Virtualisierung, auch für kleine Unternehmen sinnvoll

In der IT größerer Unternehmen nicht mehr wegzudenken: Server und Client Virtualisierung. Doch was ist das eigentlich? Was muss man beachten? Welche Vorteile ergeben sich daraus?

Betrachten wir dazu kurz die übliche Konfiguration eines Computers. Auf der Hardware, sprich der physischen Technik wie sie im Serverschrank oder als PC unter dem Tisch steht, ist eine Software installiert, die alle Komponenten ansteuert und die Anwender-Software verwaltet: das Betriebssystem. Ist dieser Computer als Server vorgesehen, laufen alle Dienste, welche er im Netzwerk anbieten soll, parallel auf diesem einen Betriebssystem.

Kommt es nun im laufenden Betrieb zu Störungen an dem Betriebssystem (zum Beispiel Updates oder Konfigurationsfehler), ist keiner der Dienste mehr verfügbar. Hat die Hardware einen Defekt, muss diese erst ersetzt werden, bis die Dienste wieder verfügbar sind. Beide Störungsfälle können z.T. mehrere Stunden oder gar Tage in Anspruch nehmen. Downtimes, die so für unternehmenskritische Ressourcen (zum Beispiel der Mail-Server) nicht tragbar sind.

Was ist nun Virtualisierung?

Grob gesprochen wird eine logische Metaebene geschaffen, die es erlaubt auf einer Hardware mehrere Betriebssysteme – genauer Betriebssystem-Instanzen bzw. Gastsysteme – auszuführen. Soll heißen, mehrere virtuelle Computer auf einem Physischen. Die Software, welche diese Ebene generiert, nennt sich Hypervisor.

Dabei gibt es 2 Methoden:

1. Der Hypervisor agiert zwischen der Hardware und den Betriebsystem-Instanzen.

Man spricht hier von Bare Metal Hypervisor bzw. Type 1 Hypervisor. Vorteile dieser Methode sind: Geschwindigkeit/Performance. Nachteile sind: Kosten der Software sowie erweiterte IT-Kenntnisse notwendig.

2. Der Hypervisor agiert zwischen einem vorhandenen Betriebssystem und den Betriebssystem-Instanzen.

Hier spricht man von einem Type 2 Hypervisor. Vorteile sind die geringen Kosten (oft kostenfrei) und die vergleichsweise einfache Einrichtung. Nachteilig sind jedoch die geringere Performance und die mangelnde Flexibilität der Konfiguration.

Im Unternehmensumfeld kommt praktisch nur der Typ 1 vor, so dass ich mich hier auf diesen beschränken möchte. Mit diesen ist es nun also möglich auf einem physischen Server mehrere virtuelle Serverinstanzen auszuführen.

Was muss man dabei beachten?

Das Prinzip der Betriebssystem-Virtualisierung: Ein Hypervisor managed mehrere virtuelle Computer auf einem physischen System

Jedes Betriebssystem benötigt inkl. seiner Dienste bestimmte Ressourcen. Diese sind Prozessorleistung, Arbeitsspeicher und Festplattenkapazität. Sollen nun mehrere auf einer Maschine betrieben werden, so muss diese den Ressourcenhunger aller Gastsysteme kumuliert abdecken.

Nun benötigen die Gastsysteme nicht immer alle Ressourcen unmittelbar und nutzen auch oft gleiche Ressourcen (z.B. Betriebssystem-Dateien). Moderne Hypervisor können Ressourcen wie zum Beispiel den Arbeitsspeicher dynamisch verteilen, je nach Last.

Auch beherrschen sie Datendeduplizierung: Nutzen Gäste zum Großteil die gleichen Dateien, speichert der Hypervisor die Daten nur einmal, kann sie aber in mehreren Gastsystemen gleichzeitig anbieten, was z.T. immens Festplattenspeicher spart. Auch die Größe der virtuellen Datenträger, welche die Gastsysteme nutzen, ist dynamisch anpassbar (sog. Thin Provisioning).

Welche Vorteile ergeben sich aus Virtualisierung?

Trennt man (weil man es ja nun kann) jeden Serverdienst von all den anderen durch eigene (dedizierte) virtuelle Serverinstanzen, so beeinflussen sich Störungen nicht gegenseitig. Ein Fehler legt also nicht mehr das gesamte System lahm. Auch lastet der klassische Fall nie die ganze Hardware aus, oft dümpelt diese vor sich hin und verbraucht unnütz Strom. Schlimmer noch: Hat man mehrere Serversysteme im Einsatz so addieren sich die Ineffizienzen Ihrer Auslastung.

Da Virtualisierung voll skalierbar ist, wird die Hardware, auf der die Gastsysteme ausgeführt werden, optimal ausgelastet. Damit verringert sich der Energiebedarf, die Geräuschemissionen, der Kühlungsbedarf und nicht zuletzt auch die Anschaffungskosten für die Hardware, welche ihre IT-Anforderungen stemmen soll.

Doch es gibt noch weitere Vorteile

Verknüpft man mehrere physische Computer über deren installierte Hypervisor, können sich diese ihre Aufgaben teilen und im Störungs- oder Wartungsfall ohne Umschaltzeiten sogar komplett den Dienst eines Partners übernehmen. Dieses Zusammenschalten nennt sich Clustern. Erst durch Clustern kann man echte Hochverfügbarkeit erreichen, ein entscheidender Faktor für systemkritische Infrastrukturen. Clustern kann man auch ohne Virtualisierung, jedoch mit einem deutlichen höheren Kosten- und Arbeitsaufwand.

Auch ist zu beachten, dass virtuelle Computer lediglich Software, das heißt Daten sind. Diese kann man bekanntlich speichern. Hier bedeutet das: Gastsysteme können einem Versionierungsprozess unterworfen werden, punktgenau gesichert und zurückgespielt werden (Backups einer kompletten virtuellen Maschine inkl. ihres Betriebszustandes), von einem (kompatiblen) Hypervisor zum anderen migriert werden sogar im laufenden Betrieb (sog. Live Migration) und letztendlich auch kopiert d.h. geklont werden.

Es ist hieran schon zu erkennen, dass es viele Anwendungsfälle für Virtualisierung gibt. Unabhängig von der Unternehmensgröße lassen sich dadurch die Kosten für Hardware reduzieren und bei korrektem Einsatz die IT-Sicherheit (speziell die Verfügbarkeit der Daten und Dienste sowie Backups) drastisch erhöhen.

Haben wir Ihr Interesse für das Thema geweckt? Haben Sie Fragen, wie auch Sie Virtualisierung in Ihrer IT einsetzen können? Das Team der kreITiv GmbH berät Sie gern.