Unternehmen müssen nicht länger für jeden benötigten Servertyp einen eigenen physischen Server installieren – denn mit der Server-Virtualisierung lassen sich mehrere virtuelle Server innerhalb ein und derselben physischen Maschine betreiben. Das Ziel dabei: Kosten senken und die Hardware-Leistung optimal ausschöpfen. Doch wie funktioniert das genau?
Wir zeigen Ihnen im Detail, was Server-Virtualisierung ausmacht und worauf es dabei ankommt. Außerdem erfahren Sie, welche GEEKOM Mini PCs sich ideal dafür eignen.
Das Wichtigste in Kürze
- Server-Virtualisierung dient dazu, mehrere virtuelle Server auf derselben Hardware zu verwalten.
- Gesteuert wird sie in der Regel über einen Hypervisor.
- Sie eignet sich ideal, um bei Hardware und sogar beim Stromverbrauch zu sparen.
- Sie bringt auch einige Nachteile mit sich, die sich jedoch mit einer guten Planung abfedern lassen.
Was ist Server-Virtualisierung?
Die Server-Virtualisierung wird eingesetzt, um mehrere virtuelle Server innerhalb eines einzigen physischen Servers zu betreiben. Jeder physische Server wird dabei von einem Hypervisor verwaltet, der es den virtuellen Servern ermöglicht, ihre eigenen Betriebssysteme und Anwendungen auf derselben Hardware auszuführen.
Wie funktioniert die Server-Virtualisierung?
Der Hypervisor ist der Schlüssel, der die Server-Virtualisierung auf ein und derselben Hardware überhaupt erst möglich macht. Es handelt sich um eine Softwareschicht, die die Anfragen der virtuellen Server nach Hardware-Ressourcen abfängt und verwaltet. Sehen wir uns das genauer an.
Die Rolle des Hypervisors
Auf jedem physischen Server wird ein Hypervisor installiert, der als Vermittler zwischen den einzelnen virtuellen Servern und den Hardware-Ressourcen des physischen Servers fungiert. Dieser Hypervisor verteilt die Nutzung von Prozessor, RAM, Speicher und Netzwerkzugriff je nach Bedarf auf alle virtuellen Server, die sich auf dem physischen Server befinden.
Hypervisoren vom Typ 1 vs. Typ 2
Dabei gibt es nicht nur eine Art von Hypervisor, sondern mehrere. Grob lässt sich zwischen Hypervisoren vom Typ 1 und Typ 2 unterscheiden.
- Typ-1-Hypervisor. Er wird als „Bare-Metal“ bezeichnet. Er wird direkt auf der Hardware installiert und arbeitet dadurch unmittelbarer und leistungsfähiger. Deshalb ist der Typ-1-Hypervisor der Standard in Rechenzentren und Produktivumgebungen.
- Typ-2-Hypervisor. Diese zweite Art von Hypervisor wird als „gehostet“ bezeichnet, weil sie eher wie eine Anwendung innerhalb eines herkömmlichen Betriebssystems läuft. Sie lässt sich einfacher einrichten und wird daher für Test- oder budgetorientierte Umgebungen bevorzugt – ihre Leistung liegt jedoch unter der eines Bare-Metal-Hypervisors.
Host, Guest und die Abstraktionsschicht
Wenn Sie noch einmal zusammenfassen, was wir bisher gesehen haben, sind die zentralen Begriffe der physische Server – im Englischen „Host“ genannt –, die virtuelle Maschine – „Guest“ – und die Abstraktionsschicht. Letzteres Konzept ist am schwierigsten zu greifen, deshalb gehen wir sie der Reihe nach durch.
- Host. Über den „Host“ haben wir bereits den gesamten Artikel über gesprochen, nur nannten wir ihn „physischer Server“. Es ist die Hardware, auf der sowohl der Hypervisor als auch die virtuellen Server ausgeführt werden.
- Guest. Der „Guest“ ist der virtuelle Server, der auf dem „Host“ untergebracht ist und dessen Hardware zum Betrieb nutzt. Dafür greift der „Guest“ auf den auf dem „Host“ installierten Hypervisor zurück, der die Verteilung der Hardware-Ressourcen übernimmt.
