Servervirtualisierung ist ein Konzept und eine Technologie, mit der Benutzer die Ressourcen eines physischen Servers in mehrere einzigartige und isolierte virtuelle Server aufteilen können. Dadurch können mehrere Betriebssysteme (OS) auf demselben physischen Server ausgeführt werden.
Servervirtualisierung ist keine neue Idee. Ihre Nutzung hat jedoch seit den 2000er-Jahren und in jüngerer Zeit durch die globale digitale Transformation und den Aufstieg der Cloud aufgrund ihrer geschäftlichen Vorteile deutlich zugenommen. Servervirtualisierung verbessert die Leistung, senkt die Kosten und erleichtert die Verwaltung von IT-Ressourcen.
Wie funktioniert Servervirtualisierung?
Ein physischer Server ist ein Hardware- und Softwaregerät im Rechenzentrum mit Komponenten für Rechenleistung, Arbeitsspeicher, Speicher und Netzwerkschnittstellen. Diese Server werden lokal betrieben und sind in verschiedenen Bauformen erhältlich, darunter Blade-, Rack- und Tower-Server.
Servervirtualisierung isoliert die Hardware dieser Rechenzentren. Dieser Prozess wird mithilfe eines Hypervisors erreicht – eines spezialisierten Softwareprogramms, das eine oder mehrere virtuelle Desktopinstanzen auf einem anderen Computer ausführt und verwaltet. Der Hypervisor erstellt im Wesentlichen eine virtuelle Computerdarstellung, die als virtuelle Maschine (VM) bezeichnet wird.
Bei dieser Abstraktion werden alle physischen Ressourcen erkannt – einschließlich Prozessoren, Arbeitsspeicher, Speichervolumes und Netzwerk – und für diese Ressourcen werden Aliase erstellt. Der Hypervisor verwaltet sämtliche von ihm abstrahierten virtuellen Ressourcen sowie den Datenaustausch zwischen den virtuellen Ressourcen und ihren physischen Gegenstücken.
Jeder VM werden eigene virtuelle Prozessoren, eigener Arbeitsspeicher, Speicher, ein Netzwerk, ein Betriebssystem und Software zugewiesen, wodurch die VM vom physischen Rechenzentrum isoliert wird. So können Unternehmen Anwendungslasten über einen Cluster von Serverressourcen hinweg ausführen, völlig unabhängig von der zugrunde liegenden physischen Serverhardware. Eine intakte virtualisierte Infrastruktur maximiert die Prozessorauslastung und Zuverlässigkeit der ausgeführten Workloads.
Komponenten der Servervirtualisierung
Je nach Ansatz verwendet die Servervirtualisierung verschiedene Komponenten, darunter eine Hostmaschine, VMs, einen Hypervisor und Container. Hier sind alle Komponenten eines typischen virtuellen Servers:
- Eine Hostmaschine, also die physische Serverhardware, auf der die Virtualisierung stattfindet.
- Virtuelle Maschinen (VMs), die die aus einer herkömmlichen Serverumgebung abstrahierten Ressourcen enthalten.
- Ein Hypervisor, eine spezialisierte Software, die VMs erstellt und verwaltet und nativ auf Bare-Metal-Servern oder auf einem vorhandenen Betriebssystem ausgeführt werden kann.
- Hyperrufe, also Nachrichten, die zwischen paravirtualisierten Hypervisoren und Betriebssystemen über eine API zum Teilen von Ressourcen gesendet werden.
- Container, also einzigartige Benutzerumgebungen, die in virtualisierten Betriebssystemen erstellt werden. Mit einer Container-Engine können mehrere Container dieselben Schnittstellen und gemeinsam genutzten Bibliotheken des zugrunde liegenden Host-Betriebssystems verwenden. Container werden häufig innerhalb von Hypervisoren oder VMs bereitgestellt, um eine zusätzliche Isolationsebene vom zentralen Host-Betriebssystem des Servers zu bieten.
3 Arten von Ansätzen zur Servervirtualisierung
Auf hoher Ebene verfolgen alle Virtualisierungstechnologien dasselbe Ziel: die Optimierung physischer Server durch Aufteilung und die flexiblere Bereitstellung von Ressourcen.
