Was ist Virtualisierung: Unterschied zwischen den Versionen

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* Abstraktion physischer IT-Ressourcen wie Hardware oder Software-Komponenten.
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* Erstellung virtueller oder logischer Komponenten.
 
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* Zentraler Vorteil ist die Abstraktionsschicht zwischen der physischen Ressource und dem virtuellen Abbild.
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* Grundlage diverser Cloud-Services.
 
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* Abgrenzung zu Simulation und Emulation.
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* Die Abgrenzung zwischen Virtualisierung und Emulation betrifft '''nur die CPU''' – bei der Virtualisierung wird die CPU direkt ausgeführt, bei der Emulation wird auch die CPU nachgebildet.
  
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* Abstraktion physischer IT-Ressourcen wie Hardware, Software, Speicher und Netzwerkkomponenten.
 
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* Bereitstellung von Ressourcen auf virtueller Ebene.
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* Virtualisierung bedeutet die '''effiziente Nutzung der CPU''', während Geräte entweder '''emuliert oder para-virtuell''' bereitgestellt werden.
  
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==Simulation==
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* Vollständige Nachbildung eines Systems mittels Software.
 
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* Alle Systemkomponenten sowie deren innere Logik werden nachgestellt.
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* Auch die CPU wird nachgebildet.
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* Einsatz von Crosscompilern.
 
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* Ermöglicht das Ausführen von Software für veraltete Großrechner auf modernen Plattformen.
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* Ermöglicht Ausführen von Software für veraltete Großrechner auf modernen Plattformen.
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* Kein Einsatz in der Praxis.
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* Praktisch kein produktiver Einsatz.
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* Beispiel: iPhone Simulator in XCode zum Testen von Webseiten.
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* Beispiel: iPhone-Simulator in Xcode zum Testen von Webseiten.
  
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==Emulation==
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* Stellt die Funktionen von Hardware- oder Software-Komponenten bereit.
 
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* Abbildung der äußeren Funktionsweise, aber keine innere Logik.
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* Abbildung der äußeren Funktionsweise, keine Nachbildung der inneren Logik.
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* Ziel ist es, dieselben Ergebnisse wie mit dem realen Pendant zu erzielen.
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* Ziel ist es, dieselben Ergebnisse wie mit realem Pendant zu erzielen.
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* Fokus liegt auf der Ergebnisgenauigkeit.
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* Bei der Emulation werden sowohl CPU als auch Geräte nachgebildet, was zu einer geringeren Geschwindigkeit führt.
  
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== Virtualisierung ==
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* Wine: Emulation einer Microsoft-Umgebung unter Linux.
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* Virtualisierung ist eine '''Hybridlösung''', die die direkte Ausführung der '''CPU''' ermöglicht, während '''Geräte emuliert oder para-virtuell bereitgestellt''' werden.
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* Cygwin: Bereitstellung einer Linux-Umgebung unter Windows.
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* '''CPU-Ausführung''': Direkter Zugriff auf die physische CPU (z. B. VT-x/AMD-V), keine Emulation der CPU-Instruktionen.
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* '''Emulierte Komponenten''':
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** BIOS/UEFI-Firmware (SeaBIOS, OVMF).
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** Basis-Hardware (PIIX3/SATA-Controller, RTL8139-NIC).
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** Grafikkarten (Standard-VGA, virtio-GPU).
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** Legacy-Geräte (i8042-Controller, PS/2-Maus).
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* '''Para-virtuelle Geräte''':
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** Hochleistungs-Netzwerk (virtio-net).
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** Blockgeräte (virtio-blk).
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** Balloon-Treiber (Speichermanagement).
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* Virtualisierung bietet den Vorteil, dass sie mit der echten CPU arbeitet, während die '''emulierten/virtuellen Komponenten''' für das komplette System zur Verfügung gestellt werden.
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* Während Emulation die vollständige Nachbildung von Systemen (einschließlich der CPU) erfordert, werden in der Virtualisierung '''nur die Geräte nachgebildet''' oder optimiert.
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* Beispiel: KVM/QEMU, VMware, Hyper-V, Proxmox — hier wird die CPU virtualisiert, aber die Geräte sind emuliert oder para-virtuell bereitgestellt.
  
