Ein Virtueller Server ist definiert als eine virtuelle Maschine (VM), die von einer speziellen Software auf einem physischen Server erstellt wird. Ein Virtueller Server nutzt die Ressourcen eines physischen Servers gemeinsam mit weiteren Virtuellen Servern. Die auch als VPS (Virtual Private Server) bezeichnete virtuelle Maschine stellt den Benutzern die gleichen Serverfunktionen wie ein dedizierter Server zur Verfügung.

Die Funktionsweise virtueller Server

Ein Virtueller Server ist eine Computerdatei, die meist als Image bezeichnet wird und sich wie ein realer Computer verhält. Die VM läuft wie jedes andere Programm in einem Fenster und bietet dem Endbenutzer auf einer virtuellen Maschine das gleiche Erlebnis wie auf einem physischen Server.

Die virtuelle Maschine ist vom Rest des Systems getrennt, was bedeutet, dass die Software in einer virtuellen Maschine den Computer selbst nicht manipulieren kann. Dies bietet eine ideale Umgebung zum Testen anderer Betriebssysteme oder den Zugriff auf vireninfizierte Daten. Virtuelle Server ermöglichen das Erstellen von Betriebssystemsicherungen und das Ausführen von Software oder Anwendungen auf Betriebssystemen, für die sie ursprünglich nicht vorgesehen waren.

Mehrere Virtuelle Server können gleichzeitig auf demselben physischen Computer ausgeführt werden. Bei Servern laufen die verschiedenen Betriebssysteme nebeneinander mit einer als Hypervisor bezeichneten Software. Desktop-Computer verwenden normalerweise ein Betriebssystem, um die anderen Betriebssysteme in ihren Programmfenstern auszuführen.

Jede virtuelle Maschine stellt ihre eigene virtuelle Hardware bereit, einschließlich CPUs, Arbeitsspeicher, Festplatten, Netzwerkschnittstellen und anderen Geräten. Die virtuelle Hardware wird dann der realen Hardware auf der physischen Maschine zugeordnet. Dies spart Kosten, da der Bedarf an physischen Hardwaresystemen zusammen mit den damit verbundenen Wartungskosten sowie der Strom- und Kühlungsbedarf reduziert wird.

Die Arten der Server-Virtualisierung

Es gibt drei Möglichkeiten, virtuelle Server zu erstellen: vollständige Virtualisierung, Paravirtualisierung und Virtualisierung auf Betriebssystemebene. Sie alle haben einige gemeinsame Merkmale. Der physische Server wird als Host bezeichnet. Die virtuellen Server werden als Gäste bezeichnet. Die virtuellen Server verhalten sich wie physische Maschinen. Jedes System verwendet einen anderen Ansatz, um physische Serverressourcen den Anforderungen virtueller Server zuzuweisen.

Die vollständige Virtualisierung

Bei der vollständigen Virtualisierung wird eine spezielle Art von Software verwendet, die als Hypervisor bezeichnet wird. Der Hypervisor interagiert direkt mit der CPU und dem Festplattenspeicher des physischen Servers. Es dient als Plattform für die Betriebssysteme der virtuellen Server. Der Hypervisor hält jeden virtuellen Server vollständig unabhängig von den anderen virtuellen Servern, die auf dem physischen Computer ausgeführt werden. Jeder Gastserver läuft auf einem eigenen Betriebssystem – User können sogar einen Gast unter Linux und einen anderen unter Windows ausführen.

Der Hypervisor überwacht die Ressourcen des physischen Servers. Wenn virtuelle Server Anwendungen ausführen, leitet der Hypervisor Ressourcen von der physischen Maschine an den entsprechenden virtuellen Server weiter. Hypervisoren haben ihre eigenen Verarbeitungsanforderungen, was bedeutet, dass der physische Server Verarbeitungsleistung und Ressourcen für die Ausführung der Hypervisoranwendung reservieren muss. Dies kann die allgemeine Serverleistung beeinträchtigen und Anwendungen verlangsamen.

Die Paravirtualisierung

Im Gegensatz zur vollständigen Virtualisierungstechnik kennen sich die Gastserver in einem Paravirtualisierungssystem gegenseitig. Ein Para-Virtualisierungs-Hypervisor benötigt für die Verwaltung der Gastbetriebssysteme weniger Rechenleistung, da jedes Betriebssystem bereits die Anforderungen kennt, die die anderen Betriebssysteme an den physischen Server stellen. Das gesamte System arbeitet als zusammenhängende Einheit.

Die Virtualisierung auf Betriebssystemebene

Bei einem Virtualisierungsansatz auf Betriebssystemebene wird kein Hypervisor verwendet. Stattdessen ist die Virtualisierungsfunktion Teil des Host-Betriebssystems, das alle Funktionen eines vollständig virtualisierten Hypervisors ausführt.

