Beherrschen Sie virtuelle Maschinen in einem Artikel

Viele der heutigen Spitzentechnologien wie Cloud Computing, Edge Computing und Microservices haben ihren Ursprung im Konzept der virtuellen Maschinen – der Verschiebung von Betriebssystemen und Softwareinstanzen Die zugrunde liegende physische Einheit ist vom Computer getrennt.

Was ist eine virtuelle Maschine?

Eine virtuelle Maschine bezieht sich auf ein vollständiges Computersystem mit vollständigen Hardwaresystemfunktionen, das durch Software simuliert wird und in einer vollständig isolierten Umgebung läuft. In einer virtuellen Maschine können ein oder mehrere Gäste auf einem einzelnen Host ausgeführt werden.

Die Ursprünge virtueller Maschinen lassen sich bis in die frühen 1960er Jahre zurückverfolgen. Jede virtuelle Maschine verfügt über ihr eigenes Betriebssystem, unabhängig von anderen virtuellen Maschinen, auch wenn diese sich auf demselben physischen Host befinden. Virtuelle Maschinen laufen typischerweise auf Servern, können aber auch auf Desktop-Systemen und sogar eingebetteten Plattformen laufen. Mehrere virtuelle Maschinen können die Ressourcen eines physischen Hosts gemeinsam nutzen, einschließlich CPU-Zyklen, Netzwerkbandbreite und Arbeitsspeicher.

Durch die Servervirtualisierung können Unternehmen die Rechenleistung ihrer physischen Server effektiver nutzen, die Anzahl der physischen Server reduzieren und Rechenzentrumskosten sparen .

Wie funktioniert eine virtuelle Maschine?

Generell gibt es zwei Arten von virtuellen Maschinen: virtuelle Programmmaschinen (die einzelne Programme trennen) und virtuelle Systemmaschinen (die das Betriebssystem und die Anwendungen vollständig vom physischen Computer trennen). Beispiele für virtuelle Programmmaschinen sind die Java Virtual Machine, .NET Framework und Parrot Virtual Machine.

Die virtuelle Maschine des Systems verlässt sich auf den Hypervisor als Mittelsmann, um Software Zugriff auf Hardwareressourcen zu gewähren. Der Hypervisor simuliert die CPU-, Speicher-, Festplatten-, Netzwerk- und andere Hardwareressourcen des Computers und erstellt einen Ressourcenpool, der einzelnen virtuellen Maschinen Ressourcen basierend auf ihren spezifischen Anforderungen zuweisen kann. Hypervisor kann mehrere isolierte virtuelle Hardwareplattformen unterstützen, sodass virtuelle Maschinen Linux- und Windows Server-Betriebssysteme auf demselben physischen Host ausführen können. Durchsuchen Sie außerdem das offizielle Konto des Programming Technology Circle und antworten Sie im Hintergrund auf „Geschenkpaket“, um ein Überraschungsgeschenkpaket zu erhalten.

Bekannte Player in diesem Bereich sind unter anderem VMware (ESX/ESXi), Intel/Linux Foundation (Xen), Oracle (MV Server für SPARC und Oracle VM Server für x86) und Microsoft (Hyper-V ).

Desktop-Computersysteme können auch virtuelle Maschinen nutzen. Mac-Benutzer betreiben beispielsweise virtuelle Windows-Systeme auf ihren Macs.

Welche Arten von Managementprogrammen gibt es?

Der Hypervisor ist für die Ressourcenverwaltung und die Ressourcenzuweisung an virtuelle Maschinen verantwortlich. Es kann auch planen und anpassen, wie Ressourcen zugewiesen werden, basierend auf der Konfiguration des Hypervisors und der virtuellen Maschinen, und kann Ressourcen neu zuweisen, wenn die Nachfrage schwankt. Die meisten Hypervisoren lassen sich in die folgenden zwei Kategorien einteilen:

Typ 1: Bare-Metal-Hypervisoren laufen direkt auf dem physischen Host und haben direkten Zugriff auf die Hardware. Diese Art von Hypervisor wird normalerweise auf Servern ausgeführt und ist im Allgemeinen effizienter und leistungsstärker als Hypervisoren vom Typ 2, was sie ideal für die Virtualisierung von Servern, Desktops und Anwendungen macht. Zu diesen Hypervisoren gehören Microsoft Hyper-V und VMware ESXi.

Typ2: Diese Art von Hypervisor wird manchmal auch als verwalteter Hypervisor bezeichnet. Er wird auf dem Host-Betriebssystem installiert und ist für die Verwaltung von Aufrufen an Hardwareressourcen verantwortlich, die normalerweise auf Endbenutzersystemen bereitgestellt werden. Zu diesen Hypervisoren gehören VMware Workstation und Oracle VirtualBox.

Welche Vorteile bieten virtuelle Maschinen?

Da die Software vom physischen Host getrennt ist, können Benutzer mehrere Betriebssysteme auf einer einzigen Hardware ausführen, was Unternehmen Zeit, Verwaltungskosten und physischen Platz spart. Virtuelle Maschinen können auch Legacy-Anwendungen unterstützen, wodurch die Notwendigkeit und die Kosten für die Migration von Legacy-Anwendungen auf neuere oder andere Betriebssysteme reduziert oder beseitigt werden.