Der konkrete Virtualisierungsansatz hängt von den Anforderungen und Einschränkungen der Organisation ab, die virtualisieren möchte.
Vollständige Virtualisierung
Bei der vollständigen Virtualisierung wird ein Hypervisor eingesetzt, um vollständig autonome VMs zu erstellen und zu verwalten, die nicht für die Zusammenarbeit mit verschiedenen Betriebssystemen angepasst werden müssen. Dies kann softwaregestützt erfolgen, doch seit Intel und AMD Mitte der 2000er-Jahre neue x86-CPU-Erweiterungen entwickelt haben, ist die hardwaregestützte vollständige Virtualisierung der vorherrschende Ansatz.
Microsoft Hyper-V, Oracle VM VirtualBox, und VMware vSphere gehören zu den führenden Produkten für vollständige Virtualisierung.
Paravirtualisierung
Bei der Paravirtualisierung wird eine Programmierschnittstelle (API) verwendet, um Hyperrufe zwischen dem Hypervisor und den Betriebssystemen zu senden. Dadurch ist sich jede VM der anderen VMs bewusst und kann mit ihnen kommunizieren, um Ressourcen gemeinsam zu nutzen. Paravirtualisierung, oft einfach als PV bezeichnet, kann auf Systemarchitekturen ausgeführt werden, die keine hardwaregestützte Virtualisierung unterstützen. Die meisten Produkte, die vollständige Virtualisierung ermöglichen, unterstützen auch Paravirtualisierung.
Virtualisierung auf Betriebssystemebene
Virtualisierung auf Betriebssystemebene findet ohne Hypervisor statt. Stattdessen enthält das Betriebssystem des physischen Servers eine Virtualisierungsfunktion, die wie ein Hypervisor wirkt und mehrere Benutzerumgebungen namens Container erstellt. Oracle Solaris ist eines der bekanntesten Produkte für Virtualisierung auf Betriebssystemebene.
Warum Virtualisierung für die Cloud unverzichtbar ist
Ohne Virtualisierung wäre Cloud Computing nicht möglich; sie ist das zentrale Element der Cloud. Cloud-Computing-Anbieter führen Workloads in einer Cloud-Umgebung aus und abstrahieren, bündeln und teilen Ressourcen über ein Netzwerk. Virtualisierung ist daher von entscheidender Bedeutung.
Durch die Virtualisierung von Servern bieten Anbieter wie Microsoft Azure Cloud, Google Cloud Platform (GCP), IBM Cloud, Oracle Cloud und Amazon Web Services (AWS) Self-Service-Zugriff, sofortige Skalierung der Infrastruktur und dynamische Ressourcenpools.
Ein Cloud-Anbieter verfügt möglicherweise über Zehntausende physische Server in einem Rechenzentrum, doch Endbenutzer erhalten keinen Zugriff auf die tatsächliche physische Serverhardware. Stattdessen bietet der Cloud-Service Servervirtualisierung mit Cloud-Instanzen virtueller Maschinen in verschiedenen Größen und Konfigurationen.
Mithilfe der Servervirtualisierung bieten Cloud-Anbieter Unternehmen und Einzelpersonen eine große Bandbreite an Services, etwa Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS) und Software as a Service (SaaS).
Bei IaaS-Modellen können Benutzer VMs, Speicher- und Netzwerkressourcen von einem Cloud-Anbieter mieten, während Unternehmen bei PaaS eine Plattform nutzen, um Anwendungen zu entwickeln, bereitzustellen und zu verwalten. Bei SaaS-Modellen greifen Benutzer schließlich auf Softwareanwendungen zu, die in der Cloud gehostet werden. Auch gemischte Services sind üblich.
Servervirtualisierung ermöglicht es Cloud-Anbietern nicht nur, ihre gesamten Hardware- und Softwarebestände sowie Ressourcen besser zu verwalten, sondern gibt ihnen auch die Flexibilität und Skalierbarkeit, Benutzern Services zu sehr niedrigen Kosten anzubieten.
Vorteile der Servervirtualisierung
Servervirtualisierung bietet viele Vorteile, insbesondere für die Innovationskraft und Effizienz einer Organisation. Dazu gehören niedrigere Betriebskosten, eine schnellere Bereitstellung von Workloads und eine bessere Notfallwiederherstellung.
