Virtuelle Maschine (VM): Warum und wann benötigen Sie eine?

Virtuelle Maschinen ermöglichen es Ihnen, ein Betriebssystem in einem App-Fenster auf Ihrem Desktop auszuführen und als vollständiges und unabhängiges Gerät zu arbeiten. Sie können sie verwenden, um verschiedene Betriebssysteme kennenzulernen, Anwendungen auszuführen, die Ihr Hauptbetriebssystem nicht ausführen kann, und Apps in einer sicheren und virtualisierten Umgebung auszuprobieren.

Das gesamte Konzept einer virtuellen Maschine besteht darin, ein Gerät bereitzustellen, das Ressourcen vom realen Host an unsere virtuelle Umgebung verteilt. Die Zuteilung der Ressourcen richtet sich nach den Bedürfnissen des Benutzers, sodass bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der CPU, des RAM oder der Speicherkapazität, die unserer virtuellen Maschine zugewiesen wird, festgelegt werden können. Virtuelle Maschinen verwenden Virtualisierungstechnologie.

Was ist Virtualisierungstechnologie?

Virtualisierung ist die Methode, eine oder mehrere virtuelle Instanzen auf einem anderen Computer auszuführen. Das Konzept wurde erstmals in den 1960er Jahren vorgestellt, als Systementwickler nach Möglichkeiten suchten, Systemressourcen innerhalb eines Großrechners logisch auf verschiedene Anwendungen aufzuteilen. Die „Cloud“ ist ein Beispiel dafür, wie Virtualisierung die Ressourcennutzung und Rechenkapazität steigern kann. Da es Ressourcen verteilt, ist es sehr kostengünstig.

Bis zur Einführung der Virtualisierung musste ein Bediener, der zwei Betriebssysteme wie Windows und Linux ausführen wollte, zwei separate Betriebssysteme verwalten und zwischen ihnen wechseln. Es könnte immer nur einer verwendet werden und würde die maximale Kapazität der Hardware beanspruchen.

Die verschiedenen Arten der Virtualisierung

Mit der Virtualisierungstechnologie können Sie ein System mit einer Vielzahl virtueller Einstellungen gemeinsam nutzen. Virtualisierungs-Frameworks verwenden spezielle Software, um effizient eine isolierte virtuelle Umgebung aufzubauen, in der verschiedene Betriebssysteme arbeiten und jeder virtuellen Instanz separate Ressourcen zugewiesen werden.

Heutzutage können alle Teile eines herkömmlichen Rechenzentrums oder einer IT-Infrastruktur mit diesen verschiedenen Formen der Virtualisierung virtualisiert werden:

• Server Virtualisierung
  Durch die Servervirtualisierung können Rechenressourcen effektiver genutzt werden. Es ermöglicht einem Computer, mehrere Betriebssysteme gleichzeitig auszuführen. Dabei werden virtuelle Kopien von Computern und Betriebssystemen (virtuelle Maschinen) erstellt und auf einem einzigen, zentralen, physischen Server konsolidiert.

• Betriebssystemvirtualisierung
  Durch Betriebssystem- oder Softwarevirtualisierung entsteht ein Computersystem mit Hardware, das die Ausführung eines oder mehrerer Gastbetriebssysteme auf einem physischen Hostcomputer ermöglicht. Beispielsweise wird das Android-Betriebssystem auf einem Host-Computer ausgeführt, der nativ das Microsoft Windows-Betriebssystem verwendet und dieselbe Hardware verwendet wie der Host-Computer. Eine häufig verwendete Technologie für die Betriebssystemvirtualisierung ist ein Emulator. Eine detaillierte Übersicht über Emulatoren finden Sie in unserem Artikel über Leichteste Android-Emulatoren für PC.

• Datenvirtualisierung
  Datenvirtualisierungstechnologien werden vor mehreren Datenquellen positioniert und ermöglichen deren Ausführung als eine einzige Quelle, wodurch die erforderlichen Daten in einem bestimmten Format zum richtigen Zeitpunkt für jede Anwendung oder jeden Benutzer bereitgestellt werden. Zu den Vorteilen gehören verbesserte Effizienz und Geschwindigkeit, Lastausgleich und geringere Kosten.
• Virtualisierung von Netzwerkfunktionen
  Durch die Netzwerkvirtualisierung entstehen mehrere Subnetzwerke im selben physischen Netzwerk. Außerdem wird die verfügbare Bandbreite in mehrere separate Netzwerke aufgeteilt, die jeweils in Echtzeit auf Server und Computer verteilt werden können. Zu den Vorteilen gehören eine verbesserte Zuverlässigkeit, Netzwerkgeschwindigkeit, Stabilität und eine verbesserte Überwachung der Datennutzung.
• Desktop-Virtualisierung
  Desktop-Virtualisierung ermöglicht es dem zentralen Administrator (oder einer automatisierten Verwaltungssoftware), simulierte Desktop-Umgebungen auf Hunderten von physischen Computern gleichzeitig bereitzustellen. Im Gegensatz zu typischen Desktop-Umgebungen, die physisch auf jedem Computer installiert, konfiguriert und geändert werden, ermöglicht die Desktop-Virtualisierung Administratoren die Durchführung umfangreicher Konfigurationen, Upgrades und Sicherheitstests auf allen virtuellen Desktops.

