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zusammenfassungen/Writerside/topics/02/BS/12_Virtualisierung.md
David Schirrmeister 73e1392286 update
2024-12-05 13:53:10 +01:00

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Virtualisierung

Technologie, die es ermöglicht mehrere virtuelle Instanzen auf einem einzigen
physischen System auszuführen

Spielt eine entscheidende Rolle bei der effizienten Nutzung von Ressourcen, der Erhöhung von
Flexibilität und Skalierbarkeit sowie der Verbesserung der Verfügbarkeit von Anwendungen und Daten

Vorteile der Virtualisierung

  • Ressourceneffizienz
    • mehrere VMs können auf einem physischen Server laufen
  • Isolation
    • VMs sind voneinander isoliert
      • verbessert Stabilität und Sicherheit
  • Snapshot- und Wiederherstellungsfunktion
  • Portabilität
    • VMs können auf verschiedenen physischen Servern verschoben und ausgeführt werden

Virtualisierungstypen

Hypervisor-basierte Virtualisierung

  • Hypervisor (~Virtual Machine Monitor)
    • wird direkt auf Hardware ausgeführt
      • ermöglicht Ausführung mehrerer Betriebssysteme als VMs

Typ 1 (Bare-Metal-Hypervisor)

  • direkte auf Hardware installiert
    • benötigt kein Host-Betriebssystem
  • bspw.: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V

Typ 2 (Hosted-Hypervisor)

  • Läuft auf Host-Betriebssystem
  • bspw: VMware Workstation, Oracle VirtualBox

Container-Virtualisierung

  • Container teilen sich Kernel des Host-Betriebssystems
    • bieten leichtgewichtige Möglichkeit Anwendungen zu isolieren und auszuführen

Partitionierung von VMs

  • Aufteilung einer physischen oder virtuellen Ressource in mehrere logische Einheiten (Partitionen)
  • image_248.png
    • können unterschiedliche Betriebssysteminstanzen/Anwendungen beherbergen
    • Vorteile u.a. Ressourcenisolierung, verbesserte Sicherheit, bessere Verwaltbarkeit

Hardware-Emulation

  • Nachbildung oder Simulation von Hardware auf einer anderen Hardware- oder Softwareplattform
    • Replikation von Hardware-Komponenten, Geräten oder ganzen Systemen auf einer virtuellen Ebene
  • image_249.png
  • Entwicklung neuer Hardware
    • Simulation von Hardware-Designs bevor tatsächliche Hardware erstellt wird
  • Fehlerbehebung und Debugging
    • Identifizierung von Fehlern in Hardware-Komponenten oder -Systemen
  • Testen von Software

Hardware-Emulator vs. Simulator

Emulator Simulator
Reproduziert Verhalten der tatsächlichen Hardware genau Ahmt Verhalten von Hardware nach
arbeitet auf niedriger Ebene, indem er Hardwarekomponenten genau nachbildet Arbeitet auf höherer Ebene, Konzentration auf Funktionalität statt exakter Nachbildung

Anwendungsvirtualisierung

  • Einzelne anwendung in virtueller Umgebung ausführen, die alle benötigten Komponenten bereitstellt
  • image_250.png
  • virtuelle Maschine befindet sich zwischen Anwendung und Betriebssystem
  • bspw.: Java Virtual Machine (JVM)

Betriebssystem-Virtualisierung

  • Container laufen unter ein und demselben BS-Kern
    • mehrere abgeschottete, identische Systemumgebungen
  • image_251.png
  • bei Start einer VM wird im Gegensatz kein zusätzliches BS gestartet
    • Erzeugung isolierte Laufzeitumgebung

Vollständige Virtualisierung

  • Hypervisor bietet einer VM eine komplette virtuelle PC-Umgebung inkl. eigenem BIOS
  • image_252.png
  • Gast-BS erhält eigene VM mit virtuellen Ressourcen
    • Prozessor(en)
    • Hauptspeicher
    • Laufwerke
    • Netzwerkkarten
    • etc.
  • Kern der Lösung ist Virtueller Maschinen-Monitor (VMM)
    • Aufgabe ist Zuweisung der Hardwareressourcen an VMs

Virtualisierungslösungen