13.3 Hypervisor und VM-Verwaltung
Einordnung
Diese Seite gehört zum Kapitel:
Server, Virtualisierung und Hochverfügbarkeit
Auf der vorherigen Seite ging es um Virtualisierung und virtuelle Maschinen.
Jetzt geht es genauer um den Hypervisor und die praktische Verwaltung von virtuellen Maschinen.
Was ist ein Hypervisor?
Ein Hypervisor ist die Virtualisierungsschicht, die virtuelle Maschinen bereitstellt und verwaltet.
Er sitzt zwischen der physischen Hardware und den virtuellen Maschinen.
Vereinfacht:
Hardware
↓
Hypervisor
↓
Virtuelle Maschinen
Der Hypervisor sorgt dafür, dass mehrere virtuelle Maschinen gleichzeitig auf einem physischen Server laufen können.
Merksatz
Der Hypervisor verwaltet virtuelle Maschinen und teilt ihnen CPU, RAM, Storage und Netzwerk zu.
Aufgaben eines Hypervisors
| Aufgabe | Erklärung |
|---|---|
| VMs erstellen | Neue virtuelle Maschinen anlegen |
| VMs starten | Virtuelle Maschinen hochfahren |
| VMs stoppen | Virtuelle Maschinen herunterfahren oder ausschalten |
| Ressourcen zuteilen | CPU, RAM, Storage und Netzwerk bereitstellen |
| Virtuelle Hardware verwalten | vCPU, vRAM, vDisk und vNIC konfigurieren |
| Snapshots verwalten | Zustände von VMs speichern |
| Backups unterstützen | Sicherung von VMs ermöglichen |
| Migration ermöglichen | VMs auf andere Hosts verschieben |
| Netzwerk bereitstellen | Virtuelle Switches und VLANs verwalten |
| Monitoring unterstützen | Auslastung und Zustand überwachen |
| Rechte verwalten | Zugriff für Administratoren steuern |
Typ-1-Hypervisor
Ein Typ-1-Hypervisor läuft direkt auf der physischen Hardware.
Er wird auch Bare-Metal-Hypervisor genannt.
Beispiele:
| Hypervisor | Beschreibung |
|---|---|
| VMware ESXi | Häufig in Unternehmensumgebungen |
| Microsoft Hyper-V | Microsoft-Virtualisierung |
| Proxmox VE | Open-Source-Virtualisierungsplattform |
| KVM | Linux-basierte Virtualisierung |
| Xen | Virtualisierungstechnologie |
| Nutanix AHV | Hypervisor von Nutanix |
Typischer Aufbau:
Physische Hardware
↓
Typ-1-Hypervisor
↓
Virtuelle Maschinen
Vorteil:
Typ-1-Hypervisoren sind für produktive Serverumgebungen geeignet.
Typ-2-Hypervisor
Ein Typ-2-Hypervisor läuft auf einem vorhandenen Betriebssystem.
Beispiele:
| Hypervisor | Einsatz |
|---|---|
| VirtualBox | Test- und Lernumgebungen |
| VMware Workstation | Desktop-Virtualisierung |
| VMware Fusion | macOS-Virtualisierung |
| Parallels Desktop | macOS-Virtualisierung |
| UTM | macOS / Apple Silicon |
Typischer Aufbau:
Physische Hardware
↓
Betriebssystem
↓
Typ-2-Hypervisor
↓
Virtuelle Maschinen
Typ-2-Hypervisoren sind gut zum Lernen und Testen, aber weniger typisch für produktive Serverumgebungen.
Typ-1 vs. Typ-2-Hypervisor
| Merkmal | Typ-1-Hypervisor | Typ-2-Hypervisor |
|---|---|---|
| Läuft auf | Direkt auf Hardware | Auf vorhandenem Betriebssystem |
| Einsatzgebiet | Server, Rechenzentrum, Unternehmen | Desktop, Test, Lernen |
| Performance | Hoch | Meist geringer |
| Stabilität | Sehr hoch | Abhängig vom Host-Betriebssystem |
| Beispiele | ESXi, Hyper-V, Proxmox | VirtualBox, VMware Workstation |
| IHK-Relevanz | Sehr wichtig | Grundlegend wichtig |
Virtualisierungsplattform
Eine Virtualisierungsplattform besteht nicht nur aus dem Hypervisor.
Dazu gehören oft auch Verwaltung, Netzwerk, Storage, Backup und Clusterfunktionen.
Beispiele:
| Plattform | Bestandteile |
|---|---|
| VMware vSphere | ESXi, vCenter, vMotion, HA, DRS |
| Microsoft Hyper-V | Hyper-V, Failover Cluster, Windows Admin Center, SCVMM |
| Proxmox VE | KVM, LXC, Weboberfläche, Cluster, HA, Ceph |
| Nutanix | AHV, Prism, verteilter Storage |
VMware ESXi
VMware ESXi ist ein Typ-1-Hypervisor.
Typische Begriffe:
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| ESXi | Hypervisor |
| vCenter | Zentrale Verwaltung mehrerer ESXi-Hosts |
| vMotion | Live Migration von VMs |
| HA | Hochverfügbarkeit |
| DRS | Automatische Lastverteilung |
| Datastore | Speicherbereich für VMs |
| VMDK | Virtuelle Festplatte |
| VMFS | VMware-Dateisystem |
Microsoft Hyper-V
Hyper-V ist die Virtualisierungslösung von Microsoft.
Hyper-V kann als Rolle auf Windows Server installiert werden.