- Niedrigere Betriebskosten (OpEx): Virtualisierte Server benötigen in der Regel weniger Stellfläche und verbrauchen weniger Energie als herkömmliche Infrastrukturen. Außerdem bieten sie mit weniger Hardware eine höhere Verfügbarkeit, sodass die laufenden Kosten für die Wartung der Serverhardware deutlich geringer sind als die Kosten für dieselbe Verfügbarkeit in einer herkömmlichen Umgebung.
- Schnellere Bereitstellung von Workloads: IT-Administratoren können VMs deutlich schneller einrichten oder duplizieren als in einer herkömmlichen Umgebung. Dadurch können Server und Administrationsteams produktiver arbeiten.
- Verbesserte Notfallwiederherstellung und Resilienz: Es ist wesentlich einfacher, Daten zu sichern und zu replizieren und sie vorsorglich auf andere VMs zu übertragen. Wenn es unweigerlich zu einem Notfall kommt, können VMs verlorene Daten schnell wiederherstellen und lange, kostspielige Ausfallzeiten vermeiden.
Nachteile der Servervirtualisierung
Servervirtualisierung bringt einige Nachteile mit sich, etwa Leistungsprobleme, Kapitalinvestitionen und Einschränkungen bei Anwendungen – diese werden jedoch meist durch die Vorteile aufgewogen.
- Zuverlässigkeit der Leistung: Geschäftskritische Anwendungen bieten auf Bare-Metal-Servern in der Regel eine bessere Leistung als auf virtuellen Servern. Mit dem Fortschritt der Virtualisierungstechnologie ist dieser Leistungsvorsprung jedoch kleiner geworden.
- Kapitalinvestitionen (CapEx) sind höher: Die anfänglichen Kosten eines virtualisierten Servers sind meist höher als die seines Bare-Metal-Gegenstücks. Wie oben erwähnt, gleichen die laufenden Kosten diese Investition im Laufe der Zeit jedoch aus.
- Nicht alle Anwendungen können virtualisiert werden: Da einige Anwendungen noch nicht für virtuelle Umgebungen angepasst und optimiert wurden, müssen Sie möglicherweise weiterhin herkömmliche Serverkapazitäten vorhalten und ein hybrides Ökosystem einführen.
- Risiken durch VM-Wildwuchs: Von VM-Wildwuchs spricht man, wenn die Zahl der VMs die Verwaltungskapazität übersteigt. Unabhängig davon, ob Hardware-, Speicher-, Rechenleistungs- oder Netzwerkbeschränkungen die Ursache sind: Werden VMs ohne einen geeigneten Plan erstellt oder nicht angemessen verwaltet, können sie die Kapazität eines Servers erschöpfen.
- Fachkenntnisse und Erfahrung sind unverzichtbar: Der Betrieb virtueller Server erfordert Fachkräfte, die virtualisierte Umgebungen entwerfen, implementieren, bereitstellen und verwalten können. Cloud-Anbieter bemühen sich zwar, benutzerfreundliche Funktionen und Technologien bereitzustellen, doch Unternehmen, die Virtualisierung einsetzen, sind für einen reibungslosen Betrieb auf die Expertise ihrer IT-Mitarbeiter angewiesen.
10 Anwendungsfälle der Servervirtualisierung
Wie bei jeder Technologie können Unternehmen die Vorteile der Servervirtualisierung nur dann ausschöpfen, wenn sie die Technologie an ihren Geschäftszielen ausrichten. Bei Befolgung bewährter Verfahren kann Servervirtualisierung Unternehmen dabei helfen, reale Probleme zu lösen, Effizienzgewinne zu erzielen und Zielvorgaben zu erfüllen.
Hier sind zehn beliebte Anwendungsfälle für Servervirtualisierung.
1. Konsolidierung und Kosteneinsparungen
Der häufigste Anwendungsfall für Servervirtualisierung ist die Konsolidierung der Unternehmensinfrastruktur. Unternehmen möchten Ressourcen konsolidieren, um ihre Systeme besser zu verwalten, Kosten zu senken und die Leistung zu verbessern.
