Definition Was ist eine Virtuelle Maschine (VM)?

Eine Virtuelle Maschine (VM) ist ein virtuelles Computersystem, das auf einem Host-System ausgeführt wird. Es lassen sich mehrere voneinander isolierte VMs auf einem Host-System parallel betreiben. Die Zuweisung der physikalischen Hardware-Ressourcen des Host-Systems erfolgt über sogenannte Hypervisoren.

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Die Abkürzung VM steht für „Virtuelle Maschine“. Es handelt sich um eine abgeschottete, virtualisierte Umgebung, mit der sich mehrere vom Betriebssystem des Host-Systems unabhängige Gastsysteme parallel auf einem physischen Rechner betreiben lassen. Die VMs agieren unabhängig voneinander und beeinflussen sich gegenseitig nicht. Die Hardware-Ressourcen verwaltet ein sogenannter Hypervisor. Aus Sicht der Virtuellen Maschine stehen zugeteilte Rechenleistung, Arbeitsspeicher, Festplattenkapazität und Netzwerkverbindungen exklusiv zur Verfügung.

Ein innerhalb der Virtuellen Maschine installiertes Betriebssystem verhält sich aus Anwendungssicht so, als wäre es direkt auf der Hardware installiert. Für die Anwendungen oder das Betriebssystem ist es nicht erkennbar, dass sie auf einer virtuellen Umgebung betrieben werden. Die Virtualisierung ist in der Regel für die VM mit Performanceeinbußen verbunden, da die zwischengeschaltete Virtualisierungsschicht selbst Ressourcen benötigt.

Typische Merkmale einer VM

Virtuelle Maschinen besitzen mehrere typische Eigenschaften. Die Systemressourcen sind unter den verschiedenen VMs aufgeteilt. Es sind mehrere VMs parallel auf einem Host-System ausführbar. Untereinander sind die VMs isoliert. Der direkte Austausch von Daten und eine gegenseitige Beeinflussung sind unterbunden. Das Übertragen Virtueller Maschinen auf ein anderes System ist durch einfaches Kopieren der VM-Daten realisierbar, da der komplette Zustand des Systems in wenigen Dateien gespeichert ist. VMs lassen sich auf allen physischen Host-Systemen betreiben, welche die genutzte Virtualisierungsumgebung unterstützen.

Die Rolle des Hypervisors für die Virtualisierung

Die Abstraktionsschicht zwischen dem Host-System und der Virtuellen Maschine stellt der sogenannte Hypervisor, auch als Virtual-Machine-Monitor bezeichnet, zur Verfügung. Er teilt die physischen Ressourcen den einzelnen VMs zu und sorgt für die Virtualisierung der Hardware. Je nach technischer Realisierung und Architektur ist eine Unterscheidung zwischen Typ-1- und Typ-2-Hypervisoren möglich. Ein Typ-1-Hypervisor (native Hypervisor) interagiert direkt über eigene Treiber mit der Hardware. Der Typ-2-Hypervisor hingegen ist oberhalb des Host-Betriebssystems installiert und verwendet dessen Hardware-Treiber zur Verwaltung der Hardware-Ressourcen.

Die Vorteile Virtueller Maschinen

Der Einsatz Virtueller Maschinen bietet gegenüber der direkten Ausführung eines Betriebssystems oder einer Anwendung auf einem physischen System zahlreiche Vorteile. Die wichtigsten Vorteile sind:

• Anwendungen und Services einer VM beeinträchtigen sich gegenseitig nicht,

• vollständige Unabhängigkeit des Gastsystems vom Betriebssystem des Host-Systems und der zugrundeliegenden physischen Hardware ,

• VMs lassen sich durch einfaches Kopieren auf andere Systeme verschieben oder klonen,

• Hardwareressourcen sind über den Hypervisor dynamisch zuteilbar,

• bessere und effizientere Ausnutzung der vorhandenen Hardware-Ressourcen,

• kürzere Bereitstellungszeiten für Systeme und Anwendungen,

• vereinfachtes Management der virtuellen Systeme,

• höhere Verfügbarkeit der VMs durch die Unabhängigkeit von physikalischen Ressourcen.

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