Typische Begriffe:
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Hyper-V | Microsoft-Hypervisor |
| Hyper-V Manager | Verwaltung einzelner Hosts |
| Failover Cluster | Clusterfunktion für Hochverfügbarkeit |
| Live Migration | Laufende VM auf anderen Host verschieben |
| Checkpoint | Snapshot-ähnlicher Zustand |
| VHDX | Virtuelle Festplattendatei |
| CSV | Cluster Shared Volume |
| SCVMM | System Center Virtual Machine Manager |
Proxmox VE
Proxmox VE ist eine Virtualisierungsplattform auf Linux-Basis.
Sie nutzt KVM für virtuelle Maschinen und LXC für Container.
Typische Begriffe:
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Proxmox VE | Virtualisierungsplattform |
| KVM | Virtualisierung für VMs |
| LXC | Container-Virtualisierung |
| Node | Einzelner Proxmox-Host |
| Cluster | Zusammenschluss mehrerer Nodes |
| VMID | Eindeutige Nummer einer VM oder eines Containers |
| Ceph | Verteilter Storage |
| HA Manager | Hochverfügbarkeitsverwaltung |
| QEMU Guest Agent | Gast-Agent für bessere VM-Integration |
KVM
KVM steht für Kernel-based Virtual Machine.
KVM ist eine Virtualisierungstechnologie im Linux-Kernel.
Viele Plattformen nutzen KVM als technische Grundlage.
Beispiele:
| Plattform | Nutzt KVM |
|---|---|
| Proxmox VE | Ja |
| OpenStack | Häufig |
| Linux-Virtualisierung | Ja |
| Nutanix AHV | KVM-basiert |
KVM ist kein vollständiges Verwaltungsprodukt, sondern eine Virtualisierungstechnologie.
Verwaltung von virtuellen Maschinen
Virtuelle Maschinen werden über eine Verwaltungsoberfläche oder über Befehle administriert.
Beispiele:
| Plattform | Verwaltung |
|---|---|
| VMware | vSphere Client / vCenter |
| Hyper-V | Hyper-V Manager, Windows Admin Center, PowerShell |
| Proxmox | Weboberfläche, Shell, API |
| VirtualBox | GUI oder VBoxManage |
| KVM | virsh, virt-manager, Cockpit, Proxmox |
Typische Verwaltungsaufgaben
| Aufgabe | Beschreibung |
|---|---|
| VM erstellen | Virtuelle Maschine neu anlegen |
| VM konfigurieren | CPU, RAM, Disk und Netzwerk einstellen |
| Betriebssystem installieren | ISO einbinden und OS installieren |
| VM starten | Virtuelle Maschine hochfahren |
| VM stoppen | Virtuelle Maschine herunterfahren |
| VM neu starten | Reboot ausführen |
| Snapshot erstellen | Zustand sichern |
| Snapshot löschen | Alten Zustand entfernen |
| VM klonen | Kopie einer VM erzeugen |
| VM migrieren | VM auf anderen Host verschieben |
| VM sichern | Backup ausführen |
| VM überwachen | Auslastung und Status prüfen |
VM erstellen
Beim Erstellen einer VM werden grundlegende Eigenschaften festgelegt.
Typische Angaben:
| Einstellung | Beispiel |
|---|---|
| Name | WEB01 |
| Betriebssystemtyp | Linux / Windows |
| vCPU | 2 |
| RAM | 4 GB |
| Festplatte | 60 GB |
| Netzwerk | Servernetz / VLAN 20 |
| ISO-Datei | Debian oder Windows Server |
| Boot-Reihenfolge | ISO zuerst, danach Disk |
Beispiel für eine einfache VM-Planung
| Einstellung | Wert |
|---|---|
| VM-Name | WEB01 |
| Aufgabe | Interner Webserver |
| Betriebssystem | Debian 12 |
| vCPU | 2 |
| RAM | 4 GB |
| vDisk | 60 GB |
| Netzwerk | VLAN 20 |
| IP-Adresse | 192.168.20.30 |
| Backup | Täglich |
| Kritikalität | Mittel |
VM-Namen
Virtuelle Maschinen sollten klare Namen bekommen.
Beispiele:
| Name | Bedeutung |
|---|---|
| DC01 | Domain Controller 1 |
| DC02 | Domain Controller 2 |
| FILE01 | Fileserver 1 |
| WEB01 | Webserver 1 |
| DB01 | Datenbankserver 1 |
| APP01 | Applikationsserver 1 |
| BKP01 | Backupserver 1 |
| MON01 | Monitoringserver 1 |
| HV01 | Hypervisor Host 1 |
Vorteil:
Man erkennt schnell, welche Aufgabe die VM hat.
VMID
Manche Plattformen vergeben zusätzlich eine VMID.
Beispiel bei Proxmox:
| VMID | Name |
|---|---|
| 100 | DC01 |
| 101 | FILE01 |
| 102 | WEB01 |
| 103 | DB01 |
Die VMID ist eine eindeutige technische Nummer.
Der VM-Name ist für Menschen leichter verständlich.
vCPU konfigurieren
Eine VM erhält eine bestimmte Anzahl virtueller CPUs.
Beispiel:
| VM | vCPU |
|---|---|
| DC01 | 2 |
| WEB01 | 2 |
| DB01 | 4 |
| FILE01 | 2 |
Wichtig:
Mehr vCPUs bedeuten nicht automatisch bessere Leistung.
Zu viele vCPUs können die Planung durch den Hypervisor verschlechtern.