Was ist der Unterschied zwischen VDI und RDP?

VDI und RDS sind alternative Desktop-Virtualisierungs- und Remote-Desktop-Technologien. Als Basis nutzt RDS das Remote Desktop Protocol oder RDP. Beide bieten hohe Leistung und Sicherheit sowie Vielseitigkeit für die Remote-Arbeit, jeweils mit ihren Unterschieden und Gemeinsamkeiten, Stärken und Einschränkungen.

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Wie funktionieren virtuelle Maschinen?

Die virtuelle Maschine läuft als Prozess, beispielsweise wie ein Anwendungsfenster, äquivalent zu jeder anderen Anwendung auf dem physischen Computer. Zu den Hauptdateien, aus denen eine VM besteht, gehören a Protokolldatei, ein NVRAM-Einstellungsdatei, A virtuelle Festplattendatei, und a Konfigurationsdatei.

Möglicherweise laufen auf Ihrem Hostrechner mehrere virtuelle Maschinen, und die darauf laufenden Betriebssysteme werden Gäste genannt. Da das Gastbetriebssystem vom übergeordneten und einem anderen Gastbetriebssystem getrennt ist, wirken sich alle daran vorgenommenen Änderungen nicht auf den übergeordneten Computer oder andere VMs aus.

Was ist ein Hypervisor?

Eine virtuelle Maschine kann nicht direkt mit einer physischen Maschine kommunizieren. A "Hypervisor„ ist eine leichtgewichtige Softwareschicht, die zur Koordination zwischen ihr und der zugrunde liegenden physischen Hardware benötigt wird. Ein Hypervisor wird verwendet, um eine tatsächliche VM von der Cloud-Umgebung zu trennen. Er stellt den Gastbetriebssystemen normalerweise eine virtuelle Betriebsplattform zur Verfügung und steuert die Implementierung der Gastbetriebssysteme.

Zusätzlich zur undurchdringlichen virtuellen Grenze zwischen mehreren Betriebssystemen kann der Hypervisor die Hardwarekomponenten der herkömmlichen Maschinen simulieren. Auf virtualisierte Kopien von Hardwareressourcen wie Prozessor, Eingabe/Ausgabe, Speicher und anderen kann in Ihrem Hypervisor zugegriffen werden. Da der Hypervisor jedes simulierte Gerät von den anderen trennen kann, kann die virtuelle Umgebung mehrere Hypervisoren mit einer ständig wachsenden Anzahl virtueller Maschinen enthalten.

2 Arten von Hypervisoren

Es gibt zwei Haupttypen von Hypervisoren, die für die Virtualisierung verwendet werden können:

• Typ 1: Bare-Metal-Hypervisoren (virtuelle Prozessmaschinen)
  Der Bare-Metal-Hypervisor arbeitet direkt auf der Host-Hardware. Es überwacht und verwaltet das Gastbetriebssystem. Bare-Metal-Hypervisoren werden häufig in Geschäftsumgebungen eingesetzt, da sie die übermäßige Zuweisung physischer Ressourcen erleichtern. Mit diesem Hypervisortyp können wir einer Gruppe virtueller Maschinen zusätzliche Ressourcen zuweisen.

• Typ 2: Gehostete Hypervisoren (virtuelle Systemmaschinen)
  Der gehostete Hypervisor würde auf einem physischen Hostserver innerhalb des Betriebssystems laufen. Deshalb werden sie auch „Hosted Hypervisor“ genannt. Der größte Unterschied zwischen Hypervisoren vom Typ 1 und Typ 2 besteht darin, dass Typ 1 auf Hardware läuft und Typ 2 innerhalb des Betriebssystems.

Digitale Maschinen benötigen keine einzigartige, Hypervisor-spezifische Hardware. Allerdings erfordert die Virtualisierung mehr Bandbreite, Speicher und Rechenleistung als ein herkömmlicher Server oder Computer, wenn auf demselben Gerät mehrere virtuelle Maschinen gehostet werden.

