Infra & Netzwerk

Server-Virtualisierung

Overview

Bei der Server-Virtualisierung abstrahiert ein Hypervisor die physische Hardware und stellt sie mehreren virtuellen Maschinen (VMs) zur Verfügung. Jede VM hat ein eigenes Betriebssystem und verhält sich wie ein eigenständiger Server.

Typ-1-Hypervisoren laufen direkt auf der Hardware und sind im Rechenzentrum Standard. Verbreitet sind Microsoft Hyper-V, VMware vSphere mit ESXi und Proxmox VE, das den KVM-Hypervisor mit Linux-Containern (LXC) kombiniert. Typ-2-Hypervisoren laufen als Anwendung auf einem Betriebssystem und dienen eher für Tests.

Abgrenzung: Container (z. B. Docker) teilen sich den Kernel des Hostsystems und virtualisieren nur die Anwendungsumgebung. Desktop-Virtualisierung wie Azure Virtual Desktop stellt Arbeitsplätze bereit, Server-Virtualisierung die Server dahinter.

Seit der Übernahme von VMware durch Broadcom und der Umstellung auf Subscriptions prüfen viele Unternehmen einen Wechsel zu Hyper-V oder Proxmox VE (siehe Einträge Hyper-V und VMware vSphere).

How it works

Grundprinzip der Server-Virtualisierung:

  1. Der Hypervisor nutzt die Virtualisierungsfunktionen der CPU (Intel VT-x, AMD-V) und teilt Rechenzeit und Arbeitsspeicher auf die VMs auf.
  2. Virtuelle Festplatten liegen als Dateien (z. B. VHDX, VMDK) auf lokalem Speicher, einem SAN, NAS oder hyperkonvergenten Speicher.
  3. Virtuelle Switches verbinden die VMs untereinander und über die physischen Netzwerkkarten mit dem LAN, inklusive VLAN-Zuordnung.
  4. Mehrere Hosts bilden einen Cluster, der VMs bei Ausfall eines Hosts automatisch neu startet und sie per Live-Migration im laufenden Betrieb verschiebt.
  5. Eine Verwaltungsebene (z. B. Windows Admin Center, System Center VMM, vCenter, Proxmox-Weboberfläche) steuert Hosts und VMs zentral.

Backup-Software sichert VMs über Schnittstellen des Hypervisors als Ganzes, ohne Agent in jeder VM.

Benefits

  • Nutzt Hardware besser aus, weil viele Server mit geringer Last auf wenigen Hosts zusammenlaufen
  • Beschleunigt die Bereitstellung neuer Server von Tagen auf Minuten durch Vorlagen
  • Erlaubt Wartung ohne Ausfall, da VMs per Live-Migration auf andere Hosts wechseln
  • Vereinfacht Backup und Wiederherstellung, weil komplette VMs gesichert und auf anderer Hardware gestartet werden können

Practical example

Ein Verlag mit 120 Mitarbeitenden betreibt 18 physische Server unterschiedlichen Alters. Die IT konsolidiert sie auf drei Hosts in einem Failover-Cluster mit gemeinsamem Speicher, migriert die Systeme schrittweise als VMs und baut die Altgeräte ab. Stromverbrauch und Platzbedarf im Serverraum sinken deutlich, und Hardwaretausch geschieht künftig per Live-Migration während der Arbeitszeit.

Things to keep in mind

  • Hosts nach dem N+1-Prinzip dimensionieren, damit beim Ausfall eines Hosts alle VMs auf den übrigen Platz finden
  • Die Verwaltungsebene des Hypervisors in ein eigenes Management-Netz legen, wer sie übernimmt, kontrolliert alle VMs
  • Snapshots nur kurzfristig nutzen, sie ersetzen kein Backup und bremsen bei langer Laufzeit die Performance
  • Lizenzierung der Gastbetriebssysteme beachten, bei Windows Server bestimmt die Hostlizenz die Zahl der erlaubten VMs
  • Die Anforderungen des BSI-Bausteins SYS.1.5 Virtualisierung für Planung und Härtung nutzen

Conclusion

Server-Virtualisierung ist heute der Normalfall im Rechenzentrum und die Basis für flexible Bereitstellung und einfache Wiederherstellung. Die Wahl des Hypervisors ist durch die Lizenzänderungen bei VMware wieder eine echte Entscheidung, die Du nach Kosten, Know-how und Ökosystem treffen solltest.

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