Hypervisor: Typen, Funktionsweise und Anwendungsfälle

Stellen Sie sich vor, Sie könnten sich selbst klonen, um viele verschiedene Arbeitsaufgaben gleichzeitig zu erledigen. Sie könnten an einer Besprechung teilnehmen, E-Mails beantworten, an der neuen Anwendung Ihres Teams arbeiten und ein neues Teammitglied in derselben Stunde einarbeiten.

Klingt nach produktivitätsinspirierter Science-Fiction, nicht wahr? 

Menschen können sich noch nicht selbst replizieren, aber in der Informatik verwandeln Hypervisoren einen Computer in viele. Diese Hypervisoren schaffen die Bedingungen, damit mehrere virtuelle Maschinen gleichzeitig arbeiten können, wobei jede eine eigene Aufgabe erfüllt, ohne die anderen zu verlangsamen.

Unternehmen nutzen hyperkonvergente Infrastruktur (HCI)-Lösungen, um Server, Speicher und Netzwerke zu virtualisieren. HCI verwendet einen softwarezentrierten Ansatz, bei dem jedes Element als ein einziges System integriert und verwaltet wird, um Unternehmen mehr Flexibilität in der Infrastruktur zu bieten.

Wie funktionieren Hypervisoren? 

Hypervisoren extrahieren und verwalten die physische Hardware eines Computers, einschließlich seines Speichers, seiner Speicherung und seiner zentralen Verarbeitungseinheit (CPU). Sie ermöglichen dann die Ressourcenteilung, indem sie die Ressourcen auf viele virtuelle Maschinen verteilen. Jede arbeitet unabhängig von den anderen. Hypervisoren wenden Planungsalgorithmen und Speicherverwaltungstechniken an, um die Ressourcen des Host-Computers zuzuweisen und sicherzustellen, dass jede VM das hat, was sie für einen effizienten Betrieb benötigt.

Mit einem Wort, Hypervisoren schaffen einen Pool gemeinsamer Ressourcen, die unter virtuellen Maschinen verteilt werden, ohne dass sie sich gegenseitig stören. 

Hypervisoren im Kontext verstehen

Denken Sie darüber nach. Angenommen, Sarah, eine IT-Managerin eines wachsenden Technologieunternehmens, arbeitet unermüdlich daran, die globale Belegschaft ihres Unternehmens zu unterstützen. Das Unternehmen hat Mitarbeiter in verschiedenen Zeitzonen und Kontinenten in Nordamerika, Australien, Indien und Kanada. Das Technologieunternehmen hat sich zu vollständig remote Arbeit verpflichtet, und Sarah muss sicherstellen, dass das Team nahtlosen, sicheren und effizienten Zugang zu Unternehmensressourcen hat, um ihre Arbeit zu erledigen. 

Sarah identifiziert einen Hypervisor auf Unternehmensebene, den das Unternehmen nutzen kann, und beginnt, die Server zu konfigurieren, um das Beste aus ihnen in Bezug auf Leistung und Sicherheit herauszuholen. Sie installiert dann die Hypervisor-Software auf jedem Server, damit sie mehrere VMs gleichzeitig hosten können. Jede VM wird als eigenständiger Computer fungieren, ähnlich wie es funktionieren könnte, wenn das Technologieunternehmen ein physisches Büro hätte und jedes Teammitglied seine eigene Maschine am Schreibtisch hätte.

Sarah konfiguriert die VMs, um die Bedürfnisse der verschiedenen Abteilungen im Unternehmen zu erfüllen, von der Ingenieurabteilung bis zu den Business-Analysten und darüber hinaus. Das Ingenieurteam erhält VMs, die mit robusten Entwicklungsumgebungen für ihre Arbeitslasten ausgestattet sind. Die Business-Analysten erhalten VMs, die mit der Software vorinstalliert sind, die sie für effektive Datenanalysen benötigen. Sarah hat die VMs sorgfältig für die beste Ausführung und Sicherheit auf Abteilungsebene programmiert. 

Jetzt können sich die Mitarbeiter, egal wo sie arbeiten, in ihre virtuellen Arbeitsbereiche einloggen und auf das zugreifen, was sie benötigen. Dank zentralisierter Verwaltungsmöglichkeiten können Sarah und das IT-Team VMs aktualisieren und Patches bereitstellen, um die virtuelle Umgebung des Unternehmens zu sichern. Wenn das Unternehmen in den nächsten Monaten wächst, wird Sarah in der Lage sein, schnell neue VMs zu erstellen.

Arten von Hypervisoren: Typ 1 vs. Typ 2 

Es gibt zwei Arten von Hypervisoren: Typ 1 und Typ 2. Unternehmen sollten den besten für ihre Infrastruktur wählen und dabei auch Kosten, Wachstumsplanung und Geräteanforderungen berücksichtigen. 