Darüber hinaus können Unternehmen durch die Konsolidierung der Infrastruktur ihre Systeme modernisieren und auf die neuesten Technologien zugreifen, während sie die Kosten für die Anschaffung und Verwaltung lokaler Ressourcen senken. Servervirtualisierung kann Unternehmen außerdem helfen, Kosten für Energie, Wartung, IT-Support und Lizenzen zu sparen.
2. Verfügbarkeit und Notfallwiederherstellung
VMs können live oder manuell migriert werden, wenn ein Server ausgefallen ist oder Leistungsprobleme hat. Dadurch werden Unternehmen vor den negativen Folgen von Ausfallzeiten und mangelnder Verfügbarkeit bewahrt.
Servervirtualisierung kann Unternehmen auch dabei helfen, ihre Fähigkeiten zur Notfallwiederherstellung zu verbessern. Virtuelle Kopien ihrer Produktionsserver können im Katastrophenfall schnell wiederhergestellt werden, wodurch Datenverluste begrenzt werden.
3. Testen und Entwicklung
Unternehmen benötigen kontrollierte Umgebungen, um Systeme, Software oder Anwendungen zu testen und zu entwickeln. Servervirtualisierung und VMs ermöglichen Entwicklern, zu arbeiten, ohne geschäftskritische Systeme zu beeinträchtigen, und stellen gleichzeitig sicher, dass neue Ressourcen wie geplant funktionieren. Dies kann die Zahl von Softwarefehlern und Schwachstellen reduzieren und Unternehmen zugleich Zeit und Geld sparen.
4. Anwendungsbereitstellung
Servervirtualisierung wird auch verwendet, um Anwendungen für Benutzer bereitzustellen, wobei VMs die Anwendungen hosten. Benutzer können über ihre eigenen Geräte auf die Apps zugreifen, indem sie sich remote mit den VMs verbinden. Dies kann Unternehmen helfen, die Flexibilität ihrer IT-Infrastruktur zu verbessern.
5. Zentralisierung
Unternehmen müssen Silos aufbrechen und Datenspeicherung sowie Analysen nutzen, um in einem datengetriebenen Zeitalter die Entscheidungsfindung zu unterstützen. Servervirtualisierung stellt Administratoren bessere Ressourcen für die Verwaltung von IT-Infrastruktur, Datenspeicherung und Business-Intelligence-Tools bereit. Sie kann Systeme und Daten zentralisieren, die Komplexität reduzieren und bei der Verwaltung wachsender Infrastrukturen und Systeme helfen.
6. Plattformübergreifende Unterstützung und Anwendungsentwicklung
Mithilfe der Servervirtualisierung können Entwickler außerdem verschiedene Betriebssysteme und Anwendungen auf demselben physischen Server ausführen und so Zeit und Geld sparen. Von der Entwicklung von Web- und Mobil-Apps bis zur Unterstützung von Altsystemen und vielfältigen Workloads setzen Unternehmen für plattformübergreifende Unterstützung auf Servervirtualisierung. Virtuelle Server und VMs beschleunigen die Anwendungsentwicklung.
Aus diesen abstrakten Anwendungsfällen können Unternehmen ihre Systeme für spezifischere Prozesse optimieren, die im modernen digitalen Zeitalter unverzichtbar geworden sind.
7. Big-Data-Analysen
Servervirtualisierung ermöglicht Big-Data-Analysen durch die Erstellung von Data Lakes, Data Marts und Data Warehouses, die später Analysen und prädiktive Auswertungen vorantreiben. Diese Technologien ermöglichen Unternehmen eine bessere Verwaltung ihrer Lieferketten, mehr Transparenz über kritische Geschäftsbereiche, Erkenntnisse über Chancen und Risiken sowie die Bearbeitung spezifischer Fragen wie Nachfrage und Angebot oder Vertrieb.
8. Data Governance und Compliance
Unternehmen müssen Vorschriften erfüllen und über starke Governance- und Compliance-Programme verfügen, um den Anforderungen einer zunehmend komplexen Regulierungslandschaft gerecht zu werden. Servervirtualisierung ermöglicht es Unternehmen, Compliance besser zu verwalten und Richtlinien zur Sicherung von Datenqualität, Datensicherheit und Datenschutz festzulegen.