- Abstraktionsschicht. Der „Guest“ kann nicht eigenständig auf dem „Host“ arbeiten, wenn sich mehrere virtuelle Server auf derselben Hardware befinden. Es muss eine Zwischenschicht geben, die die Ressourcen verwaltet – und das ist die „Abstraktionsschicht“, also der Hypervisor.
Arten der Server-Virtualisierung
Das ist also die Grundstruktur eines virtuellen Servers. Es gibt allerdings nicht nur eine Möglichkeit, einen Server zu virtualisieren. Üblicherweise unterscheidet man bis zu drei:
- Vollvirtualisierung. Bei dieser ersten Art simuliert der Hypervisor eine vollständig funktionsfähige Hardware, sodass das Betriebssystem des virtuellen Servers nicht einmal merkt, dass es in einer virtualisierten Umgebung läuft.
- Paravirtualisierung. Diese Option liegt dazwischen. Hier ist sich das virtualisierte Betriebssystem durchaus bewusst, dass es sich in einer virtuellen Umgebung befindet, und wählt daher gezielt aus, welche Art von Aufrufen es an den Hypervisor sendet.
- Virtualisierung auf Betriebssystemebene. Bei dieser letzten Variante gibt es schlicht keinen klassischen Hypervisor. Die Virtualisierung erfolgt direkt aus dem Betriebssystem des physischen Servers heraus, das die verschiedenen Anwendungen in voneinander unabhängigen Containern ausführt. Das ist sehr agil, aber weniger flexibel und mit höheren Sicherheitsrisiken verbunden.
Beliebte Plattformen für die Server-Virtualisierung
So viel zur Theorie. Für die praktische Umsetzung stehen Ihnen verschiedene Plattformen für die Server-Virtualisierung zur Verfügung. Zu den beliebtesten zählen Proxmox VE, VMware ESXi, Microsoft Hyper-V und KVM.
- Proxmox VE. Proxmox VE ist quelloffen und kostenlos. Es basiert auf KVM und LXC und ist bekannt für seine große Flexibilität sowie seine fortschrittliche Verwaltung von Speicher und Clustern. Es läuft problemlos auf nahezu jedem Gerät mit Debian. Wählen Sie Proxmox VE, wenn Sie eine vollständige Lösung zu sehr geringen Kosten suchen.
- VMware ESXi. Hierbei handelt es sich um den führenden Typ-1-Hypervisor im Unternehmensumfeld. Er ist bekannt für seine Stabilität, seine hohe Leistung und sein robustes Ökosystem. In der Regel ist er die bevorzugte Wahl großer Organisationen.
- Microsoft Hyper-V. Diese Lösung wurde von Microsoft selbst für die integrierte Virtualisierung in Windows Server entwickelt. Sie ist die ideale Wahl für Unternehmensumgebungen, die auf das Windows- oder Azure-Ökosystem setzen.
- KVM. Schließlich gibt es noch KVM, eine native Virtualisierungstechnologie, die direkt in den Linux-Kernel integriert ist. Neben einer hohen Leistung bietet sie Ihnen absolute Kontrolle und völlige Freiheit bei der Anpassung.
Server-Virtualisierung vs. Containerisierung
Die wichtigsten Unterschiede – Punkt für Punkt
Relativer Vergleich beider Ansätze.
Virtualisierung Containerisierung
Sicherheit · Isolierung zwischen Workloads
| Virt. | Höher | |
| Cont. | Geringer |
Flexibilität · unterschiedliche Betriebssysteme nach Bedarf
| Virt. | Hoch | |
| Cont. | Begrenzt |
Ressourcenverbrauch · Verbrauch des Systems selbst
| Virt. | Hoch | |
| Cont. | Gering |
Ressourcen für Anwendungen · CPU, Arbeitsspeicher und Speicherplatz
| Virt. | Weniger | |
| Cont. | Mehr |
Betriebssysteme · auf demselben „Host“
| Virt. | Mehrere | |
| Cont. | Nur eines |
Virtualisierung – mehrere Betriebssysteme Jeder „Guest“ lädt sein eigenes Betriebssystem oberhalb des Hypervisors. Der Aufbau von oben nach unten:
- Anwendung + Gast-Betriebssystem (jeweils eigenständig, mehrfach vorhanden)
- Hypervisor (die Abstraktionsschicht)
- Hardware des physischen Servers („Host“)
Das Ergebnis: voneinander isolierte Workloads und unterschiedliche Betriebssysteme auf ein und demselben Server – im Gegenzug für einen höheren Ressourcenverbrauch.
