Virtuelle Maschine

Was ist eine Virtuelle Maschine (VM)?

Eine virtuelle Maschine (VM) ist ein Programm, das ein Computersystem simuliert. Es sind virtuelle Computer, auf denen die gleichen Anwendungen wie auf einem “normalen” Computer ausgeführt werden können. Sie können dazu verwendet werden,

um mehrere Betriebssysteme oder Anwendungen gleichzeitig auf derselben Hardware auszuführen.
um isolierte Umgebungen für Entwicklungs- und Testzwecke anzulegen.

Wie funktioniert eine virtuelle Maschine?

Für die Verwendung einer VM muss die Software installiert werden. Dazu ist ein Hypervisor notwendig, der es ermöglicht, auf die physischen Ressourcen des Computers zuzugreifen. Der Hypervisor ist der Mittler zwischen Hardware und virtueller Maschine. Dieser weist Prozessorleistung, Arbeitsspeicher u. ä. zu. Metaphorisch gesprochen ist ein Hypervisor wie ein Haus, das mehrere Wohnungen beinhaltet. Jede Wohnung ist eine virtuelle Maschine und hat eigene Ressourcen wie Strom, Wasser und Heizung. Allerdings teilen sich die Wohnungen die Ressourcen. Der Hypervisor sorgt dafür, dass jede Wohnung die Ressourcen nutzen kann, die ihr zugewiesen wurden.

Übersicht, wie eine VM funktioniert: Beispiel Typ-1 Hypervisor

Arten von Hypervisoren

IBM beschreibt zwei Typen von Hypervisoren:

Typ-1 Hypervisoren
Ein Hypervisor des Typs 1 wird direkt auf der physischen Hardware des zugrunde liegenden Computers ausgeführt und interagiert direkt mit dessen CPU, Arbeitsspeicher und physischem Speicher. Aus diesem Grund werden Hypervisoren vom Typ 1 auch als Bare-Metal-Hypervisoren bezeichnet. Ein Typ-1-Hypervisor tritt an die Stelle des Host-Betriebssystems.
Typ-2 Hypervisoren
Ein Typ-2-Hypervisor läuft nicht direkt auf der zugrunde liegenden Hardware. Stattdessen wird er als Anwendung in einem Betriebssystem ausgeführt. Hypervisoren vom Typ 2 werden selten in serverbasierten Umgebungen eingesetzt. Stattdessen sind sie für einzelne PC-Benutzer geeignet, die mehrere Betriebssysteme ausführen müssen. Beispiele hierfür sind Ingenieure, Sicherheitsexperten, die Malware analysieren, und Geschäftsanwender, die Zugang zu Anwendungen benötigen, die nur auf anderen Softwareplattformen verfügbar sind.

Vorteile von Virtuellen Maschinen

Die Vorteile von VMs

Es können mehrere Betriebssysteme auf einer einzigen Hardware ausgeführt werden. Die Ressourcen des Rechners werden aufgeteilt.
VMs können dazu genutzt werden, ältere Software zu verwenden. Die Migration auf ein neues System kann dann ausbleiben (auch, wenn dies nicht best-practice ist)
In einer VM kann getestet werden, ob eine entwickelte Software für das jeweilige Betriebssystem und den zugewiesenen Ressourcen funktioniert.
Sicherheit: Wird auf die VM Schadcode eingeschleust, ist der Computer dahinter meist nicht betroffen.
In eigener Sache: Über eine VM stehen Entwickler_innen Remote Development Environments von Cloudomation auch offline zur Verfügung. Mehr dazu: Was sind Remote Development Environments?

Nachteile von Virtuellen Maschinen

Die Nachteile sind:

Leistungsbeeinträchtigung: Die Performance kann leiden. VMs müssen immer auf Hardwareressourcen zurückgreifen. Steht beispielsweise nicht genug RAM zur Verfügung, kann das zu Problemen führen. Wenn mehrere VMs betrieben werden, sind ebenfalls Leistungseinbußen einzelner VMs möglich.
Bei einem Ausfall des Rechners funktionieren auch die darauf laufenden VMs nicht mehr.