Professionelle Server-Virtualisierungslösungen, wie VMware ESXi, haben inzwischen bemerkenswerte Fähigkeiten. Komplexe Netzwerke nachzubilden, Einfrieren des Zustands eines Servers mittels eines Mausklicks, Migration im laufenden Betrieb und nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit, sind einige davon. Kein Wunder, dass es in vielen Firmen längst an der Tagesordnung ist, Anwendungsserver virtuell zu betreiben.

Ein paar Details zur Virtualisierung

Unter Virtualisierung versteht man in diesem Zusammenhang die Nachbildung von Hardwareplattformen durch Software. Je nach Art der Virtualisierung, kann es sich auch um eine Abstraktion der physikalischen Hardware vor dem virtuellen System handeln. Die Software teilt dem Gastsystem reale Ressourcen zu. Die für die Abstraktionsebene zuständige Software wird Hypervisor genannt.

Man unterscheidet grob in zwei Varianten der Virtualisierung:

-Vollständige Virtualisierung: Hierbei wird die Hardware komplett durch Software nachgebildet. Vorteilhaft ist, dass beispielsweise auf einem X86-System abweichende Prozessorplattformen wie ARM verwendet werden können, etwa um Software zu testen. Nachteilig ist, dass diese Methode sehr langsam ist.

-Paravirtualisierung mit oder ohne Hardwareunterstützung: In der ersten Variante werden die Gastsysteme angepasst und verwenden, nach Zuteilung durch den Hypervisor, die physikalische Hardware des Hostrechners. Dies bringt Geschwindigkeitsvorteile. In der zweiten Variante müssen die Prozessoren für die Virtualisierung optimiert sein. Moderne Prozessoren haben diese Funktionalität in der Regel. Bei Intel heißt die Technik VT-X, bei AMD nennt sie sich AMD-V.

Zudem werden Hypervisoren in zwei Typen kategorisiert:

-Typ 1-Hypervisor: Diese laden ein rudimentäres Betriebssystem mit dem Hypervisor. Eine Bedienung ist über die Kommandozeile oder ein Webinterface von einem entfernten Rechner möglich.

-Typ 2-Hypervisor: Das Wirtssystem ist ein vollständiges Betriebssystem. Der Hypervisor wird von diesem geladen und kann wie eine Software bedient werden.

VMWare ESXi ist ein Typ-1-Hypervisor und verwendet Paravirtualisierung mit Hardwareunterstützung.

Einzelheiten zu VMWare ESXi

VWMware stellte den ESXi-Server erstmals 2001 vor. In der Anfangszeit bot der Virtualisierungsspezialist parallel den ESX-Server an, bei dem es sich um die umfassendere Lösung handelte. Die Weiterentwicklung von ESX wurde inzwischen eingestellt. VMWare ESXi ist Bestandteil der Virtualisierungsplattform vSphere. Weitere Bestandteile sind beispielsweise der vCenter Server zur Verwaltung von VMWare ESXi und das vCenter zur Automatisierung der Verwaltung von virtuellen Maschinen. ESXi verhält sich nach der Installation wie ein rudimentäres Linux-System. Auf einer textbasierten Eingabemaske lässt sich beispielsweise das Netzwerk konfigurieren.

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Die eigentliche Administration erfolgt später von einem entfernten Rechner, mit der Software vSphere Client. Dort hat der Administrator die Möglichkeit, virtuelle Maschinen anzulegen und zu verwalten. Zudem ist es möglich, Netzwerke inklusive virtueller Komponenten, wie Switche und Router, einzurichten. Speicher kann auch extern eingebunden werden, etwa per iSCSI.

Für die virtuellen Maschinen können detaillierte Einstellung für die zur Verfügung stehende Hardware gemacht werden. Es ist möglich, Vorlagen für bestimmte virtuelle Maschinen anzulegen. Hieraus kann ein virtuelles System in sehr kurzer Zeit erstellt werden.

Die virtualisierten Systeme sind zudem einfach zu exportieren, etwa zur Sicherung oder zur Migration. Sinnvoll ist die Snapshot-Funktion, mit der Systeme eingefroren werden. So können Änderungen, beispielsweise zu Testzwecken, auf eine temporäre Festplatte (Delta) geschrieben werden. Später kann entschieden werden, ob zu einem Snapshot zurückgesprungen oder das Delta übernommen werden soll.

Hardware, etwa Lizenz-Dongles, dürfen sowohl am ESXi-Server zur Verfügung gestellt werden, als auch an durchgereichten USB-Schnittstellen aufrufender Rechner. Es werden verschiedene Ausführungen des aktuellen vSphere mit der Versionsnummer 6 angeboten. Einige hiervon sind:

-vSphere Hypervisor: Ist die kostenlose, im Funktionsumfang eingeschränkte, Version. Diese kann nur auf einem physikalischen Server mit einem Prozessorkern verwendet werden.

-vSphere Essentials: Ist die kleinste kostenpflichtige Variante. Sie darf auf drei physikalischen Servern betrieben werden. Zudem ist ein zentrales Management möglich.

-vSphere Standard: Sieht keine Beschränkungen bei der Anzahl von Servern vor. Die Anzahl der virtuellen Kerne pro Gast ist aus 128 begrenzt. Sie bietet zudem Features wie die Migration von Systemen im laufenden Betrieb.

-vSphere Platinum: Ist das Spitzenprodukt. Es beinhaltet unter anderem zusätzliche Sicherheitsmodule von Drittanbietern und Netzwerk-Monitoring.

Anwendungsgebiete und Vorteile von VMware ESXi

Gebräuchlich ist VMWare ESXi im Bereich der Server-Virtualisierung (vServer). Im Firmenumfeld werden so beispielsweise Server nach Anwendungszweck getrennt. Zudem können kurzfristig Spezialrechner, wie Workstations bereitgestellt werden.

Vorteilhaft ist die Skalierbarkeit. Hardwareressourcen sind kurzfristig an die Anforderungen anpassbar. Eine Ausfallsicherheit ist durch den Umstand gegeben, dass die Vorlagen eines Systems in sehr kurzer Zeit auf neue Hardware migriert werden können.

Wird VMware ESXi bei einem Hosting-Anbieter auf einem gemieteten Server betrieben, ist es sogar möglich, Kosten zu sparen. Man zahlt dort in der Regel nur die tatsächlich verwendeten Ressourcen.

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Alternativen

Insbesondere zur Virtualisierung von Servern gibt es einige Alternativen zu VMWare ESXi. Microsoft bietet mit Hyper-V ein ähnliches System auf kommerzieller Basis an. Dieses gibt es als Typ-1-Hypervisor und, beispielsweise in Windows Server 2019 und Windows 10 Enterprise eingebunden, als Typ-2-Hypervisor.

Eine auf KVM/QEMU basierende Lösung ist der PROXMOX-Server. Hierbei handelt es sich um ein kostenloses Linux-Server-Betriebssystem. Im OpenSource-Bereich ist der von der Universität Cambridge entwickelte Hypervisor XEN eine weitere Alternative.

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