Containerisierung – ein einziges Betriebssystem Die Container teilen sich das Betriebssystem des physischen Servers. Der Aufbau von oben nach unten:
- Anwendung (mehrfach vorhanden)
- Container-Engine
- Einheitliches Betriebssystem (von allen Containern gemeinsam genutzt)
- Hardware des physischen Servers („Host“)
Da keine Betriebssysteme dupliziert werden, bleibt deutlich mehr CPU, Arbeitsspeicher und Speicherplatz für die Anwendungen übrig.
Die wichtigsten Unterschiede im Detail
Wählen Sie Virtualisierung, wenn …
Sie unterschiedliche, auf spezifische Anforderungen zugeschnittene Betriebssysteme benötigen und möchten, dass die Workloads voneinander isoliert sind.
Wählen Sie Containerisierung, wenn …
Ihre Priorität darin besteht, die Hardware maximal auszureizen und den Anwendungen so viel CPU, Arbeitsspeicher und Speicherplatz wie möglich zuzuweisen.
Vorteile der Server-Virtualisierung
Alle Vorteile der Server-Virtualisierung lassen sich in einem einzigen Wort zusammenfassen: Ersparnis. Mit diesem System können Sie verschiedene Server auf derselben Hardware verwalten, ohne in weitere physische Server investieren zu müssen. Zudem sparen Sie beim Stromverbrauch – und das macht sich besonders bei größeren Installationen bemerkbar.
Die Virtualisierung bietet Ihnen aber noch einen weiteren zentralen Vorteil in Form höherer Flexibilität. So können Sie beispielsweise vorhandene Hardware nutzen, um verschiedene Konfigurationen virtueller Server zu testen oder virtuelle Maschinen in nur wenigen Minuten bereitzustellen – ganz ohne eine neue physische Installation.
Häufige Anwendungsfälle der Server-Virtualisierung
Die Ersparnis und Flexibilität, die Ihnen die Server-Virtualisierung bietet, lassen sich in verschiedenen Anwendungsfällen nutzen. Zu den häufigsten zählen:
- Konsolidierung von Rechenzentren. Mit der Server-Virtualisierung können Sie mehrere Server auf einer deutlich kleineren Anzahl physischer Maschinen zusammenfassen – und zusätzlich investieren, damit diese leistungsfähiger werden. So optimieren Sie die Leistung all Ihrer Server zu deutlich geringeren Kosten.
- Test- und Entwicklungsumgebungen. Wenn Sie neue Funktionen ausprobieren oder Ihre Server aktualisieren möchten, gelingt Ihnen das einfacher, indem Sie ein virtualisiertes Duplikat erstellen und Ihre Änderungen dort testen.
- Hosting und Cloud. Auch das Angebot von Hosting- oder Cloud-Software-Diensten wird über virtuelle Server deutlich einfacher, denn so müssen Sie nicht für jeden Kunden einen eigenen physischen Server bezahlen.
- Notfallwiederherstellung. Im Falle eines Hackerangriffs oder eines anderen ernsten Problems kann ein virtuelles Backup Ihrer Server sofort aktiviert werden, um den Betrieb aufzunehmen, sobald der Hauptserver ausfällt.
Herausforderungen und Grenzen der Server-Virtualisierung
Auch wenn die Virtualisierung anderen Alternativen im Allgemeinen vorzuziehen ist, bringt sie einige Einschränkungen mit sich, die Sie berücksichtigen sollten, bevor Sie entscheiden, ob sie die ideale Lösung für Sie ist:
- Single Point of Failure. Bei der Server-Virtualisierung würde ein einziger Hardware-Ausfall gleich mehrere virtuelle Server außer Betrieb setzen, die auf derselben Maschine untergebracht sind. Es handelt sich also um eine günstigere Option, die in diesem Punkt jedoch auch mit einem höheren Risiko verbunden ist.