Darüber hinaus können Entwickler virtuelle Maschinen nutzen, um Anwendungen in einer sicheren Sandbox-Umgebung zu testen. Entwickler, die wissen möchten, ob ihre Anwendungen auf einem neuen Betriebssystem laufen, können ihre Software mithilfe virtueller Maschinen testen, ohne im Vorfeld neue Hardware und Betriebssysteme kaufen zu müssen. Dies trägt auch zur Isolierung von Schadsoftware bei, da die Software innerhalb der virtuellen Maschine die Host-Maschine nicht manipulieren und Schadsoftware nicht verbreiten kann.

Was sind die Nachteile virtueller Maschinen?

Virtuelle Maschinen weisen auch einige Mängel auf. Das Ausführen mehrerer virtueller Maschinen auf einem einzigen physischen Host kann zu Leistungsschwankungen führen, insbesondere wenn die Infrastrukturanforderungen für eine bestimmte Anwendung nicht erfüllt sind. Dadurch sind sie in vielen Situationen auch weniger effizient als physische Computer.

Wenn außerdem der physische Server abstürzt, stürzen alle darauf ausgeführten Anwendungen ab.

Welche anderen Formen der Virtualisierung gibt es?

Der Erfolg virtueller Maschinen in der Servervirtualisierung hat zur Anwendung der Virtualisierung in vielen anderen Bereichen geführt, darunter Speicher, Netzwerke und Desktops.

Zu den Erkundungen der Netzwerkvirtualisierung gehören NaaS (Network as a Service) und NFV (Network Function Virtualization), die dedizierte Netzwerkausrüstung durch Standardserver ersetzen, um flexiblere und skalierbarere Dienste zu erreichen. Dies unterscheidet sich geringfügig von SDN (Software Defined Network), bei dem die Netzwerksteuerungsebene von der Weiterleitungsebene getrennt wird, um eine automatisiertere Netzwerkressourcenzuweisung und eine richtlinienbasierte Netzwerkressourcenverwaltung zu erreichen. VNFs (Virtual Network Functions) sind softwarebasierte Dienste, die in einer NFV-Umgebung ausgeführt werden können, einschließlich Routing, Firewall, Lastausgleich, WAN-Beschleunigung, Verschlüsselung und mehr.

Virtuelle Maschinen und Container

Das Wachstum virtueller Maschinen hat die Weiterentwicklung von Technologien wie Containern vorangetrieben und dieses Konzept einen Schritt weitergeführt. Container können eine einzelne Anwendung und ihre Abhängigkeiten virtualisieren. Container verursachen viel weniger Overhead als virtuelle Maschinen und enthalten nur Binärdateien, Bibliotheken und Anwendungen.

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Während einige Leute glauben, dass die Entwicklung von Containern virtuelle Maschinen töten könnte, verfügen virtuelle Maschinen über genügend Fähigkeiten und Vorteile, um die Technologie voranzutreiben. Virtuelle Maschinen spielen beispielsweise immer noch eine große Rolle, wenn es darum geht, mehrere Anwendungen gleichzeitig auszuführen oder herkömmliche Anwendungen auf älteren Betriebssystemen auszuführen.

Darüber hinaus denken einige Leute, dass Container weniger sicher sind als Hypervisoren, weil Container nur ein von Anwendungen gemeinsam genutztes Betriebssystem haben, während virtuelle Maschinen Anwendungen und Betriebssysteme isolieren können.

Gary Chen, Forschungsleiter der Software-Defined Computing Group von IDC, schrieb in IDCs „Global Virtual Machine Software Forecast 2019–2022“: „Der Markt für Virtual Machine Software ist sehr widerstandsfähig und wird weiter wachsen.“ Die nächsten fünf Jahre. Weiterhin positives Wachstum im Jahr 2018, auch wenn der Markt sehr ausgereift und kurz vor der Sättigung ist

virtuelle Maschinen, 5G und Edge Computing

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Virtuelle Maschinen gelten als Teil neuer Technologien wie 5G und Edge Computing. Beispielsweise suchen Anbieter virtueller Desktop-Infrastrukturen (VDI) wie Microsoft, VMware und Citrix nach Möglichkeiten, ihre VDI-Systeme auf die Arbeit von zu Hause aus zu erweitern, als Ergänzung zu einem hybriden Arbeitsansatz nach der Pandemie.

Mahadev Satyanarayanan, Professor für Informatik an der Carnegie Mellon University, sagte: „Mit VDI benötigen Sie eine extrem niedrige Latenz, da Sie Ihre Tastaturanschläge und Mausbewegungen grundsätzlich an einen entfernten Desktop senden. „ Im Jahr 2009 schrieb Satyanarayanan einen Artikel über die Verwendung virtueller Maschinen-basierter Clouds, um mobilen Geräten am Rande des Internets eine bessere Rechenleistung zu bieten, was die Entwicklung des Edge Computing voranbrachte.

In der drahtlosen 5G-Welt verwendet der Network-Slicing-Prozess SDN- und NFV-Technologien, um Netzwerkfunktionen auf virtuellen Maschinen auf virtuellen Servern zu installieren und so Dienste bereitzustellen, die früher nur auf proprietärer Hardware ausgeführt werden konnten.

Wie viele andere heute verwendete Technologien hätten sich diese neuen Innovationen ohne das vor Jahrzehnten eingeführte Konzept der ursprünglichen virtuellen Maschine nicht entwickelt.

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