosteneffizienter. 

• Physische Servertechnologie kann kostspielig sein. Wenn Ihr Unternehmen einen leistungsstarken physischen Server aufbauen möchte, braucht es dafür tiefe Taschen. Für einen Bruchteil dieses Preises kann Ihr Unternehmen jedoch auf sämtliche erstklassigen Ressourcen zugreifen, die virtuelle Server bieten.
• Virtuelle Server sind im Betrieb teuer, aber günstig zu mieten. Für Cloud-Anbieter ist es äußerst kostspielig, ein Rechenzentrum aufzubauen und zu betreiben, das globale virtuelle Server anbietet. Sie müssen für die gesamte Hardware und Software bezahlen, die sie zur Bereitstellung dieser Dienste für ihre Kunden benötigen. Für Nutzer ist der Zugriff auf diese Technologie jedoch deutlich günstiger, als einen eigenen physischen Server aufzubauen.

Neben den Kosten für Hardware und Software sind Unternehmen bei der Nutzung eines virtuellen Servers in der Regel nicht für dessen Wartung verantwortlich. Wenn die Hardware eines virtuellen Servers ausfällt, bemerken Sie das wahrscheinlich nicht einmal, da der Anbieter den Wechsel schnell vornimmt. Physische Einbrüche, Diebstahl von Hardware, Stromrechnungen für Server oder Naturkatastrophen, Brände, Überschwemmungen und Erdbeben sind Dinge, um die sich Nutzer virtueller Server, die auf Cloud-Virtualisierungsanbieter setzen, ebenfalls nicht kümmern müssen.

Leistung

Bei der Leistung ist das Rennen zwischen physischen und virtuellen Servern knapp. Die Wahrheit ist, dass mehrere Faktoren bestimmen, welches dieser Systeme das andere übertrifft. Konfigurationen, Hardware- und Rechenkapazitäten, Software und Netzwerk sind einige der Faktoren, die die Serverleistung bestimmen.

• Physische Server für HPC: Es ist allgemein anerkannt, dass ein Unternehmen einen physischen On-Premises-Server einsetzt oder einen Bare-Metal-Server bei einem Cloud-Anbieter mietet, weil es intensive Rechenoperationen ausführen möchte. Physische Server werden häufig mit leistungsstarken Systemen in Verbindung gebracht.
• Virtuelle Server für mehr Flexibilität: Auch virtuelle Server können für äußerst hohe Leistungsniveaus konfiguriert werden, insbesondere heute, da neue Hardware und Software für maschinelles Lernen, KI und andere Innovationen auf den Markt kommen. Zudem sind viele der neuesten Server-Hard- und -Softwareprodukte ausgesprochen teuer. Virtuelle Server bieten daher einen einfachen Zugang zu modernster Technologie.

Zuverlässigkeit

Wie die Leistung hängt auch die Zuverlässigkeit von der Maschine, der Software, den Netzwerken und den Konfigurationen ab. Sowohl physische als auch virtuelle Server können auf unterschiedliche Weise und aus unterschiedlichen Gründen äußerst zuverlässig eingerichtet werden.

• Virtuelle Server bieten Redundanz: Virtuelle Server werden fast standardmäßig als redundante Systeme angeboten. Das bedeutet, dass das System auch dann über eine andere VM weiterbetrieben wird, wenn die VM gestört ist oder das mit der VM verbundene Netzwerk einen Ausfall erleidet. Bei physischen Servern ist das nicht der Fall.
• Physische Server bieten Verlässlichkeit: Redundanz in physische Server zu integrieren ist technisch anspruchsvoller, weniger üblich und teurer, weshalb sie tendenziell Single Points of Failure darstellen. Andererseits kann bei ihnen auch weniger schiefgehen, da sie nicht von Hypervisoren und zusätzlichen Softwareschichten abhängig sind und sich lokal beheben lassen, ohne auf die technischen Supportteams eines Cloud-Anbieters angewiesen zu sein.

Schwierigkeit der Verwaltung

Serververwaltung kann sowohl bei physischen als auch bei virtuellen Servern komplex sein – wenn Sie einen virtuellen Server jedoch über einen externen Anbieter betreiben, werden die meisten dieser Aufgaben an den Anbieter ausgelagert.

• Physische Server erfordern keine fortgeschrittenen Virtualisierungskenntnisse, doch die vollständige Ausschöpfung ihrer Ressourcen kann weiterhin schwierig sein. Individuelle Konfiguration, Optimierung, Überwachung und Visualisierung können für Administratoren von Bare-Metal-Servern anspruchsvoll sein.
• Die Technologie virtueller Server erfordert fortgeschrittene Kenntnisse, da sich die Technologie erheblich weiterentwickelt hat. Es gibt viele Anbieter die Cloud-Plattformen zur Verwaltung virtueller Server mit benutzerfreundlichen Oberflächen anbieten. Wer hingegen die fortschrittlichste Virtualisierungstechnologie nutzt, hat Zugriff auf eine Vielzahl von Tools, um die Leistung von VMs zu maximieren. Mit zentralisierten Plattformen lässt sich die Visualisierung verbessern. Die Verwaltung virtueller Server auf diesem Niveau erfordert Know-how und Erfahrung, aber die Vorteile werden die Herausforderungen überwiegen.

Migration

Es ist einfacher, virtuelle Server zu migrieren als physische Server. Das liegt daran, dass virtuelle Server problemlos von einem physischen Server auf einen anderen kopiert werden können. Nutzer können eine VM mit nur wenigen Klicks migrieren.

Im Gegensatz dazu müssen physische Server physisch verschoben und neu konfiguriert werden. Das bedeutet, das gesamte System manuell zu sichern und auf eine neue Maschine zu laden.

Sicherheit

Sowohl virtuelle als auch physische Server können sicher sein, erfordern jedoch eine sorgfältige Konfiguration und Verwaltung. Darüber hinaus bieten beide Technologien ein gewisses Maß an Isolation.

• Virtuelle Server können anfällig sein für Angriffe wie Hyperjacking, wenn die Virtualisierungssoftware nicht ordnungsgemäß konfiguriert ist. VMs sind zwar normalerweise voneinander und vom Hostserver isoliert, vergrößern jedoch die Angriffsfläche.
• Physische Server können anfällig für physische Angriffe sein wenn sie nicht ordnungsgemäß gesichert sind. Sie lassen sich stark isolieren, doch wenn ein Angriff durchkommt, stellen sie einen Single Point of Failure dar. Gleiches gilt jedoch auch für den zugrunde liegenden physischen Server, auf dem VMs ausgeführt werden.

Fazit: Virtuelle Server vs. physische Server für Ihr Unternehmen

Virtuelle und physische Server haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die beste Wahl für Ihr Unternehmen hängt von Ihren spezifischen Anforderungen und Bedürfnissen ab.

Insgesamt sind virtuelle Server für die meisten Unternehmen eine gute Wahl. Sie sind kostengünstig, bieten eine hervorragende Zuverlässigkeit und Zugang zu modernster Technologie und lassen sich äußerst gut skalieren. Für Unternehmen, die mehr Kontrolle, höhere Leistung und lückenlose Sicherheit benötigen, können physische Server jedoch die bessere Wahl sein.

Sehen Sie sich unsere Analyse der besten Software zur Servervirtualisierung an, um die neuesten Fortschritte in der Virtualisierungstechnologie zu nutzen.