Was ist eine virtuelle Maschine?

Was ist eine virtuelle Maschine?

Eine virtuelle Maschine (VM) ist ein softwarebasierter Computer, der im Betriebssystem eines anderen Computers existiert und häufig zum Testen, Sichern von Daten oder zum Ausführen von SaaS-Anwendungen genutzt wird. Um die Funktionsweise von VMs zu verstehen, ist es wichtig, zunächst zu verstehen, wie Computersoftware und -hardware normalerweise von einem Betriebssystem integriert werden.

Was ist ein Betriebssystem?

Herkömmliche Computer bestehen aus physischer Hardware einschließlich Festplatten, Prozessorchips, RAM usw. Um diese Hardware nutzen zu können, benötigen Computer eine Software, die als Betriebssystem (Operating Sytem – OS) bezeichnet wird. Gängige Beispiele für Betriebssysteme sind Mac OSX, Microsoft Windows, Linux und Android.

Das Betriebssystem verwaltet die Hardware des Computers so, dass sie für den Nutzer brauchbar ist. Wenn der Nutzer zum Beispiel auf das Internet zugreifen möchte, weist das Betriebssystem die Netzwerkkarte an, die Verbindung herzustellen. Wenn der Nutzer eine Datei herunterladen möchte, partitioniert das Betriebssystem den Speicherplatz auf der Festplatte für diese Datei. Das Betriebssystem führt auch andere Software aus und verwaltet sie. So kann es beispielsweise einen Webbrowser ausführen und dem Browser genügend Arbeitsspeicher (RAM) zur Verfügung stellen, damit er reibungslos funktioniert.

Normalerweise existieren Betriebssysteme in einem physischen Computer im Verhältnis eins zu eins. Für jeden Rechner gibt es ein einziges Betriebssystem, das seine physischen Ressourcen verwaltet.

Können Sie zwei oder mehr Betriebssysteme auf einem Computer haben?

Es ist möglich, mehrere Betriebssysteme auf einem Computer auszuführen. Dies geschieht durch einen Prozess, der Virtualisierung genannt wird. Bei der Virtualisierung verhält sich eine Software so, als wäre sie ein eigenständiger Computer. Diese Software wird als virtuelle Maschine bezeichnet, die auch als „Gastcomputer“ bekannt ist. (Der Computer, auf dem die VM läuft, wird als „Host“ bezeichnet.) Der Gast verfügt über ein Betriebssystem sowie über seine eigene virtuelle Hardware.

„Virtuelle Hardware“ klingt vielleicht wie ein Widerspruch in sich. In Wirklichkeit ist die „Festplatte“ einer VM nur eine Datei auf der Festplatte des Host-Computers. Eine virtuelle Festplatte erfüllt jedoch die gleiche Funktion wie eine physische Festplatte.

Die Anzahl der VMs, die auf einem Host laufen können, ist nur durch die verfügbaren Ressourcen des Hosts begrenzt. Der Nutzer kann das Betriebssystem einer VM wie jedes andere Programm in einem Fenster oder im Vollbildmodus ausführen, sodass es aussieht und sich anfühlt wie ein echtes Host-Betriebssystem.

Wofür werden virtuelle Maschinen verwendet?

Häufige Anwendungsfälle für virtuelle Maschinen auf einzelnen Computern sind:

• Testen. – Oft möchten Softwareentwickler ihre Anwendungen in verschiedenen Umgebungen testen. Dazu können sie virtuelle Maschinen einsetzen, um ihre Anwendungen mit verschiedenen Betriebssystemen, aber auf demselben Computer auszuführen. Das ist einfacher und kostengünstiger als Tests auf mehreren physischen Maschinen.
• Ausführen von Software für andere Betriebssysteme. Obwohl es bestimmte Softwareanwendungen nur für eine Plattform gibt, kann eine VM Software ausführen, die für ein anderes Betriebssystem entwickelt wurde. Beispielsweise können Mac-Benutzer, die für Windows entwickelte Software nutzen möchten, eine Windows-VM auf ihrem Mac-Host ausführen.
• Veraltete Software ausführen. Manch ältere Software kann unter modernen Betriebssystemen nicht verwendet werden. Benutzer, die diese Anwendungen ausführen möchten, können ein altes Betriebssystem auf einer virtuellen Maschine aufsetzen.
• Browserisolierung – Bei der Browserisolierung wird die Aktivität des Webbrowsers vom restlichen Betriebssystem eines Computers „isoliert“, um zu verhindern, dass Schadsoftware die anderen Dateien und Programme des Computers beeinträchtigt. Einige Tools zur Browserisolierung ermöglichen diese Isolierung mit Hilfe von VMs – allerdings kann dieser Ansatz die Browseraktivität verlangsamen.

Wie werden virtuelle Maschinen beim Cloud-Computing verwendet?

Einige Cloud-Provider bieten ihren Kunden virtuelle Maschinen an. Diese virtuellen Maschinen befinden sich normalerweise auf leistungsstarken Servern, die als Host für mehrere VMs fungieren. Sie werden aus vielen Gründen eingesetzt, die mit einer lokal gehosteten VM nicht praktikabel wären. Dazu gehören:

• Ausführen von SaaS-Anwendungen – Software-as-a-Service, kurz SaaS, ist eine cloudbasierte Methode zur Bereitstellung von Software für Nutzer. Dabei wird eine Anwendung dem Nutzer über das Internet zur Verfügung gestellt und läuft nicht auf seinem Computer. Oft sind es virtuelle Maschinen in der Cloud, die die Berechnungen für SaaS-Anwendungen durchführen und sie den Nutzern zur Verfügung stellen. Wenn der Cloud-Provider über eine geografisch verteilte Netzwerk-Edge verfügt, wird die Anwendung näher am Nutzer ausgeführt, was zu einer höheren Performance führt.
• Datensicherung. Cloud-basierte VM-Dienste sind zur Datensicherung beliebt, da von überall auf die Daten zugegriffen werden kann. Darüber hinaus bieten Cloud-VMs eine bessere Redundanz, erfordern weniger Wartung und lassen sich im Allgemeinen besser skalieren als physische Rechenzentren. (Zum Beispiel ist es relativ einfach, ein zusätzliches Gigabyte Speicherplatz von einem Cloud-VM-Provider zu erwerben, als einen neuen lokalen Datenserver für dieses zusätzliche Gigabyte Daten aufzustellen.)
• Hosting-Dienste wie E-Mail- und Zugangsverwaltung. Das Hosting dieser Dienste in Cloud-VMs ist im Allgemeinen schneller und kostengünstiger, trägt zur Minimierung der Wartung bei und entlastet hinsichtlich Sicherheitsbedenken.
• Browserisolierung – Einige Tools zur Browserisolierung nutzen Cloud-VMs, um Web-Browsing-Aktivitäten auszuführen und den Nutzern sicheren Inhalt über eine sichere Internetverbindung zu liefern

Cloudflare und virtuelle Maschinen

Cloudflare hilft beim Schutz und der Verwaltung jeder Art von Cloudbereitstellung, einschließlich Cloud-VMs. SaaS-Anbieter können die Performance ihrer Anwendungen mit Cloudflare for SaaS verbessern, benutzerdefinierte Domains für Endnutzer schützen und vieles mehr.

Für Nutzer, die die Funktionalität der Ausführung von Code auf dem Edge ohne den Overhead virtueller Maschinen wünschen, bietet Cloudflare Workers eine serverlose Plattform, die Edge-Computing für Kunden auf vollständig skalierbare Weise bereitstellt und es Entwicklern ermöglicht, bestehende Anwendungen zu erweitern oder völlig neue Anwendungen zu erstellen, ohne die Infrastruktur zu konfigurieren oder zu warten.