- Komplexität. Ein virtueller Server ist grundsätzlich schwieriger einzurichten. Einen physischen Server aufzusetzen ist deutlich einfacher. Wenn Sie ein kleines Unternehmen mit wenig IT-Erfahrung führen, kann das anfangs eine Hürde darstellen.
- Ressourcenüberlastung. Zu viele virtuelle Server auf einem einzigen „Host“ zu bündeln, kann dessen Ressourcen in Spitzenzeiten überlasten – hinzu kommt die Leistung des Hypervisors, der ebenfalls einen Teil der Hardware-Ressourcen beansprucht. Das richtige Gleichgewicht zu finden, ist nicht immer einfach.
Best Practices für eine erfolgreiche Server-Virtualisierung
Die gute Nachricht: Diese Probleme lassen sich mit einer angemessenen Planung abfedern. Zu den empfehlenswertesten Best Practices für die Server-Virtualisierung zählen:
- Kapazitätsplanung. Das ist das Wichtigste, um Überlastungen Ihrer physischen Server vorzubeugen. Sie sollten vor allem die Verbrauchsspitzen im Blick behalten, damit der Hypervisor über ausreichend Hardware-Reserven verfügt, um der Nachfrage aller virtuellen Server auch dann gerecht zu werden, wenn sie am höchsten ist.
- Backup-Systeme. Es kann jedoch immer Momente geben, in denen die Nachfrage noch höher ausfällt als erwartet. In solchen Fällen ist es ideal, über ein Backup-System zu verfügen, das sich dann zuschaltet. Systeme wie Canonical MAAS können einen Backup-Server je nach Bedarf ein- oder ausschalten.
- Sicherheitsmaßnahmen. Denken Sie außerdem daran, Ihre Server zu schützen, indem Sie den Datenverkehr über isolierte VLAN-Netzwerke getrennt halten – und aktualisieren Sie selbstverständlich sowohl den Hypervisor als auch Ihre Betriebssysteme und Anwendungen stets, um sie mit den neuesten Sicherheitspatches zu versehen.
Wie Sie die richtige Hardware für die Server-Virtualisierung auswählen
Bei der Server-Virtualisierung richtet man das Hauptaugenmerk üblicherweise auf den Prozessor, doch alle Aspekte der Hardware sind von Bedeutung. Wir sehen sie uns einzeln an:
Anforderungen an den Prozessor
Der Prozessor ist die wichtigste Komponente in einer Virtualisierungsumgebung, weil er den Code aller virtuellen Maschinen sowie des Hypervisors selbst ausführen muss. Er benötigt dafür Hardware-Virtualisierungserweiterungen wie Intel VT-x oder AMD-V. Ohne sie muss der Hypervisor die Befehle per Software emulieren, wodurch die Virtualisierung bis zu 5- bis 10-mal langsamer werden kann.
Anforderungen an den Arbeitsspeicher
Der Arbeitsspeicher (RAM) bestimmt, wie viele virtuelle Maschinen und Anwendungen sich gleichzeitig ausführen lassen. Grob empfiehlt es sich, die RAM-Anforderungen aller virtualisierten Betriebssysteme zu addieren und einen Puffer von 20 % für den Hypervisor und den physischen Server selbst einzuplanen.
Überlegungen zum Speicher
Eine ähnliche Rechnung stellt man beim Speicher an, der idealerweise in Form von NVMe-SSDs vorliegen sollte, um Daten deutlich schneller laden und verarbeiten zu können. NVMe-SSDs reduzieren die Latenz und sind heutzutage nahezu die einzige akzeptable Option für alle Arten von Servern – und ganz besonders für virtuelle Server.
Netzwerkanbindung
Selbstverständlich sollte die Netzwerkanbindung proportional zur erwarteten Nutzung all der genannten Komponenten dimensioniert werden. Idealerweise sollten die Netzwerkkarten eine Geschwindigkeit von 10 GbE oder mehr bieten, auch wenn für kleinere Installationen Geschwindigkeiten ab 1 GbE ausreichen können. Zudem empfiehlt es sich, die Link-Aggregation (Verbindungsbündelung) zu nutzen, um Engpässe zu vermeiden, wenn mehrere virtuelle Server gleichzeitig Daten übertragen.