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=Wie funktioniert Virtualisierung?=
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= Wie funktioniert Virtualisierung? =
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* Ähnelt den Konzepten Simulation und Emulation.
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* Ähnelt Konzepten der Simulation und Emulation.
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* Ziel ist es, dass möglichst wenig simuliert oder emuliert werden muss.
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* Ziel ist, möglichst wenig zu simulieren oder zu emulieren.
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* Fokus liegt auf der Etablierung einer Abstraktionsschicht.
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* Fokus liegt auf Etablierung einer Abstraktionsschicht.
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* Es geht um den Begriff "nicht-physisch".
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* Der Kernaspekt der Virtualisierung ist die '''direkte Nutzung der CPU''', während '''Geräte durch Emulation oder Para-Virtualisierung bereitgestellt''' werden.
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* Virtuelle Maschinen laufen effizient, da die CPU direkt verwendet wird, aber die Peripherie (z.B. Netzwerkkarten, Festplatten) emuliert oder optimiert wird.
  
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==Hardware-Virtualisierung==
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== Hardware-Virtualisierung ==
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* Bereitstellung von Hardware-Komponenten mittels Software unabhängig von ihrer physischen Grundlage.
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* Bereitstellung von Hardware-Komponenten mittels Software, unabhängig von physischer Grundlage.
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* Beispiel: Die Virtuelle Maschine (VM).
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* Beispiel: Virtuelle Maschine (VM).
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* Eine VM verhält sich wie ein physischer Rechner inklusive Hardware und Betriebssystem.
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* VM verhält sich wie ein physischer Rechner inklusive Hardware und Betriebssystem.
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* Der Hypervisor erzeugt eine Abstraktionsschicht zwischen der Hardware und dem virtuellen System.
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* Hypervisor erzeugt Abstraktionsschicht zwischen physischer Hardware und virtuellem System.
  
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==Vollvirtualisierung==
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== Vollvirtualisierung ==
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* Der Hypervisor stellt jeder virtuellen Maschine eine komplette Hardware-Umgebung bereit.
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* Hypervisor stellt jeder VM eine komplette virtuelle Hardware-Umgebung bereit.
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* Das Gastbetriebssystem muss nicht modifiziert werden.
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* Gastbetriebssystem muss nicht modifiziert werden.
  
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==Paravirtualisierung==
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== Paravirtualisierung ==
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* Das Gastsystem wird modifiziert.
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* Gastbetriebssystem wird modifiziert.
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* Beispielsweise wird der Kernel angepasst.
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* Beispielsweise Anpassung des Kernels.
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* Vorteil: Oft effizienter.
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* Vorteil: Häufig höhere Effizienz.
  
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=Quellen=
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= Präsentation =
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* [https://www.ionos.de/digitalguide/server/konfiguration/virtualisierung/ Quelle]
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* https://hedgedoc.xinux.net/p/9FloojOui#/
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[[Kategorie:Virtualisierung]]

Aktuelle Version vom 8. Mai 2025, 18:35 Uhr

Was ist Virtualisierung?

  • Abstraktion physischer IT-Ressourcen (z.B. Hardware, Software-Komponenten).
  • Erstellung virtueller oder logischer Komponenten.
  • Zentraler Vorteil ist die Abstraktionsschicht zwischen physischer Ressource und virtuellem Abbild.
  • Grundlage diverser Cloud-Services.
  • Die Abgrenzung zwischen Virtualisierung und Emulation betrifft nur die CPU – bei der Virtualisierung wird die CPU direkt ausgeführt, bei der Emulation wird auch die CPU nachgebildet.

Definition Virtualisierung

  • Abstraktion physischer IT-Ressourcen wie Hardware, Software, Speicher und Netzwerkkomponenten.
  • Bereitstellung dieser Ressourcen auf virtueller Ebene.
  • Vorteil ist Flexibilität.
  • Hardwareunabhängigkeit.
  • Virtualisierung bedeutet die effiziente Nutzung der CPU, während Geräte entweder emuliert oder para-virtuell bereitgestellt werden.