Typ 1 Hypervisoren (Bare-Metal) 

Typ 1 Hypervisoren laufen direkt auf der Hardware des Host-Computers. Ein Benutzer installiert Virtualisierungssoftware auf der Hardware des Host-Computers, und dann erstellt die Software virtuelle Maschinen.

Diese effizienten Hypervisoren bieten eine hohe Leistung, da die Zwischenebene nicht existiert, und sie haben direkten Zugriff auf die Hardware-Ressourcen des Hosts. IT-Profis verwenden Typ 2 Hypervisoren in Rechenzentren, Unternehmensumgebungen und Cloud-Infrastrukturen, die hohe Leistung und umfassende Sicherheit erfordern.  

Typ 2 Hypervisoren (Hosted) 

Ein Typ 2 (auch als Hosted bekannt) Hypervisor läuft auf dem Betriebssystem (OS) des Host-Computers. Diese zusätzliche Schicht zwischen dem Host und der virtuellen Maschine – die Typ 1 nicht hat – kann Latenzprobleme verursachen.

IT-Profis und Einzelpersonen verwenden Typ 2 Hypervisoren in Entwicklungsumgebungen und auf Desktops mit weniger ressourcenintensiven Arbeitslasten als in Rechenzentren und Unternehmensumgebungen. Sie sind ideal, wenn Einfachheit und Bequemlichkeit wichtiger sind als rohe Leistung. 

Typ 1 vs. Typ 2 Hypervisoren im Vergleich 

Werfen Sie einen genaueren Blick auf die Unterschiede zwischen Typ 1 und Typ 2 Hypervisoren. 

Vorteile von Hypervisoren 

Unternehmen, die Hypervisoren verwenden, profitieren von mehreren Vorteilen, einschließlich der hier erläuterten.

Ressourcenoptimierung 

Hypervisoren ermöglichen es IT-Administratoren und Fachleuten, die verfügbaren Ressourcen ihres Host-Computers optimal zu nutzen, ohne zusätzliche Geräte kaufen zu müssen. Sie erzielen die beste Leistung aus ihrer verfügbaren Hardware und sparen Kosten, da sie nicht so viele physische Maschinen benötigen, um ihre Teams zu unterstützen. Stattdessen können sie Ressourcen wie CPU, Speicher und Speicherplatz dynamisch basierend auf den Bedürfnissen und der Größe ihres Teams zuweisen.

Skalierbarkeit und Flexibilität 

Unternehmen nutzen Hypervisoren, um ihre virtuellen Umgebungen zu skalieren, ohne separate Maschinen für verschiedene Arbeitslasten zu benötigen. Dies macht VMs zu einer guten Wahl für wachstumsstarke Unternehmen oder solche, die Flexibilität benötigen, um unterschiedlichen Arbeitslastanforderungen gerecht zu werden.

Verbesserte Sicherheit durch Isolation 

Da Hypervisoren isolierte Umgebungen für jede VM erzeugen, breitet sich ein Angriff oder Datenverletzung in einer Umgebung nicht auf die anderen oder den Host aus. Diese Konfiguration reduziert das Risiko von Cross-VM-Angriffen und weitreichenden Systemkompromittierungen.

Portabilität 

Portabilität bezieht sich auf die Übertragung von Software von einem System auf ein anderes. Hypervisoren schneiden hier gut ab, da sie Ressourcen von der physischen Maschine entkoppeln. Mit Hypervisoren können Teams Arbeitslasten schnell verschieben und Ressourcen über virtuelle Maschinen hinweg zuweisen, nahtlos von einer Maschine zur anderen wechseln.

Herausforderungen mit Hypervisoren 

Obwohl Hypervisoren Organisationen und IT-Teams zahlreiche Vorteile in Bezug auf Virtualisierung und Ressourcenoptimierung bieten, gibt es einige Herausforderungen, die zu beachten sind. 

Leistungsprobleme 

Virtualisierung hilft, die Ressourcen des Host-Computers zu optimieren, fügt jedoch eine Schicht zwischen der Hardware und dem Betriebssystem in Typ 1 Hypervisoren und mehrere Schichten für einen Typ 2 Hypervisor hinzu. Das Hinzufügen weiterer Schichten kann die Anwendungsleistung beeinträchtigen und die Netzwerklatenz erhöhen. 

Komplexität des Managements und Virtualisierungsausbreitung 

Hypervisoren vereinfachen die Erstellung und Verteilung neuer virtueller Maschinen, was Unternehmen bei der Einarbeitung neuer Teammitglieder helfen kann. Ohne ordnungsgemäße Bereitstellungs- und Governance-Praktiken für das VM-Lebenszyklusmanagement besteht jedoch das Risiko einer Virtualisierungsausbreitung – das unkontrollierte Wachstum virtueller Maschinen in einem Netzwerk. Wenn Administratoren VMs nicht mehr effektiv verwalten können, können Organisationen VMs möglicherweise nicht optimal nutzen oder sie ungenutzt lassen. 