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Welche Vorteile bietet die Verwendung einer virtuellen Maschine?

Seit zehn Jahren sind virtuelle Maschinen ein zentraler Bestandteil von Cloud-ComputingDadurch können Tausende verschiedener Arten von Software und Workloads effizient betrieben und skaliert werden.

1- Eine vom Rest des Systems getrennte Umgebung

Eine virtuelle Maschine bietet eine vom Rest des Systems getrennte Umgebung, sodass alles, was innerhalb einer VM ausgeführt wird, nicht mit allem anderen in Konflikt gerät, das auf der Host-Hardware ausgeführt wird. Da VMs unabhängig sind, sind sie eine bequeme Möglichkeit, neue Anwendungen zu testen oder eine Produktionsumgebung einzurichten. Sie können auch eine Einzweck-VM ausführen, um einen bestimmten Vorgang zu unterstützen.

2- Sie können einen neuen Desktop testen

Mit einer virtuellen Maschine können Sie ein neues Betriebssystem auf Ihrem Desktop testen, ohne Ihr Hauptbetriebssystem zu ändern. Digitale Computer sind auch für Malware-Forscher nützlich, die häufig neue Maschinen zum Testen schädlicher Software verwenden. Darüber hinaus hilft Ihnen die Verwendung einer virtuellen Browsing-Maschine beim Zugriff auf Websites, ohne Angst vor einer Infektion haben zu müssen.

3- Eine gute Wahl für Geschäftsentwickler

Eine virtuelle Maschine ist eine perfekte Möglichkeit, Geschäftsentwicklern zu helfen, die VM-Vorlagen mit den richtigen Einstellungen für Softwareentwicklungs- und Testprozesse konfigurieren können. Sie erstellen VMs für bestimmte Aufgaben, beispielsweise statische Softwaretests.

4- Die Flexibilität der virtuellen Maschine

Im Hinblick auf die Flexibilität würde die Virtualisierung die schnelle Implementierung verschiedener Arten virtueller Maschinen ermöglichen. Sie können alle hinsichtlich Betriebssystem, Ressourcenmanagement und anderen Faktoren angepasst werden. Die meisten Hypervisor-Anbieter ermöglichen Ihnen auch die Erstellung einzigartiger Vorlagen, die einfach per Knopfdruck implementiert werden können.

5- Einfache Übertragung und Migration in einem Netzwerk

Virtuelle Maschinen können bei Bedarf zwischen physischen Computern im Netzwerk migriert werden. Dies ermöglicht die Umverteilung von Arbeitslasten auf Server mit zusätzlichen Verarbeitungsressourcen. VMs können auch zwischen Vor-Ort- und Cloud-Umgebungen wechseln, was sie ideal für Hybrid-Cloud-basierte Dienste macht, bei denen Sie Verarbeitungsressourcen zwischen dem Rechenzentrum und einem Cloud-Dienstanbieter teilen.

6- Virtuelle Maschinen sind kostengünstig

Die ständigen Kosten für Hardware-Updates können in jedem Unternehmen teuer werden. Obwohl für virtuelle Maschinen möglicherweise noch Geräte und Softwarelizenzen erforderlich sind, sind sie eine kostengünstige Alternative. Dies liegt daran, dass die Ressourcennutzung durch VMs stärker reguliert und strukturierter sein kann als bei Multi-Hardware-basierten Systemen.

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Welche Nachteile hat die Verwendung einer virtuellen Maschine?

Auf der anderen Seite, Virtuelle Maschinen können weniger effizient sein als dedizierte Server, da sie möglicherweise nicht direkt auf die Hardware zugreifen. Mit anderen Worten: Sie verfügen nicht über eigene Hardware und müssen daher mit einem übergeordneten Betriebssystem interagieren, was die Hardware-Reaktion verlangsamen kann.

1- VMs verbrauchen die Systemressourcen

Virtuelle Maschinen beanspruchen eine beträchtliche Menge an Systemressourcen vom Host, insbesondere wenn Sie mehrere VMs betreiben. Darüber hinaus könnten der Host und alle anderen VMs abstürzen, wenn die Ressourcenzuteilung nicht richtig eingerichtet ist.

2- Es ist keine gute Wahl für Videospielspieler

Anspruchsvolle Spiele oder andere Anwendungen, die viel Grafik- und Rechenleistung benötigen, funktionieren auf virtuellen Maschinen nicht wirklich gut. Daher sind VMs nicht die beste Möglichkeit, Windows-PC-Spiele unter Linux oder macOS zu spielen, es sei denn, das Spiel ist alt oder grafisch nicht anspruchsvoll.