9. Cybersicherheit
Datenvirtualisierung kann sensible Daten maskieren und sie so vor unbefugtem Zugriff schützen. Darüber hinaus stärkt Servervirtualisierung die Cybersicherheit durch eine verbesserte Isolation, verhindert Malware-Angriffe, reduziert die Angriffsfläche, erhöht die Transparenz und Bedrohungserkennung und unterstützt Wiederherstellungspläne.
10. Innovation
Durch Servervirtualisierung können Unternehmen auf die neuesten Technologien zugreifen, die von Cloud-Anbietern bereitgestellt werden, sie testen und einsetzen. Disruptive Technologien waren früher extrem teuer und nicht für alle Unternehmen zugänglich. Dank Cloud-Anbietern und Servervirtualisierung kann heute jedes Unternehmen die neuesten Funktionen wie KI, Bots, Betrugserkennungssoftware, Übersetzer, Machine-Learning-Modelle und mehr nutzen und sofort bereitstellen.
Die 3 führenden Anbieter von Servervirtualisierungssoftware
Da die Servervirtualisierung in Rechenzentren weltweit weiter wächst, sind viele Softwareanbieter zu Größen im Virtualisierungsmarkt geworden. Hier sind drei der beliebtesten und renommiertesten Virtualisierungsanbieter für 2023.
VMware
VMware ist Marktführer im Bereich der Servervirtualisierung und bietet mit seinem Flaggschiffprodukt vSphere. Der Anbieter bietet eine breite Palette von Produkten, darunter vSphere, vCenter und vSAN. Seine Produkte sind dafür bekannt, eine funktions- und leistungsreiche Suite für die Verwaltung, Absicherung und Optimierung virtualisierter Umgebungen bereitzustellen. VMware vSphere unterstützt mehrere Betriebssysteme, Anwendungen und Hardwarearchitekturen und kann in jeder Cloud-Umgebung eingesetzt werden. (Lesen Sie unseren ausführlichen Testbericht zu VMware vSphere.)
Microsoft
Microsofts Hyper-V (derzeit unter dem Namen Azure Virtual Machines) ist ein etablierter wichtiger Akteur auf dem Markt. Hyper-V unterstützt Betriebssysteme – darunter Linux – und bietet Funktionen wie Live-Migration, Failover-Clustering, Netzwerkvirtualisierung und Storage Spaces. Hyper-V ist besonders bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) beliebt. (Hier finden Sie unsere vollständige Übersicht zu Azure Virtual Machines.)
Citrix
Citrix ist ein weiterer führender Anbieter im Bereich der Servervirtualisierung. Sein Citrix Hypervisor-Produkt ermöglicht es Benutzern, VMs auf einem oder mehreren physischen Servern zu erstellen und zu verwalten. Citrix Hypervisor unterstützt mehrere Betriebssysteme, darunter Windows, und bietet Funktionen wie Live-Migration, Hochverfügbarkeit, dynamische Speichersteuerung und GPU-Virtualisierung. Citrix ist bei Entwicklern beliebt und für seine Sicherheitsfunktionen bekannt. (Hier finden Sie unseren ausführlichen Testbericht zu Citrix Hypervisor.)
Weitere führende Anbieter auf dem Markt sind:
Fazit: Die digitale Welt mit Servervirtualisierung antreiben
Die digitale Welt, wie wir sie kennen, ist nur dank Servervirtualisierung und virtuellen Maschinen möglich. Da Innovationen immer schneller voranschreiten und jeder Sektor digitalisiert wird, wird die Servervirtualisierung auch künftig Cloud-Umgebungen dominieren.
Von der App-Entwicklung über Compliance und Sicherheit, Business Intelligence und digitale Transformation bis hin zum Zugriff auf und der Bereitstellung disruptiver Technologien treibt die Servervirtualisierung Leistung und Skalierbarkeit voran und reduziert gleichzeitig Komplexität, Risiken und Kosten.
Bereit für den nächsten Schritt bei der Virtualisierung Ihrer Server? Hier ist unsere Liste der besten Servervirtualisierungssoftware für den Einstieg.