Virtualisierung als Standardmuster

Virtualisierung als Unternehmenskonzept ist fast so alt wie die geschäftliche Datenverarbeitung selbst. Der Wert der Abstraktion der Datenverarbeitung von der reinen Hardware wurde sehr früh erkannt, und fast sobald Computer die Leistung besaßen, den Abstraktionsprozess zu bewältigen, begann die Arbeit an der Umsetzung der Virtualisierung, wie wir sie heute kennen.

Die frühesten allgemein anerkannten Arbeiten zur Virtualisierung begannen 1964 mit den Entwicklern des Betriebssystems IBM CP-40 für den Großrechner IBM System/360. Dies war der erste echte Vorstoß in die kommerzielle Virtualisierung, und der Code und Entwurf dieser frühen Virtualisierungsplattform haben sich bis heute in die IBM-VM-Plattform fortentwickelt, die seit 1972 ununterbrochen als Virtualisierungsschicht für die IBM-Großrechnerfamilien über die Jahrzehnte hinweg eingesetzt wird. Seit IBM die Virtualisierung erstmals einführte, haben wir gesehen, wie Unternehmenssysteme dieses Muster der Hardwareabstraktion nahezu universell übernommen haben. Viele Großrechnersysteme, Minicomputer und Großrechner, wechselten in den 1970er Jahren zur Virtualisierung, wobei die Mehrheit aller übrigen Unternehmenssysteme dies in den 1980er und 1990er Jahren tat, sobald ihnen die Leistung und Technologie zur Verfügung standen.

Die einzige nennenswerte Ausnahme bei der Virtualisierung in der Unternehmensdatenverarbeitung war die Intel-IA32-Plattform (auch x86 genannt), der die fortgeschrittenen Hardwareressourcen fehlten, die für eine wirksame Virtualisierung erforderlich sind, bis zum Aufkommen der erweiterten 64-Bit-Plattform AMD64 – und selbst dann nur mit spezifischer neuer Technologie. Sobald diese eingeführt war, stand dieselbe leistungsstarke, hochsichere Virtualisierung auf ganzer Linie auf allen wichtigen Plattformen für die geschäftliche Datenverarbeitung zur Verfügung.

Da kostengünstigen x86-Plattformen bis Mitte der 2000er Jahre eine nennenswerte Virtualisierung fehlte (abgesehen von im Allgemeinen leistungsschwacher Software-Virtualisierung und leistungsstarken Paravirtualisierungsplattformen für Nischenanwendungen), blieb die Virtualisierung für die überwiegende Mehrheit kleiner und mittlerer Unternehmen nahezu vollständig außer Betracht. Dies hat dazu geführt, dass viele, die sich dem KMU-Bereich verschrieben haben, sich nicht bewusst sind, dass die Virtualisierung ein gut etablierter, ausgereifter Technologiekomplex ist, der sich längst als De-facto-Muster für die geschäftliche Server-Datenverarbeitung durchgesetzt hat. Der Einsatz von Hardwareabstraktion ist in der Unternehmensdatenverarbeitung nahezu allgegenwärtig, wobei viele der größten und stabilsten Plattformen keine Option – zumindest keine offiziell unterstützte Option – für den Betrieb von Systemen „auf blankem Blech“ (bare metal) bieten.

Es gibt bestimmte Nischen, in denen es nicht ratsam ist, die Hardwareabstraktion durch Virtualisierung zu vermeiden, doch diese sind äußerst selten, insbesondere im KMU-Markt. Zu den typischen Systemen, die nicht virtualisiert werden sollten, gehören latenzempfindliche Systeme (wie etwa Handelsplattformen mit geringer Latenz) und mehrserverübergreifende, gebündelte Arbeitslasten wie HPC-Rechencluster, bei denen das vorrangige Ziel die Leistung über Stabilität und Zweckmäßigkeit ist. Keines von beiden ist im KMU-Umfeld verbreitet.

Virtualisierung bietet viele Vorteile. Häufig wird im KMU-Bereich, wo Virtualisierung weniger erwartet wird, angenommen, dass das Ziel der Virtualisierung die Konsolidierung sei, bei der massive Kosteneinsparungen im großen Maßstab erzielt werden können, oder dass sie neue Möglichkeiten zur Bereitstellung von Hochverfügbarkeit eröffne. Beides sind großartige Optionen, die bestimmten Organisationen und Situationen helfen können, doch keine von beiden ist die grundlegende Rechtfertigung für die Virtualisierung. Wir können bei Bedarf auch auf andere Weise konsolidieren und Hochverfügbarkeit erreichen. Die Virtualisierung bietet uns lediglich eine große Bandbreite an Optionen in diesen spezifischen Bereichen.

