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Open-Source-Lösung für virtuelle Server auf x86-Hardware mit Linux: Xen 3

    Open-Source-Lösung für virtuelle Server auf x86-Hardware mit Linux: Xen 3

Viele Server in Rechenzentren nutzen nur fünf bis 15 Prozent ihrer maximalen Leistung. Eine bessere Ausnutzung der Hardware wird durch Systemvirtualisierung erreicht, wobei sich mehrere virtuelle Server eine physikalische Maschine teilen. Das bringt große Einsparpotenziale für Hardware- und Betriebskosten. Mit Xen steht eine Softwarelösung zur Verfügung, mit der sich virtuelle Server effizient auf x86-Hardware betreiben lassen.

Applikationen, Servicedienste und Middleware, die auf viele Systeme mit unterschiedlicher Hardware verteilt sind, können mit Hilfe der Systemvirtualisierung auf eine physikalische Maschine migriert und kostengünstig auf virtuellen Servern gehostet werden. Ein mögliches Szenario in der Softwareentwicklung wäre etwa der parallele Betrieb von Entwicklungs-, Test-, Qualitätssicherungs- und Schulungssystemen auf einem physikalischen Server. Kapital- und Betriebskosten für Hardware reduzieren sich so auf eine Maschine. Administration und Backup werden durch Zentralisierung vereinfacht und durch die dynamische Zuweisung von Ressourcen entsteht eine skalierbare Infrastruktur, die sich dem Bedarf der einzelnen Systeme jederzeit anpassen lässt.

Mit Xen steht eine freie Softwarelösung für die Systemvirtualisierung zur Verfügung, basierend auf Linux und x86-Hardware. Als Open-Source-Projekt an der Universität Cambridge [1] gestartet, wird Xen inzwischen von namhaften Firmen wie Intel, AMD, HP, IBM, Red Hat und Novell/Suse unterstützt. Die aktuelle Version 3 enthält einige Neuerungen wie Virtual-SMP für Gastbetriebssysteme und dynamische Aufteilung von Gastsystemen auf vorhandene Prozessoren. Durch die Nutzung der neuen Prozessor-Technologien Vanderpool von Intel und Pacifica von AMD können jetzt auch Gäste ohne spezielle Anpassung für Xen betrieben werden (z. B. Microsoft Windows). Um den von den Xen-Entwicklern gewählten Ansatz der hybriden Paravirtualisierung im Vergleich zu anderen Virtualisierungstechniken besser einschätzen zu können, zunächst ein paar grundsätzliche Betrachtungen.

Direkter Hardwarezugriff versus Emulation

Die Virtualisierung von (Betriebs-)Systemen erfolgt durch die Abkopplung von der zu Grunde liegenden Soft- beziehungsweise Hardware mit der Einführung einer weiteren Abstraktionsschicht. Man erhält dadurch eine logische Sicht auf vorhandene Ressourcen der Wirtshardware wie Prozessor, Arbeitsspeicher und Ein-/Ausgabegeräte und kann diese Ressourcen mehreren Gastsystemen zur Verfügung stellen. Die Abstraktionsschicht kann in Form von Hardware ausgeführt werden. Typischerweise wird diese Aufgabe jedoch von einer Software gelöst, indem eine Art rudimentäres Betriebssystem die abstrahierende Schicht zwischen Hardware und Gastsystemen bildet. Diese Softwareabstraktionsschicht wird als Virtual Machine Monitor (VMM) oder Hypervisor bezeichnet. Mit Hilfe des VMM lassen sich komplette Rechnerarchitekturen nachbilden, indem sämtliche Hardware inklusive Prozessor und Chipsatz emuliert werden. So kann man auf einer Hardware Systeme betreiben, die nicht für diese Rechnerarchitektur entworfen wurden (z. B. PowerPC-Mac als Gast auf physikalischer x86-Hardware). Diese vollständige Emulation ist aber für den professionellen Einsatz zu langsam, da die Umsetzung von Maschinenbefehlen und Registern viel zu aufwendig ist.

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