Was ist eine virtuelle Maschine?

Virtuelle Maschinen verwenden Virtualisierungstechnologien, um virtuelle Hardware zu erstellen – oder eine virtuelle Version eines Computers auf einer physischen Maschine. Die physische Maschine, auf der die VMs ausgeführt werden, wird als Host und die auf dem Host ausgeführten VMs als Gäste bezeichnet. 

Jede Gast-VM wird auf einer isolierten Partition auf dem Host ausgeführt, die vollständig von anderen Gästen getrennt ist. Sie können mehrere VMs auf einem einzigen Hostcomputer hosten – oft auf einem Server –, der auf einer Softwareschicht ausgeführt wird, die als Hypervisor bezeichnet wird.

Der Hypervisor abstrahiert die physischen Ressourcen des Hostcomputers (z. B. CPUs, GPUs, TPUs, Arbeitsspeicher, Speicher, Netzwerke) in einen Pool, der bei Bedarf bereitgestellt und dynamisch Gast-VMs zugewiesen werden kann. Das steigert die Flexibilität und Gesamteffizienz.

• Typ 1: Bare-Metal-Hypervisoren: Werden direkt auf der physischen Hardware des Hosts ausgeführt. Sie werden häufig in Rechenzentren von Unternehmen eingesetzt, da sie sehr leistungsstark und effizient sind. Google Cloud verwendet beispielsweise einen KVM-basierten Hypervisor für seine Compute Engine-VMs.
• Typ 2: gehostete Hypervisoren: Laufen als Anwendung auf einem vorhandenen Betriebssystem und eignen sich daher für die Verwendung mit Desktop-Computern. Die häufigsten Anwendungsfälle sind hier Entwicklung und Testen.

VMs und Container werden zwar beide verwendet, um Anwendungen zu isolieren, aber auf grundlegend unterschiedliche Weise. Eine virtuelle Maschine virtualisiert den gesamten physischen Hardware-Stack, einschließlich des Betriebssystems. Dadurch ist jede VM eine in sich geschlossene, isolierte Umgebung. Das bedeutet aber auch, dass VMs tendenziell größer sind und mehr Ressourcen verbrauchen.

Container sind dagegen schlanker, da sie nur die Betriebssystemebene virtualisieren. Anstatt ein vollständiges Betriebssystem mit jeder Anwendung zu bündeln, teilt sich ein Container den Kernel des Host-Betriebssystems. Dadurch können Container weniger Ressourcen als VMs nutzen und schneller gestartet werden, während sie isoliert bleiben. Deshalb sind Container für die Entwicklung neuer Anwendungen so attraktiv. Da viele der in den letzten 10 Jahren entwickelten Anwendungen für Container geschrieben wurden, sind viele Arbeitslasten, darunter E‑Commerce, Backoffice und KI, „container-nativ“.

Beim Ausführen von VMs sind jedoch einige Aspekte zu beachten. Eine der größten Herausforderungen virtueller Maschinen besteht darin, dass die Ausführung mehrerer Betriebssysteme und einer Hypervisor-Ebene Leistungskosten verursachen kann, wenn der Hostcomputer nicht robust genug ist. Darüber hinaus ist virtuelle Hardware möglicherweise nicht so effizient wie die physische Hardware einer physischen Maschine. Schließlich bieten die meisten Cloud-Anbieter virtuelle Maschinen an, deren CPU- und Arbeitsspeicherleistung fest vorgegeben ist, was zu einer ineffizienten Ressourcennutzung führt.

Viele dieser Bedenken können jedoch überwunden werden, wenn Sie VMs verwenden, die von einem Cloud-Dienstanbieter angeboten werden. Cloud-VMs bieten viele Vorteile gegenüber herkömmlichen VMs, da sie Organisationen Zugriff auf die Rechenleistung der Computer eines ganzen Rechenzentrums anstelle einer einzelnen Maschine bieten. Außerdem bietet Google Compute Engine virtuelle Maschinen in benutzerdefinierten Größen an. Anstatt aus vordefinierten Maschinentypen mit möglicherweise überschüssiger Kapazität auszuwählen, können Sie das CPU-Arbeitsspeicher-Verhältnis speziell auf Ihre Arbeitslasten abstimmen und zahlen so nur für die Ressourcen, die Sie tatsächlich nutzen. Dieser gezielte Ansatz minimiert Verschwendung und kann Ihre Cloud-Ausgaben erheblich reduzieren, insbesondere bei der Migration von lokalen Umgebungen oder von anderen Cloud-Anbietern zu Google Cloud. Compute Engine bietet auch virtuelle Maschinentypen, die für spezifische Kundenanforderungen wie Unternehmensarbeitslasten, Konfigurationen mit großem Arbeitsspeicher oder anspruchsvolle Arbeitslasten wie Machine Learning oder Hochleistungs-Computing optimiert sind.

Google Cloud bietet sogar abgeschirmte virtuelle Maschinen für zusätzliche Sicherheit und prüfbare Integrität Ihrer VM-Instanzen. Von Google Cloud abgeschirmte virtuelle Maschinen nutzen erweiterte Plattformsicherheitsfunktionen und -kontrollen, die Unternehmensarbeitslasten vor Bedrohungen wie Remote-Angriffen, Rechteausweitung und böswilligen Insidern schützen.