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.

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.

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 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.

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.

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.