Abgrenzung zu Simulation und Emulation

Simulation

  • Vollständige Nachbildung eines Systems mittels Software.
  • Auch die CPU wird nachgebildet.
  • Alle Systemkomponenten und deren innere Logik werden nachgestellt.
  • Einsatz von Crosscompilern.
  • Ermöglicht Ausführen von Software für veraltete Großrechner auf modernen Plattformen.
  • Praktisch kein produktiver Einsatz.
  • Beispiel: iPhone-Simulator in Xcode zum Testen von Webseiten.

Emulation

  • Stellt die Funktionen von Hardware- oder Software-Komponenten bereit.
  • Abbildung der äußeren Funktionsweise, keine Nachbildung der inneren Logik.
  • Ziel ist es, dieselben Ergebnisse wie mit realem Pendant zu erzielen.
  • Fokus liegt auf Ergebnisgenauigkeit.
  • Bei der Emulation werden sowohl CPU als auch Geräte nachgebildet, was zu einer geringeren Geschwindigkeit führt.

Virtualisierung

  • Virtualisierung ist eine Hybridlösung, die die direkte Ausführung der CPU ermöglicht, während Geräte emuliert oder para-virtuell bereitgestellt werden.
  • CPU-Ausführung: Direkter Zugriff auf die physische CPU (z. B. VT-x/AMD-V), keine Emulation der CPU-Instruktionen.
  • Emulierte Komponenten:
    • BIOS/UEFI-Firmware (SeaBIOS, OVMF).
    • Basis-Hardware (PIIX3/SATA-Controller, RTL8139-NIC).
    • Grafikkarten (Standard-VGA, virtio-GPU).
    • Legacy-Geräte (i8042-Controller, PS/2-Maus).
  • Para-virtuelle Geräte:
    • Hochleistungs-Netzwerk (virtio-net).
    • Blockgeräte (virtio-blk).
    • Balloon-Treiber (Speichermanagement).
  • Virtualisierung bietet den Vorteil, dass sie mit der echten CPU arbeitet, während die emulierten/virtuellen Komponenten für das komplette System zur Verfügung gestellt werden.
  • Während Emulation die vollständige Nachbildung von Systemen (einschließlich der CPU) erfordert, werden in der Virtualisierung nur die Geräte nachgebildet oder optimiert.
  • Beispiel: KVM/QEMU, VMware, Hyper-V, Proxmox — hier wird die CPU virtualisiert, aber die Geräte sind emuliert oder para-virtuell bereitgestellt.

Wie funktioniert Virtualisierung?

  • Ähnelt Konzepten der Simulation und Emulation.
  • Ziel ist, möglichst wenig zu simulieren oder zu emulieren.
  • Fokus liegt auf Etablierung einer Abstraktionsschicht.
  • Der Kernaspekt der Virtualisierung ist die direkte Nutzung der CPU, während Geräte durch Emulation oder Para-Virtualisierung bereitgestellt werden.
  • Virtuelle Maschinen laufen effizient, da die CPU direkt verwendet wird, aber die Peripherie (z.B. Netzwerkkarten, Festplatten) emuliert oder optimiert wird.

Formen der Virtualisierung

Hardware-Virtualisierung

  • Bereitstellung von Hardware-Komponenten mittels Software, unabhängig von physischer Grundlage.
  • Beispiel: Virtuelle Maschine (VM).
  • VM verhält sich wie ein physischer Rechner inklusive Hardware und Betriebssystem.
  • Hypervisor erzeugt Abstraktionsschicht zwischen physischer Hardware und virtuellem System.

Vollvirtualisierung

  • Hypervisor stellt jeder VM eine komplette virtuelle Hardware-Umgebung bereit.
  • Gastbetriebssystem muss nicht modifiziert werden.

Paravirtualisierung

  • Gastbetriebssystem wird modifiziert.
  • Beispielsweise Anpassung des Kernels.
  • Vorteil: Häufig höhere Effizienz.

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