CPU-Planung
Bei CPU-Planung muss man unterscheiden:
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Physische Kerne | Tatsächliche CPU-Kerne im Host |
| Threads | Logische Ausführungseinheiten |
| vCPU | Virtuelle CPU für eine VM |
| CPU-Ready | Wartezeit einer VM auf CPU-Zeit |
| Overcommitment | Mehr vCPUs vergeben als physische Kerne vorhanden |
CPU-Overcommitment
CPU-Overcommitment bedeutet, dass mehr vCPUs vergeben werden, als physische Kerne vorhanden sind.
Beispiel:
| Physische CPU-Kerne | Vergebene vCPUs |
|---|---|
| 16 | 40 |
Das kann funktionieren, weil nicht alle VMs dauerhaft volle CPU-Leistung brauchen.
Risiko:
Wenn viele VMs gleichzeitig Last erzeugen, kommt es zu Wartezeiten und Performanceproblemen.
RAM konfigurieren
Eine VM bekommt eine feste oder dynamische Menge Arbeitsspeicher.
Beispiel:
| VM | RAM |
|---|---|
| DC01 | 4 GB |
| WEB01 | 4 GB |
| FILE01 | 8 GB |
| DB01 | 16 GB |
RAM ist bei Virtualisierung besonders wichtig.
Wenn der Host nicht genug RAM hat, werden VMs langsam oder instabil.
RAM-Planung
Wichtige Fragen:
| Frage | Bedeutung |
|---|---|
| Wie viel RAM braucht das Betriebssystem? | Grundbedarf |
| Wie viel RAM braucht die Anwendung? | Arbeitslast |
| Gibt es Spitzenlasten? | Reserven einplanen |
| Wie viele VMs laufen auf dem Host? | Gesamtauslastung |
| Gibt es HA-Reserve? | Ausfall eines Hosts abfangen |
Merksatz:
RAM ist oft kritischer als CPU, weil fehlender RAM schnell zu starker Verlangsamung führt.
Virtuelle Festplatte konfigurieren
Eine VM benötigt mindestens eine virtuelle Festplatte.
Typische Angaben:
| Einstellung | Beispiel |
|---|---|
| Größe | 60 GB |
| Format | VHDX, VMDK, QCOW2, RAW |
| Provisioning | Thin oder Thick |
| Storage | Datastore, Volume oder Pool |
| Bus / Controller | SCSI, VirtIO, SATA |
| Cache-Modus | Plattformabhängig |
Thin Provisioning
Thin Provisioning bedeutet:
Die virtuelle Festplatte hat eine Maximalgröße, belegt aber zunächst nur den tatsächlich genutzten Speicher.
Beispiel:
| Eingestellte Größe | Tatsächlich belegt |
|---|---|
| 100 GB | 20 GB |
Vorteil:
Speicher wird effizient genutzt.
Nachteil:
Der echte Storage kann voll laufen, wenn viele VMs wachsen.
Thick Provisioning
Thick Provisioning bedeutet:
Der Speicherplatz wird direkt vollständig reserviert.
Beispiel:
| Eingestellte Größe | Tatsächlich belegt |
|---|---|
| 100 GB | 100 GB |
Vorteil:
Besser planbar.
Nachteil:
Weniger flexibel und weniger platzsparend.
Virtuelle Netzwerkkarte konfigurieren
Eine VM bekommt eine oder mehrere virtuelle Netzwerkkarten.
Typische Einstellungen:
| Einstellung | Bedeutung |
|---|---|
| Netzwerk / Bridge | Verbindung zum virtuellen Switch |
| VLAN | Logisches Netzwerk |
| MAC-Adresse | Hardwareadresse der vNIC |
| Treiber | VirtIO, E1000, VMXNET3 usw. |
| Firewall | Plattformabhängige Netzwerkfilter |
| Bandbreitenlimit | Begrenzung des Netzwerkverkehrs |
Virtueller Switch
Ein virtueller Switch verbindet VMs mit Netzwerken.
Er kann VMs untereinander und mit dem physischen Netzwerk verbinden.
Beispiel:
VM WEB01
↓
Virtuelle Netzwerkkarte
↓
Virtueller Switch
↓
Physische Netzwerkkarte
↓
Physisches Netzwerk
Bridge
Eine Bridge verbindet virtuelle Netzwerke mit dem physischen Netzwerk.
Beispiel bei Proxmox:
| Bridge | Zweck |
|---|---|
| vmbr0 | Verbindung zum LAN |
| vmbr1 | Internes VM-Netz |
| vmbr2 | DMZ-Netz |
Eine VM wird mit einer Bridge verbunden und kann darüber kommunizieren.
VLAN-Zuordnung
VLANs trennen Netzwerke logisch voneinander.
Beispiel:
| VLAN | Zweck |
|---|---|
| VLAN 10 | Management |
| VLAN 20 | Servernetz |
| VLAN 30 | Storage |
| VLAN 40 | Clientnetz |
| VLAN 50 | DMZ |
| VLAN 60 | Backup |
Eine VM kann über ihre virtuelle Netzwerkkarte einem VLAN zugeordnet werden.
ISO einbinden
Zum Installieren eines Betriebssystems wird häufig eine ISO-Datei eingebunden.
Ablauf:
| Schritt | Erklärung |
|---|---|
| ISO hochladen | Installationsmedium bereitstellen |
| VM erstellen | Virtuelle Hardware anlegen |
| ISO als Laufwerk einbinden | VM kann davon booten |
| VM starten | Installation beginnt |
| Betriebssystem installieren | OS auf vDisk installieren |
| ISO entfernen | Nach Installation nicht mehr benötigt |
Boot-Reihenfolge
Die Boot-Reihenfolge legt fest, von welchem Medium die VM startet.
