Intel-CPUs

Die Grundlagen der Virtualisierung

02. März 2011
Virtualisierung ist aus dem modernen Firmenumfeld nicht mehr wegzudenken. In diesem Beitrag beleuchten wir die Grundlagen und Unterschiede der verschiedenen Virtualisierungsarten am Beispiel von Intel-Prozessoren.

Der Begriff VirtualisierungVirtualisierung umfasst im IT-Bereich unterschiedliche Techniken. Im Prinzip geht es darum, die Software, etwa ein Betriebssystem oder einzelne Anwendungen, von der Hardware abzukoppeln. Das bedeutet nicht, dass die Hardware unwichtig wird, im Gegenteil: Aktuelle Chipsätze und Prozessoren sind auf eine Virtualisierung ausgelegt und unterstützen die Technik mit zusätzlichen Funktionen. Alles zu Virtualisierung auf CIO.de

Größte Verbreitung hat die Virtualisierung im Server-Umfeld, dort kommt sie zum Einsatz, um ein akutes Problem zu lösen: Da moderne Server-Systeme oftmals zu leistungsfähig sind, um nur einzelne Server zu betrieben, liegt ein Großteil der Ressourcen brach. Mit der Virtualisierung ist es möglich, mehrere, voneinander komplett getrennte Server auf der gleichen Hardware zu installieren und diese unabhängig voneinander arbeiten zu lassen. So werden die zur Verfügung stehenden Ressourcen optimal zwischen den verschiedenen Systemen aufgeteilt. Positiver Nebeneffekt: Firmen benötigen insgesamt weniger Server oder können die frei gewordenen Kapazitäten im Datacenter für andere Aufgeben nutzen.

Das Problem älterer Systeme wird klar, wenn man sich die Virtualisierung als Schichtenmodell ansieht: Ganz unten ist dabei die physikalische Hardware zu finden, also Komponenten wie Prozessoren, Sub-Systeme für die Anbindung von Speichermedien, die Netzwerkkomponenten oder Arbeitsspeicher. Ursprünglich setzten die Betriebssysteme direkt darauf auf, konnten also Aufgaben ohne Umweg an die Hardware weiterleiten. Nun schiebt sich mit der Virtualisierung eine weitere Schicht zwischen Hardware und Software, durch die sämtliche Anfragen geleitet werden müssen. Diese zusätzliche Ebene zwischen Betriebssystem und Hardware wird häufig als Virtual Machine Manager oder einfacher VMM bezeichnet. Vor allem wenn mehrere Gast-Systeme auf einem physikalischen Host arbeiten, kann das zu einem enormen zusätzlichen Rechenaufwand führen, einem Overhead, der unnötig Ressourcen belegt.

Die Lösung für dieses Problem liegt in einer weiteren Schicht, der Intel Virtualisations-Technologie, kurz Intel VT. Mit Hilfe dieser Techniken kann der Overhead durch den Virtual Machine Manager minimiert werden, da dieser nicht mehr jede Instruktion selbst bearbeiten muss, das übernimmt zum Großteil Intels VT. Muss der VMM dennoch eingreifen, greift Intel VT unterstützend ein, um die Übergaben zwischen VMM und dem Gastsystem zu beschleunigen und zusätzlich gegen Störungen - und somit Datenverlust - abzusichern.