Viele der Anwendungen der Virtualisierung sind Nebenprodukte des Ökosystems, etwa eine mögliche Senkung der Lizenzkosten. Diese Art von Vorteilen sind keine inhärenten Vorteile der Virtualisierung, existieren aber und dürfen bei einer Bewertung in der Praxis nicht übersehen werden. Nicht alle Vorteile treffen auf alle Hypervisoren oder Virtualisierungsplattformen zu, doch nahezu alle treffen auf ganzer Linie zu. Hardwareabstraktion ist ein Konzept, keine Implementierung, sodass die Art und Weise ihrer Nutzung variiert. Konzeptionell ist das Abstrahieren von Hardware – sei es auf der Speicherebene, der Rechenebene usw. – sehr wichtig, da es die Verwaltung erleichtert, die Zuverlässigkeit verbessert und die Entwicklung beschleunigt.

Hier sind einige der Vorteile der Virtualisierung. Es ist wichtig anzumerken, dass abgesehen von bestimmten Aspekten wie Konsolidierung und Hochverfügbarkeit nahezu alle dieser Vorteile nicht nur für die Virtualisierung auf einem einzelnen Hardwareknoten gelten, sondern auch für eine einzelne Arbeitslast auf diesem Knoten.

1. Geringerer menschlicher Aufwand und geringere Auswirkungen im Zusammenhang mit Hardwareänderungen, -ausfällen, -modifikationen, -erweiterungen usw.
2. Speicherkapselung für einen vereinfachten Sicherungs-/Wiederherstellungsprozess, selbst bei unterschiedlichen Hardwarezielen
3. Snapshots des gesamten Systems zum Schutz beim Änderungsmanagement
4. Einfache Archivierung bei Außerbetriebnahme oder Stilllegung
5. Bessere Überwachungsmöglichkeiten, einschließlich der Hinzufügung von Out-of-Band-Management selbst auf Hardwareplattformen, die dies nativ nicht bieten
6. Hardwareunabhängigkeit sorgt für keine Bindung an einen Anbieter, da die Betriebssysteme den Hypervisor für die Hardware halten und nicht die Hardware selbst
7. Einfache Segmentierung von Arbeitslasten
8. Einfache Konsolidierung unter Beibehaltung der Segmentierung von Arbeitslasten
9. Erheblich verbesserte Ressourcennutzung
10. Hardwareabstraktion schafft eine deutlich realisierte Gelegenheit zur Verbesserung von Systemleistung und -stabilität bei gleichzeitiger Verringerung der Anforderungen an das Betriebssystem und die Treiberentwickler für Client-Betriebssysteme
11. Vereinfachte Bereitstellung neuer und unterschiedlicher Arbeitslasten
12. Einfacher Übergang von Einzelplattform- zu Mehrplattform-Hosting-Umgebungen, die anschließend die Hinzufügung von Optionen wie Cloud-Bereitstellungen oder Hochverfügbarkeitsplattformsystemen ermöglichen
13. Neuverteilung von Arbeitslasten, um eine einfache physische Skalierung zu ermöglichen

In den heutigen Datenverarbeitungsumgebungen sollten serverseitige Arbeitslasten aus diesen Gründen durchgängig virtualisiert werden. Die Vorteile der Virtualisierung sind enorm, während die Nachteile gering und unbedeutend sind. Die beiden gängigen Szenarien, in denen Virtualisierung nach wie vor vermieden werden muss, sind Situationen, in denen es spezielle Hardware gibt, die direkt auf dem Server verwendet werden muss (dies ist heute sehr selten geworden, kommt aber von Zeit zu Zeit noch vor), sowie Systeme mit extrem geringer Latenz, bei denen Latenzen im Submillisekundenbereich entscheidend sind. Letzteres ist nur in extrem spezialisierten geschäftlichen Situationen verbreitet, etwa bei Handelssystemen für Investitionen mit geringer Latenz. Systeme mit diesen Anforderungen weisen zudem unglaubliche Anforderungen an Vernetzung und geografische Lage auf, etwa Infiniband mit geringer Latenz und Glasfaseranbindung zum Handelsparkett über eine Entfernung von weniger als acht Kilometern.

Manche werden einwenden, dass Hochleistungsrechencluster keine Virtualisierung verwenden, doch dies ist eine Grauzone, da jede Form von Clustering tatsächlich eine Form der Virtualisierung ist. Es handelt sich lediglich um eine Virtualisierung auf der Ebene eines „Supersystems“ statt streng auf der Systemebene.

Man kann mit Sicherheit davon ausgehen, dass Sie in jedem Szenario, in dem Sie sich befinden könnten und in dem Sie keine Virtualisierung verwenden sollten, dies ohne den geringsten Zweifel erkennen und empirisch nachweisen können werden, warum Virtualisierung entweder physisch oder praktisch unmöglich ist. In allen anderen Fällen gilt: virtualisieren. Virtualisieren Sie, wenn Sie nur einen einzigen physischen Server, eine einzige physische Arbeitslast und nur einen Benutzer haben. Virtualisieren Sie, wenn Sie ein Fortune-100-Unternehmen mit den anspruchsvollsten Arbeitslasten sind. Und virtualisieren Sie, wenn Sie irgendwo dazwischen liegen. Die Größe ist bei der Virtualisierung kein Faktor; wir virtualisieren aus dem Wunsch heraus, sowohl heute als auch in Zukunft eine effektivere und stabilere Datenverarbeitungsumgebung zu haben.