Beispiel:
| Reihenfolge | Medium |
|---|---|
| 1 | Virtuelles CD/DVD-Laufwerk mit ISO |
| 2 | Virtuelle Festplatte |
| 3 | Netzwerkboot |
Nach der Installation sollte die VM meistens von der virtuellen Festplatte starten.
Gastbetriebssystem installieren
Das Gastbetriebssystem ist das Betriebssystem innerhalb der VM.
Beispiele:
| Betriebssystem | Einsatz |
|---|---|
| Windows Server | Active Directory, Fileserver, Anwendungen |
| Debian | Webserver, Dienste, Container |
| Ubuntu Server | Cloud, Anwendungen, Webdienste |
| pfSense | Firewall oder Router |
| Rocky Linux | Unternehmensnahe Linux-Umgebung |
Guest Tools
Guest Tools verbessern die Zusammenarbeit zwischen VM und Hypervisor.
Beispiele:
| Plattform | Tool |
|---|---|
| VMware | VMware Tools |
| Hyper-V | Integration Services |
| Proxmox/KVM | QEMU Guest Agent |
| VirtualBox | Guest Additions |
Vorteile:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| Bessere Treiber | Netzwerk, Storage und Grafik |
| Sauberes Herunterfahren | Hypervisor kann VM kontrolliert stoppen |
| IP-Anzeige | Hypervisor erkennt IP-Adresse der VM |
| Zeitsynchronisation | Uhrzeit bleibt korrekt |
| Bessere Performance | Optimierte Kommunikation |
| Snapshot-Unterstützung | Bessere Konsistenz möglich |
QEMU Guest Agent
Der QEMU Guest Agent wird häufig bei KVM und Proxmox verwendet.
Er läuft innerhalb der VM.
Typische Vorteile:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| IP-Adressen sichtbar | Proxmox kann IP der VM anzeigen |
| Sauberes Herunterfahren | VM kann korrekt beendet werden |
| Dateisystem einfrieren | Hilfreich für Backups |
| Bessere Kommunikation | Host und VM tauschen Informationen aus |
VM starten
Beim Starten einer VM stellt der Hypervisor die virtuelle Hardware bereit.
Ablauf vereinfacht:
| Schritt | Erklärung |
|---|---|
| VM-Konfiguration lesen | CPU, RAM, Disk, Netzwerk |
| Ressourcen reservieren | Host stellt Ressourcen bereit |
| Virtuelles BIOS/UEFI startet | Bootvorgang beginnt |
| Betriebssystem startet | Gastbetriebssystem wird geladen |
| Dienste starten | Serverdienste werden verfügbar |
VM sauber herunterfahren
Eine VM sollte möglichst sauber heruntergefahren werden.
Beispiel:
| Methode | Bewertung |
|---|---|
| Herunterfahren im Gastbetriebssystem | Sauber |
| Shutdown über Hypervisor mit Guest Tools | Sauber |
| Power Off erzwingen | Nur im Notfall |
Ein erzwungenes Ausschalten kann Daten beschädigen, ähnlich wie das Ziehen des Stromsteckers bei einem physischen Server.
Autostart
Autostart legt fest, ob eine VM automatisch mit dem Host startet.
Beispiel:
| VM | Autostart |
|---|---|
| DC01 | Ja |
| DNS01 | Ja |
| FILE01 | Ja |
| TEST01 | Nein |
Produktive Dienste sollten nach einem Host-Neustart automatisch wieder starten.
Testsysteme müssen nicht unbedingt automatisch starten.
Startreihenfolge
Bei mehreren VMs ist die Startreihenfolge wichtig.
Beispiel:
| Reihenfolge | VM | Grund |
|---|---|---|
| 1 | DC01 | Authentifizierung und DNS |
| 2 | DB01 | Datenbank für Anwendung |
| 3 | APP01 | Anwendung benötigt Datenbank |
| 4 | WEB01 | Webserver nutzt Anwendung |
Wenn abhängige Systeme zu früh starten, funktionieren Dienste eventuell nicht korrekt.
VM-Konsole
Die VM-Konsole ist der direkte Bildschirmzugriff auf eine virtuelle Maschine.
Nutzen:
| Situation | Nutzen |
|---|---|
| OS-Installation | Installation durchführen |
| Netzwerkfehler | Zugriff auch ohne RDP/SSH |
| Bootprobleme | Fehlermeldungen sehen |
| Notfallzugriff | Anmeldung direkt an der VM |
Remotezugriff auf VMs
Nach der Installation werden VMs oft über normale Verwaltungsprotokolle administriert.
Beispiele:
| System | Zugriff |
|---|---|
| Windows Server | RDP, PowerShell Remoting |
| Linux Server | SSH |
| Webserver | Browser, SSH |
| Datenbankserver | Datenbankclient, SSH/RDP |
Die VM-Konsole ist eher für Installation und Notfälle gedacht.
Snapshot erstellen
Ein Snapshot speichert einen Zustand der VM.
Typische Nutzung:
| Situation | Grund |
|---|---|
| Vor Updates | Rückkehr möglich |
| Vor Softwareinstallation | Test rückgängig machen |
| Vor Konfigurationsänderung | Fehler absichern |
| Schulungsumgebung | Ausgangszustand wiederherstellen |
Snapshot löschen
Snapshots sollten nicht dauerhaft bestehen bleiben.