3- Möglicherweise ist hoher Lagerraum erforderlich

Das Einrichten mehrerer virtueller Maschinen kann einen hohen Speicherplatzbedarf Ihres physischen Servers beanspruchen. Insbesondere wenn Ihre virtuelle Umgebung mehrere VMs ansammelt, sollten Sie auf Ihre Kennzahlen zur Ressourcenerschöpfung achten. Es ist wichtig zu erkennen, dass Ressourcenmanagement der wichtigste Weg ist, um eine sichere und risikofreie virtuelle Umgebung zu gewährleisten. Sobald Sie in der Lage sind, Probleme im Zusammenhang mit der Ressourcennutzung der VM zu minimieren, sind Sie auf dem Weg zu einem nachhaltigen virtuellen Maschinensystem.

Virtuelle Maschine vs. Container

Container sind ein weiterer Teil der virtuellen Welt, basieren jedoch nicht auf Hypervisor-Software. Im Wesentlichen ist ein Container ein virtuelles Betriebssystem ohne die virtuellen Hardwarekomponenten einer vollständigen virtuellen Maschine.

Container können innerhalb Ihrer virtuellen Maschinen betrieben werden und sind innerhalb eines Hypervisors vorhanden, aber sie sind nur ein Teil einer VM. Container können hilfreich sein, wenn Sie mehrere Programme auf demselben Betriebssystem ausführen müssen, ohne mehrere Betriebssysteme zu verwenden.

Der entscheidender Vorteil von Containern ist, dass sie weniger Ausfallzeiten haben als VMs. Container umfassen nur Binärdateien, Bibliotheken und andere notwendige Komponenten sowie die Anwendung. Container auf demselben Host führen denselben Betriebssystemkernel aus, wodurch sie leichtgewichtig und daher schnell und portabel sind.

Dadurch können Container schneller booten, die Serverkapazität optimieren und die Bereitstellung von Anwendungen erleichtern. Container erfreuen sich großer Beliebtheit in Bereichen wie Webservern, DevOps-Tests, Microservices und der Optimierung der Anzahl der Apps, die pro Knoten installiert werden können.

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Virtuelle Maschine vs. VPS

Virtual Private Server (VPS) nutzt Virtualisierungstechnologie, um einen physischen Server in virtuelle Container zu unterteilen, die jeweils als physisch separate Server fungieren. Jeder VPS gewährt dem Benutzer Root-Zugriff und volle Kontrolle, einschließlich der Möglichkeit, Vorgänge zu starten und zu beenden sowie den VPS selbst zu stoppen und neu zu starten.

Virtual Machine im Cloud-Dienst nutzt auch Virtualisierung, um den Server virtuellen Containern zuzuweisen. Auf dieser Ebene gibt es keinen Unterschied zwischen VPS und VM, da sie dieselbe Virtualisierungstechnologie verwenden.

Der Hauptunterschied zwischen VPS-Hosting und VM-Hosting besteht darin, wie Daten verwaltet werden und wie physische Server und virtuelle Container gehandhabt werden. Beim VPS-Hosting befinden sich VPS-Container auf einem eigenständigen Server mit einer eigenen Sammlung von Festplatten, normalerweise in einem RAID-Array für mehr Effizienz.

Anwendungen für virtuelle Maschinen

Es stehen mehrere beliebte VM-Anwendungen zur Auswahl. Hier ist ein kurzer Blick darauf Die besten Softwareoptionen für virtuelle Maschinen, aber schauen Sie sich unbedingt unseren detaillierten Leitfaden für eine fachmännische Vergleichsanalyse an.

• VirtualBox
• KVM mit Qemu
• VMware-Workstation
• Xen
• Citrix Hypervisor

Abschluss

Obwohl sowohl Container als auch VMs ihre Vor- und Nachteile haben, hängt die richtige Option für Ihr Unternehmen von den aktuellen Projektanforderungen ab. Beide können jedoch ideale Optionen für eine kostengünstigere Datenverarbeitung sein.

Vereinfacht gesagt sind VMs eine kostengünstigere Lösung, die dabei hilft, den gesamten Workflow des Systems besser und kostengünstiger zu verwalten und Ressourcen effizienter zwischen einzelnen Maschinen zu verteilen.

Es ist eine hervorragende Umgebung zum Evaluieren anderer Betriebssysteme, einschließlich Betaversionen, zum Offenlegen vireninfizierter Daten, zum Erstellen von Backups für Betriebssysteme und zum Ausführen von Software oder Anwendungen auf Betriebssystemen, für die sie ursprünglich nicht vorgesehen waren.

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