Warum Mini PCs immer beliebter als Virtualisierungs-Hosts werden
Mini PCs hatten sich bereits als ideale physische Server für den Betrieb mehrerer virtueller Server etabliert – und angesichts steigender Preise für Hardware und Strom sind sie inzwischen eine noch bessere Option. Im Kern ist ein Mini PC mit Komponenten ausgestattet, die einen minimalen Verbrauch mit enormer Leistung verbinden und Ihnen zudem Spielraum für die Anpassung und Erweiterung der Hardware lassen.
GT1 Mega
Optionen wie der GEEKOM GT1 Mega mit Intel Core Ultra 9 185H bieten Hardware-Virtualisierungsunterstützung per VT-x, eine hohe Rechenleistung, einen doppelten 2,5-GbE-Netzwerkanschluss sowie die Möglichkeit, bis zu 64 GB RAM zu installieren – und das alles in einem kompakten Design mit aktiver Kühlung, um schwere Lasten besser zu bewältigen.
Häufig gestellte Fragen
Was sind die drei wichtigsten Arten der Server-Virtualisierung?
Grob lässt sich zwischen Vollvirtualisierung, Paravirtualisierung und Virtualisierung auf Betriebssystemebene unterscheiden. Von den dreien besteht Letztere im Wesentlichen aus der Containerisierung von Prozessen innerhalb ein und desselben Betriebssystems.
Wie erkennen Sie, ob ein Server virtualisiert ist?
Am einfachsten erkennen Sie es an der Präsenz von Hypervisor-Treibern im System oder an den Namen „virtueller Hersteller“ bei der emulierten Hardware.
Was ist der größte Nachteil der Server-Virtualisierung?
Das Hauptproblem ist, dass ein einziger physischer Server mehrere virtuelle Server beherbergt – Sie setzen also im Grunde alles auf eine Karte. Fällt die Hardware aus, gehen alle Server offline, es sei denn, Sie verfügen über einen Backup-Server, der bereitsteht, um einzuspringen.
Wie viel RAM benötige ich für die Server-Virtualisierung?
Das hängt von Ihrer konkreten Konfiguration ab, doch als Faustregel gilt: Sie benötigen so viel RAM, wie erforderlich ist, um die Summe aller auf einem „Host“ untergebrachten virtuellen Server gut zu bewältigen – und ein wenig mehr für den Hypervisor und den „Host“ selbst.
Ist es besser, die Virtualisierung aktiviert oder deaktiviert zu haben?
Sowohl im BIOS als auch im UEFI sollten Sie die Virtualisierung aktiviert lassen, denn dadurch werden wiederum die Hardware-Erweiterungen aktiviert, die der Hypervisor benötigt, um mit voller Leistung zu arbeiten. Deaktivieren Sie sie, arbeiten Ihre virtuellen Server nur eingeschränkt.
Steigern Sie die Effizienz Ihrer Hardware mit Server-Virtualisierung
So viele Herausforderungen die Server-Virtualisierung auch mit sich bringen mag – Tatsache ist, dass sie für die meisten Unternehmen die bevorzugte Wahl ist. Diese Virtualisierung ermöglicht es, die Hardware deutlich besser auszunutzen und ihre Ressourcen je nach Bedarf auf verschiedene virtuelle Server zu verteilen. Sie zahlen weniger für Hardware und Strom und gewinnen zugleich deutlich mehr Flexibilität, um auf einen schwankenden Bedarf Ihrer verschiedenen Server zu reagieren.
Darüber hinaus können Sie mit für die Server-Virtualisierung optimierten Mini PCs noch mehr sparen, ohne auf Leistung und Flexibilität bei der Verwaltung Ihrer virtuellen Server verzichten zu müssen. Der GT1 Mega von GEEKOM ist dank seiner Leistung, seiner VT-x-Kompatibilität und seiner Hochgeschwindigkeits-Netzwerkanbindung ein idealer Mini PC für diesen Zweck – und das für gerade einmal 849 €. Ziehen Sie diese Option also in Betracht, wenn Sie in Ihrem Unternehmen Server zu deutlich geringeren Kosten virtualisieren möchten.