Die größte Einschränkung dieses Ansatzes besteht darin, dass auf allen Gastservern dasselbe Betriebssystem ausgeführt werden muss. Jeder virtuelle Server bleibt zwar unabhängig von allen anderen, Nutzer können jedoch keine Betriebssysteme miteinander kombinieren. Da alle Gastbetriebssysteme gleich sein müssen, spricht man von einer homogenen Umgebung.

Weitere Artikel im Blog der Biteno GmbH zum Thema Server und Virtualisierung

• Was ist ein Mailserver?
• Was ist ein Webserver?
• Was bedeutet managed Server?
• Virtuelle Server von der Biteno GmbH

Anwendung virtueller Server

Virtuelle Server werden zum Betrieb einer Website oder eines Onlineshops genutzt, sind aber nicht auf diese Anwendungen beschränkt. Datenbank- und E-Mail-Services, Webapplikationen und Groupware-Services sind ebenfalls Einsatzgebiete der VPS. Im Cloud-Computing ermöglichen sie eine schnelle Skalierung bei einem erhöhten Ressourcenbedarf und die nutzungsabhängige Abrechnung der in Anspruch genommenen Hardware-Ressource.

Vor- und Nachteile virtueller Server

Durch die Verwendung virtueller Server ergeben sich verschiedene Vorteile. Die Hardware-Ressourcen werden vollständig genutzt. Durch die Verwendung der Virtualisierung werden Server in mehrere virtuelle Server aufgeteilt, von denen jeder unabhängig ist und unterschiedliche Betriebssysteme für verschiedene Anwendungen installiert.

Untersuchungen haben gezeigt, dass es kostengünstiger ist, wenige, gut ausgelastete Server zu betreiben und zu managen als viele Server, die im Durchschnitt zu weniger als 15 % ausgelastet sind. Die Servervirtualisierung ermöglicht es, Server zu konsolidieren und so die vorhandene Hardware besser zu nutzen.

Die Betriebskosten werden reduziert. Nach der Integration der Virtualisierungsplattform führt diese Technologie zu erheblichen Einsparungen, einschließlich des Server-Energieverbrauchs, des Platzbedarfs und des Energieverbrauchs der Klimaanlagen. Gleichzeitig sinkt die Anzahl der physischen Server, was die Wartung und den Betrieb des gesamten Hardwaresystems einfacher macht.

Verbesserte Sicherheit

Virtuelle Server führen zu einer Verbesserung der Sicherheit des Gesamtsystems. Ohne zusätzliche Investitionen in Hardware kann die virtuelle Plattform einige Anwendungsmodi wie Lastausgleich und Hot-Standby-System bereitstellen. Dadurch steigt die Sicherheit und Kontinuität aller Anwendungssysteme in erheblichem Maße.

Virtuelle Server verbessern die Systemflexibilität. Je nach den unterschiedlichen Anforderungen von Anwendungssystemen können Administratoren mithilfe der Virtualisierungsserverplattform den Ressourcenzustand des virtuellen Servers anpassen.

Ein virtueller Server kann die Migration zwischen physischen Servern innerhalb weniger Sekunden durchführen, und die Anwendung wird nicht unterbrochen. Der Vorteil der Virtualisierungsplattform ist unabhängig von physischer Hardware.

Kontinuität der Anwendung

Unabhängig davon, ob der Server beschädigt ist oder zur Wartung ausfällt, kann der virtuelle Server dynamisch verschoben werden, um die Kontinuität der Anwendung zu gewährleisten. Cloud-Anbieter wie Google Cloud oder Amazon Web Services nutzen diesen Vorteil und migrieren den VPS bei Hardwareproblemen auf einen anderen physikalischen Server. Das bedeutet, dass die VM in der Regel nur für kurze Zeit nicht erreichbar ist. Im Gegensatz dazu kann ein dedizierter Server bei Hardwaredefekten gegebenenfalls für mehrere Stunden ausfallen.

Durch den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Virtueller Server auf einem physischen Server kann es bei einer hohen Auslastung jeder virtuellen Maschine zu einer instabilen Leistung der einzeln Server kommen. Generell sind Virtuelle Server beim Zugriff auf die Hardware nicht so effizient wie ein physischer Server.

Daher kann es zu kleinen Leistungseinbußen kommen, wenn mehrere Virtuelle Server versuchen, gleichzeitig auf die Ressourcen des physischen Servers zuzugreifen. Wird der Basisserver neu gestartet, müssen alle auf diesem Server laufende VM ebenfalls neu gestartet werden. Dies ist jedoch nur selten erforderlich, das die VPS vorher auf andere Server verschoben werden können.