Warum?
| Problem | Erklärung |
|---|---|
| Speicherverbrauch | Änderungen wachsen in Snapshot-Dateien |
| Performanceverlust | Mehr Verwaltungsaufwand beim Lesen/Schreiben |
| Komplexität | Lange Snapshot-Ketten werden riskanter |
| Kein Backup | Snapshot liegt meist auf gleichem Storage |
Merksatz:
Snapshots nur kurzfristig nutzen und danach wieder entfernen.
Checkpoint
Bei Hyper-V wird häufig der Begriff Checkpoint verwendet.
Ein Checkpoint ist ähnlich wie ein Snapshot.
Es gibt unterschiedliche Arten:
| Art | Bedeutung |
|---|---|
| Standard Checkpoint | Speichert VM-Zustand für Tests |
| Production Checkpoint | Besser für produktive Systeme geeignet |
Auch Checkpoints sind kein Ersatz für Backups.
VM klonen
Beim Klonen wird eine VM kopiert.
Arten:
| Clone-Art | Erklärung |
|---|---|
| Full Clone | Vollständige unabhängige Kopie |
| Linked Clone | Abhängige Kopie von einer Basis-VM |
Typische Nutzung:
| Situation | Beispiel |
|---|---|
| Testsystem erstellen | Produktivsystem kopieren |
| Schulungsumgebung | Gleiche VM mehrfach bereitstellen |
| Vorlage nutzen | Aus Basis-VM neue Server erstellen |
Template verwenden
Ein Template ist eine vorbereitete Vorlage für neue VMs.
Typischer Ablauf:
| Schritt | Erklärung |
|---|---|
| Basis-VM installieren | Betriebssystem einrichten |
| Updates installieren | System aktualisieren |
| Grundkonfiguration setzen | Zeitzone, Tools, Benutzer |
| Bereinigen | Temporäre Daten entfernen |
| In Template umwandeln | Vorlage erstellen |
| Neue VM aus Template erzeugen | Schnelle Bereitstellung |
Warum Templates sinnvoll sind
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| Zeitersparnis | Neue VMs schneller bereitstellen |
| Einheitlichkeit | Gleiche Grundkonfiguration |
| Weniger Fehler | Standardisierte Einrichtung |
| Automatisierung | Gut für größere Umgebungen |
| Dokumentation | Klarer Ausgangszustand |
VM migrieren
Migration bedeutet, dass eine VM verschoben wird.
Arten:
| Art | Bedeutung |
|---|---|
| Cold Migration | VM wird ausgeschaltet verschoben |
| Live Migration | Laufende VM wird verschoben |
| Storage Migration | Virtuelle Festplatte wird auf anderen Storage verschoben |
Cold Migration
Cold Migration bedeutet:
Die VM wird heruntergefahren und dann verschoben.
Vorteil:
Einfacher und weniger anspruchsvoll.
Nachteil:
Die VM ist währenddessen nicht verfügbar.
Live Migration
Live Migration bedeutet:
Eine laufende VM wird von einem Host auf einen anderen Host verschoben.
Die VM soll dabei weiterlaufen.
Nutzen:
| Situation | Vorteil |
|---|---|
| Wartung | Host kann ohne VM-Ausfall gewartet werden |
| Lastverteilung | VMs können besser verteilt werden |
| Hardwaretausch | VM kann vorher verschoben werden |
| Clusterbetrieb | Grundlage für flexible Verwaltung |
Voraussetzungen für Live Migration
| Voraussetzung | Erklärung |
|---|---|
| Mehrere Hosts | Es braucht Quell- und Zielhost |
| Gemeinsamer oder replizierter Storage | Zielhost muss VM-Daten erreichen |
| Netzwerkverbindung | RAM-Zustand wird übertragen |
| Kompatible CPUs | VM muss auf Zielhost laufen können |
| Gemeinsame Verwaltung | Hosts müssen im Cluster oder Management eingebunden sein |
Storage Migration
Storage Migration verschiebt die virtuellen Festplatten einer VM auf einen anderen Speicher.
Beispiel:
| Vorher | Nachher |
|---|---|
| VM-Disk auf Storage A | VM-Disk auf Storage B |
Nutzen:
| Situation | Vorteil |
|---|---|
| Storage wird voll | Daten verschieben |
| Storage wird ersetzt | Migration vorbereiten |
| Performance verbessern | VM auf schnelleren Speicher legen |
| Last verteilen | Storage entlasten |
VM sichern
VMs müssen regelmäßig gesichert werden.
Mögliche Backuparten:
| Backupart | Erklärung |
|---|---|
| Image-basiert | Ganze VM wird gesichert |
| Datei-basiert | Einzelne Dateien werden gesichert |
| Agent-basiert | Backupsoftware läuft in der VM |
| Agentless | Backup über Hypervisor |
| Applikationskonsistent | Laufende Anwendungen werden berücksichtigt |
Applikationskonsistentes Backup
Ein applikationskonsistentes Backup ist besonders wichtig bei Systemen mit aktiven Daten.
Beispiele:
| System | Grund |
|---|---|
| Datenbankserver | Schreibvorgänge müssen konsistent sein |
| Domain Controller | Active Directory muss sauber gesichert werden |
| Mailserver | Viele Transaktionen |
| ERP-System | Geschäftsdaten dürfen nicht beschädigt werden |
Ein reines Kopieren einer laufenden virtuellen Festplatte kann inkonsistente Daten erzeugen.
VM wiederherstellen
Eine VM kann aus einem Backup wiederhergestellt werden.
Möglichkeiten:
| Wiederherstellung | Bedeutung |
|---|---|
| Ganze VM | Vollständige VM zurückspielen |
| Einzelne Datei | Datei aus VM-Backup wiederherstellen |
| Einzelne Disk | Nur virtuelle Festplatte wiederherstellen |
| Instant Recovery | VM direkt aus Backup starten |
| Restore auf neuen Host | VM auf anderer Hardware wiederherstellen |
Wichtig:
Wiederherstellungen sollten regelmäßig getestet werden.
VM-Monitoring
Virtuelle Maschinen müssen überwacht werden.
Wichtige Werte:
| Bereich | Messwert |
|---|---|
| CPU | Auslastung, CPU-Ready |
| RAM | Nutzung, Swapping, Ballooning |
| Storage | IOPS, Latenz, freier Speicher |
| Netzwerk | Bandbreite, Paketverlust |
| Backup | Erfolgreich oder fehlgeschlagen |
| Dienste | Läuft die Anwendung? |
| Snapshots | Alte Snapshots vorhanden? |
| Host | Gesamtlast des Virtualisierungshosts |
CPU-Ready
CPU-Ready beschreibt, wie lange eine VM auf CPU-Zeit warten muss.
Wenn CPU-Ready hoch ist, möchte die VM rechnen, bekommt aber nicht schnell genug CPU-Zeit vom Host.
Mögliche Ursachen:
| Ursache | Erklärung |
|---|---|
| Zu viele VMs | Host überlastet |
| Zu viele vCPUs | Schlechte CPU-Planung |
| Hohe Last auf Host | Viele VMs aktiv |
| Falsche Ressourcenverteilung | Kritische VM bekommt zu wenig Ressourcen |
Ballooning
Ballooning ist eine Speichertechnik in Virtualisierungsumgebungen.
Dabei wird Speicher aus VMs zurückgeholt, wenn der Host unter RAM-Druck steht.
Das kann sinnvoll sein, zeigt aber auch, dass RAM knapp werden kann.
Merksatz:
Ballooning kann ein Hinweis auf knappe RAM-Ressourcen sein.
Swapping
Swapping bedeutet, dass Arbeitsspeicher auf langsameren Datenträger ausgelagert wird.
Das ist bei VMs problematisch.
Folge:
Die VM wird deutlich langsamer.
Merksatz:
Swapping ist meistens ein schlechtes Zeichen für Performance.
Storage-Monitoring
Bei Virtualisierung ist Storage sehr wichtig.
Viele VMs greifen gleichzeitig auf denselben Speicher zu.
Wichtige Werte:
| Wert | Bedeutung |
|---|---|
| Freier Speicher | Reicht Platz für VMs und Snapshots? |
| IOPS | Anzahl Speicheroperationen pro Sekunde |
| Latenz | Verzögerung beim Speicherzugriff |
| Durchsatz | Datenmenge pro Sekunde |
| Snapshot-Größe | Wächst ein Snapshot zu stark? |
Alte Snapshots erkennen
Alte Snapshots sind ein häufiges Problem.
Risiken:
| Risiko | Erklärung |
|---|---|
| Speicher läuft voll | Snapshot-Dateien wachsen |
| Performance sinkt | Mehr Verwaltungsaufwand |
| Backupprobleme | Backups können fehlschlagen |
| Schwierige Konsolidierung | Lange Snapshot-Ketten sind riskanter |
Gute Praxis:
Snapshots nur kurzfristig verwenden und danach löschen oder konsolidieren.
VM-Rechteverwaltung
Nicht jeder Administrator sollte alle Rechte auf alle VMs haben.
Beispiele für Rollen:
| Rolle | Rechte |
|---|---|
| Viewer | Nur ansehen |
| Operator | VM starten und stoppen |
| VM-Admin | VM verwalten |
| Storage-Admin | Datenspeicher verwalten |
| Netzwerk-Admin | Virtuelle Netzwerke verwalten |
| Volladministrator | Gesamte Plattform verwalten |
Grundprinzip:
Least Privilege
Nur die Rechte vergeben, die wirklich benötigt werden.
Hypervisor-Updates
Auch der Hypervisor muss aktualisiert werden.
Gründe:
| Grund | Erklärung |
|---|---|
| Sicherheitsupdates | Schwachstellen schließen |
| Stabilität | Fehler beheben |
| Hardwareunterstützung | Neue Hardware unterstützen |
| Performance | Verbesserungen erhalten |
| Kompatibilität | Neue Gastbetriebssysteme unterstützen |
In produktiven Umgebungen sollten Updates geplant und getestet werden.
Wartungsmodus
Ein Host kann in den Wartungsmodus versetzt werden.
Bedeutung:
Der Host soll vorübergehend keine produktiven VMs betreiben.
Typischer Ablauf:
| Schritt | Erklärung |
|---|---|
| Wartungsmodus aktivieren | Host für Wartung vorbereiten |
| VMs migrieren | VMs auf andere Hosts verschieben |
| Updates installieren | Hypervisor aktualisieren |
| Host neu starten | Falls erforderlich |
| Funktion prüfen | Host kontrollieren |
| Wartungsmodus beenden | Host wieder produktiv nutzen |
VM-Dokumentation
VMs müssen dokumentiert werden.
Wichtige Angaben:
| Bereich | Beispiel |
|---|---|
| VM-Name | WEB01 |
| VMID | 102 |
| Aufgabe | Interner Webserver |
| Betriebssystem | Debian 12 |
| Host / Cluster | HV01 oder Cluster01 |
| vCPU | 2 |
| RAM | 4 GB |
| Disk | 60 GB |
| Netzwerk | VLAN 20 |
| IP-Adresse | 192.168.20.30 |
| Backup | Täglich |
| Kritikalität | Mittel |
| Verantwortlich | IT-Abteilung |
| Abhängigkeiten | DB01 |
Abhängigkeiten dokumentieren
VMs sind oft voneinander abhängig.
Beispiel:
| VM | Benötigt |
|---|---|
| APP01 | DB01 |
| WEB01 | APP01 |
| FILE01 | DC01 und DNS |
| BACKUP01 | Storage und Netzwerk |
| MON01 | Zugriff auf alle Systeme |
Wenn man eine VM wartet oder neu startet, muss man ihre Abhängigkeiten kennen.
Typische Fehler bei VM-Verwaltung
| Fehler | Auswirkung |
|---|---|
| Zu viele vCPUs vergeben | Performance kann schlechter werden |
| Zu wenig RAM | VM wird langsam |
| Storage nicht überwacht | Datastore läuft voll |
| Snapshots zu lange behalten | Speicher- und Performanceprobleme |
| Keine Guest Tools installiert | Schlechtere Verwaltung |
| Keine Backups | Datenverlust möglich |
| Keine Dokumentation | Fehlersuche wird schwer |
| Keine Startreihenfolge | Dienste starten falsch |
| Managementzugang offen | Sicherheitsrisiko |
| Kein Monitoring | Probleme werden zu spät erkannt |
Gute Praxis bei VM-Verwaltung
| Empfehlung | Grund |
|---|---|
| VMs sauber benennen | Bessere Übersicht |
| Ressourcen passend planen | Stabiler Betrieb |
| Nicht zu viele vCPUs vergeben | Bessere CPU-Planung |
| RAM ausreichend dimensionieren | Vermeidet Swapping |
| Storage überwachen | Verhindert volle Datenspeicher |
| Snapshots nur kurzfristig nutzen | Verhindert Probleme |
| Guest Tools installieren | Bessere Integration |
| Backups regelmäßig prüfen | Wiederherstellung sicherstellen |
| Dokumentation pflegen | Betrieb und Fehlersuche erleichtern |
| Rechte beschränken | Sicherheit erhöhen |
| Hypervisor aktuell halten | Sicherheitslücken schließen |
Prüfungsnahes Beispiel
Aufgabe:
Eine VM läuft langsam. Die CPU-Auslastung in der VM ist hoch. Der Host betreibt sehr viele VMs mit vielen zugewiesenen vCPUs.
Frage:
Was könnte die Ursache sein?
Mögliche Antwort:
Eine mögliche Ursache ist CPU-Overcommitment. Es wurden mehr vCPUs an VMs vergeben, als der Host sinnvoll bedienen kann. Dadurch müssen VMs auf CPU-Zeit warten. Man sollte die Host-Auslastung, CPU-Ready-Werte und die Anzahl vergebener vCPUs prüfen.
Prüfungsnahes Beispiel
Aufgabe:
Ein Administrator erstellt vor einem Update einen Snapshot und lässt diesen mehrere Wochen bestehen.
Frage:
Warum ist das problematisch?
Mögliche Antwort:
Snapshots sind nur für kurzfristige Zustände gedacht. Wenn ein Snapshot lange bestehen bleibt, kann er viel Speicher verbrauchen und die Performance verschlechtern. Außerdem ist ein Snapshot kein Backup. Nach erfolgreichem Update sollte der Snapshot gelöscht oder konsolidiert werden.
Prüfungsnahes Beispiel
Aufgabe:
Ein Unternehmen möchte einen Virtualisierungshost warten, ohne die darauf laufenden produktiven VMs auszuschalten.
Frage:
Welche Technik kann helfen?
Mögliche Antwort:
Live Migration kann helfen. Dabei werden laufende VMs auf einen anderen Host verschoben. Voraussetzung sind mehrere Hosts, passende Netzwerkverbindungen, kompatible CPUs und gemeinsamer oder replizierter Storage.
Typische Prüfungsfrage: Was macht ein Hypervisor?
Mögliche Antwort:
Ein Hypervisor verwaltet virtuelle Maschinen und teilt ihnen Ressourcen wie CPU, RAM, Storage und Netzwerk zu. Er ermöglicht, dass mehrere virtuelle Maschinen gleichzeitig auf einem physischen Host laufen.
Typische Prüfungsfrage: Warum sind Guest Tools wichtig?
Mögliche Antwort:
Guest Tools verbessern die Zusammenarbeit zwischen Hypervisor und Gastbetriebssystem. Sie ermöglichen bessere Treiber, sauberes Herunterfahren, Zeitsynchronisation, Anzeige von IP-Adressen und oft bessere Backup- oder Snapshot-Funktionen.
Typische Prüfungsfrage: Was ist ein virtueller Switch?
Mögliche Antwort:
Ein virtueller Switch verbindet virtuelle Maschinen untereinander und mit dem physischen Netzwerk. Er übernimmt innerhalb des Hypervisors eine ähnliche Aufgabe wie ein physischer Switch im Netzwerk.
Typische Prüfungsfrage: Warum ist die Startreihenfolge von VMs wichtig?
Mögliche Antwort:
Viele Serverdienste hängen voneinander ab. Ein Applikationsserver benötigt zum Beispiel zuerst die Datenbank, und viele Windows-Server benötigen DNS oder Domain Controller. Wenn VMs in falscher Reihenfolge starten, können Dienste fehlerhaft starten.
Typische Prüfungsfrage: Was ist CPU-Overcommitment?
Mögliche Antwort:
CPU-Overcommitment bedeutet, dass mehr virtuelle CPUs an VMs vergeben werden, als physische CPU-Kerne vorhanden sind. Das kann funktionieren, solange nicht alle VMs gleichzeitig viel CPU-Leistung benötigen. Bei hoher Last kann es aber zu Wartezeiten und Performanceproblemen kommen.
Typische Prüfungsfrage: Was ist RAM-Overcommitment?
Mögliche Antwort:
RAM-Overcommitment bedeutet, dass mehr Arbeitsspeicher an VMs vergeben wird, als physisch vorhanden ist. Das ist riskant, weil fehlender RAM zu Ballooning oder Swapping führen kann. Dadurch werden VMs oft stark langsamer.
Typische Prüfungsfrage: Was ist ein Template?
Mögliche Antwort:
Ein Template ist eine vorbereitete Vorlage für neue virtuelle Maschinen. Es enthält ein installiertes und vorkonfiguriertes Betriebssystem. Dadurch können neue VMs schneller und einheitlicher erstellt werden.
Typische Prüfungsfrage: Was ist der Unterschied zwischen Snapshot und Backup?
| Snapshot | Backup |
|---|---|
| Kurzfristiger Zustand einer VM | Langfristige Datensicherung |
| Liegt meist auf demselben Storage | Kann separat gespeichert werden |
| Für Updates und Tests geeignet | Für Wiederherstellung nach Datenverlust |
| Kein Ersatz für Backup | Echte Sicherung |
Wichtige Begriffe
| Begriff | Kurz erklärt |
|---|---|
| Hypervisor | Virtualisierungsschicht |
| Typ-1-Hypervisor | Läuft direkt auf Hardware |
| Typ-2-Hypervisor | Läuft auf Betriebssystem |
| Host | Physischer Virtualisierungsserver |
| Guest | Virtuelle Maschine |
| VM | Virtuelle Maschine |
| VMID | Eindeutige technische VM-Nummer |
| vCPU | Virtuelle CPU |
| vRAM | Virtueller Arbeitsspeicher |
| vDisk | Virtuelle Festplatte |
| vNIC | Virtuelle Netzwerkkarte |
| Virtueller Switch | Verbindet VMs mit Netzwerken |
| Bridge | Verbindung zwischen virtueller und physischer Netzwerkwelt |
| VLAN | Logische Netztrennung |
| ISO | Installationsabbild |
| Guest Tools | Zusatztools für bessere VM-Integration |
| Snapshot | Kurzfristig gespeicherter VM-Zustand |
| Checkpoint | Snapshot-ähnliche Funktion bei Hyper-V |
| Clone | Kopie einer VM |
| Template | Vorlage für neue VMs |
| Live Migration | Laufende VM verschieben |
| Cold Migration | Ausgeschaltete VM verschieben |
| Storage Migration | Virtuelle Festplatte verschieben |
| CPU-Ready | Wartezeit auf CPU-Zeit |
| Ballooning | Speicher wird aus VM zurückgeholt |
| Swapping | RAM wird auf Datenträger ausgelagert |
| Wartungsmodus | Host für Wartung vorbereiten |
Wichtige Merksätze
Der Hypervisor verwaltet virtuelle Maschinen und verteilt Ressourcen.
Ein Typ-1-Hypervisor läuft direkt auf der Hardware.
Ein Typ-2-Hypervisor läuft auf einem vorhandenen Betriebssystem.
Eine VM sollte nur so viele Ressourcen bekommen, wie sie sinnvoll benötigt.
Zu viele vCPUs können die Performance verschlechtern.
RAM-Mangel führt häufig zu starken Performanceproblemen.
Snapshots sind nur kurzfristig sinnvoll und kein Backup.
Guest Tools verbessern Verwaltung, Performance und Integration.
Live Migration ermöglicht Wartung ohne Abschalten laufender VMs.
VMs müssen genauso dokumentiert, überwacht und gesichert werden wie physische Server.
Kurzzusammenfassung
Der Hypervisor ist die zentrale Komponente einer Virtualisierungsumgebung.
Er stellt virtuelle Hardware bereit, verwaltet virtuelle Maschinen und verteilt Ressourcen wie CPU, RAM, Storage und Netzwerk.
Wichtige Verwaltungsaufgaben sind:
| Aufgabe | Bedeutung |
|---|---|
| VM erstellen | Neue virtuelle Maschine anlegen |
| Ressourcen planen | CPU, RAM, Disk und Netzwerk passend zuweisen |
| Betriebssystem installieren | Gastbetriebssystem einrichten |
| Guest Tools installieren | Integration verbessern |
| Snapshots nutzen | Kurzfristige Absicherung bei Änderungen |
| Backups einrichten | Echte Wiederherstellung ermöglichen |
| Migration durchführen | VMs verschieben |
| Monitoring nutzen | Auslastung und Probleme erkennen |
| Dokumentation pflegen | Betrieb nachvollziehbar machen |
| Rechte verwalten | Sicherheit erhöhen |
Für die IHK ist besonders wichtig:
| Thema | Kerngedanke |
|---|---|
| Hypervisor | Verwaltet VMs |
| Typ-1 / Typ-2 | Direkt auf Hardware oder auf Betriebssystem |
| VM-Ressourcen | vCPU, vRAM, vDisk, vNIC |
| Snapshots | Kein Backup |
| Migration | VM kann verschoben werden |
| Guest Tools | Bessere Integration |
| Monitoring | Performanceprobleme erkennen |
| Dokumentation | Professioneller Betrieb |
Der nächste logische Schritt ist:
Storage, Snapshots und Backups bei VMs