Schlechtes Ressourcenmanagement 

Hypervisoren weisen Ressourcen wie CPU, Speicher und Speicherplatz mehreren VMs zu und verwalten sie, aber die Ressourcenzuweisung ist nicht immer perfekt. Wenn ein Hypervisor Ressourcen nicht ausreichend verteilt, um den Arbeitslastanforderungen gerecht zu werden, können einige VMs gut funktionieren, während andere möglicherweise schlecht abschneiden. Die Zuweisung von mehr Ressourcen, als physisch verfügbar sind, kann zu Instabilität und Leistungsproblemen führen. 

Überlegungen zur Auswahl eines Hypervisors 

Die Wahl des richtigen Hypervisors hängt von Ihrem Unternehmen und Ihrer aktuellen Infrastruktur ab. Einige zu berücksichtigende Faktoren sind die unten aufgeführten:

• Skalierbarkeit: Testen Sie als bewährte Praxis, wie effektiv ein Hypervisor CPU-, Speicher-, Speicher- und Netzwerkressourcen verteilt, wobei Lastverteilung und dynamische Zuweisung berücksichtigt werden. Die Skalierbarkeit eines Hypervisors ist entscheidend für Unternehmen, die ein schnelles Wachstum erwarten. Der richtige Hypervisor muss Ressourcen aufteilen, um Betriebsunterbrechungen und den Zugriff auf VMs zu vermeiden.
• Hardwareanforderungen: Wie sieht Ihre bestehende Hardware-Infrastruktur aus? Denken Sie darüber nach, wie gut der Hypervisor in Ihre IT-Infrastruktur und Netzwerkausrüstung integriert ist. Haben Sie spezielle Hardwareanforderungen? Einige Hypervisoren haben spezifische Hardwareanforderungen und bevorzugte Konfigurationen, daher sollten Sie sicherstellen, dass Ihre Infrastruktur mit dem Hypervisor funktioniert.
• Budgetanforderungen: Bewerten Sie die anfänglichen und wiederkehrenden Kosten des Hypervisors. Zusätzliche Gebühren könnten erweiterte Funktionen oder Unternehmensunterstützung für detaillierte Einrichtung und laufende Unterstützung umfassen, daher ist es wichtig, zusätzliche Gebühren in Ihre Budgetbewertung einzubeziehen. Denken Sie daran, dass einige Optionen langfristig günstiger erscheinen können, aber eine höhere anfängliche Einrichtungsgebühr erfordern könnten.
• Unterstützung und Community: In Bezug auf zusätzliche Kosten sollten Sie die verfügbaren Unterstützungsoptionen bei der Auswahl eines Hypervisors berücksichtigen und feststellen, ob Sie Unterstützung oder Community-Zugang benötigen. Benutzer-Communities können wertvoll sein, um Hypervisor-Probleme zu beheben, während Unternehmensunterstützung Unternehmen hilft, VM-Herausforderungen in Echtzeit schnell zu bewältigen. 

Hypervisoren vs. Container in der Virtualisierung

Hypervisoren und Container sind Technologien, die Teams zur Virtualisierung verwenden, aber sie dienen unterschiedlichen Zwecken. 

Organisationen und IT-Administratoren verwenden Hypervisoren, um virtuelle Maschinen zu erstellen, die es ihnen ermöglichen, Hardware zu abstrahieren und Ressourcen von einem Host auf mehrere VMs zu verteilen. 

Ein Container hingegen ist ein leichtgewichtiges und portables Softwarepaket, das die notwendigen Dateien und Dienste enthält, um eine Anwendung auf jedem Betriebssystem auszuführen. Sie ermöglichen es Anwendungen, unabhängig von einem Betriebssystem zu laufen.

Organisationen verwenden Hypervisoren und Container, um unterschiedliche Bedürfnisse zu erfüllen, aber beide sind in effizienten und schnellen IT-Architekturen von entscheidender Bedeutung. Hypervisoren lösen die Softwareumgebung von der physischen Hardware, um die Ressourcennutzung zu maximieren und Ressourcen effizient zuzuweisen. Container tun dasselbe für Anwendungen und spezifische Betriebssysteme, wodurch sie leicht übertragbar werden. 

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Hypervisoren bieten die kritische und notwendige Grundlage für die Virtualisierung, die zur Ressourcenoptimierung, Sicherheit und Portabilität im Bereich des modernen Computings führt. Bei der Auswahl eines Hypervisors sollten Sie Skalierbarkeitsanforderungen, Hardwareanforderungen, Budgets und Unterstützung berücksichtigen, um die beste Lösung für Sie und Ihr Team zu finden. 

Sind Sie noch unsicher, ob Sie virtuelle Maschinen betreiben möchten? Lesen Sie mehr über die Vorteile, Nachteile, Typen und Anwendungsfälle, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen.