Kapitel 2: Grundlagen 9 m

Kapitel 2: Grundlagen 9 mehrere virtuelle Maschinen, auf einer physischen Maschine laufen. Jede dieser virtuellen Maschinen beinhaltet einen eigenen Netzwerkadapter und bekommt somit unterschiedliche IPs zugeteilt. Dies ist notwendig, damit die Clients zwischen den unterschiedlichen Servern unterscheiden können und nicht versehentlich mit dem falschen Server kommunizieren. Hardware-Emulation Hardware-Emulation ist die funktionelle Nachbildung einer physischen Hardware innerhalb einer virtuellen Umgebung. Das Ziel ist es, für eine virtuelle Maschine die physische Hardware virtuell nachzubilden. Das bedeutet jedoch, dass die Emulations-Software dabei die Schnittstellen der Originalhardware so nachbildet, dass ein Betriebssystem, das ursprünglich für physische Hardware ausgelegt war, genauso mit dem Emulator interagieren kann wie mit der echten Hardware. Somit wird gewährleistet, dass für das Betriebssystem jederzeit der Betrieb ermöglicht wird, selbst wenn eine andere physische Hardwarearchitektur vorhanden ist. Darüber hinaus ist durch die Hardware-Emulation auch eine Bereitstellung von Hardware, die physisch noch nicht entwickelt wurde oder nicht mehr entwickelt wird, möglich. 10 Wenn man beispielsweise den aktuellen Markt beobachtet, dann findet man heutzutage keine Festplatten mehr die kleiner als 40 GB sind. Veraltete Betriebssysteme, die mit zu großen Festplatten nicht mehr arbeiten können, können durch die Hardware-Emulation somit weiterhin verwendet werden. Ein Beispiel für noch nicht entwickelte Hardware wäre das Testen von Software für Mobiltelefone, die noch in der Entwicklung sind. Es wird somit möglich die Software zu testen, ohne dass die tatsächliche Hardware fertig entwickelt wurde. Dies bedeutet einen zeitlichen Vorsprung für die Software-Entwicklung, da diese nicht auf die Hardware- Entwicklung warten muss. Durch die Hardware-Emulation entsteht eine virtuelle Maschine, die völlig von der tatsächlichen Hardware losgelöst von dem Emulator betrieben wird. Die Kernfunktion des Emulators beinhaltet beispielsweise alle CPU-Befehle entgegenzunehmen, zu interpretieren und anhand seiner Applikationslogik auszuführen 10 Vgl. Baun, Christian: Servervirtualisierung

10 Kapitel 2: Grundlagen sowie das entsprechende Ergebnis an die virtuelle Maschine zurückzuliefern. Das Ergebnis, das an die virtuelle Maschine zurückgeliefert wird, muss absolut identisch mit dem Ergebnis sein, welches derselbe Systemaufruf auf der Originalplattform liefern würde. Würde es bei diesem Ablauf auch nur eine geringe Abweichung zwischen dem emulierten Prozessor und einem physischen Prozessor geben, so könnte das Betriebssystem mit dem Ergebnis nicht arbeiten und das System würde abstürzen. 11 Die vollständige softwareseitige Implementierung birgt jedoch gewisse Probleme, da die Befehle eines Emulators nicht direkt auf dem echten Prozessor ausgeführt werden, sondern vorher vom Emulator entgegengenommen, interpretiert, ausgeführt und anschließend wieder an das System im Emulator zurückgegeben werden. Dadurch entsteht ein großer Overhead, der sich teilweise durch dramatische Geschwindigkeitseinbußen bemerkbar macht. Um diesem Problem entgegenzuwirken implementieren deshalb einige Emulatoren Just-in-Time-Compiler, die die Befehle des Gastsystems gleichzeitig ausführen und cachen, so dass beim nächsten Aufruf des selben Befehls das Ergebnis aus dem Cache abgefragt werden kann und nicht wieder erneut berechnet werden muss. 12 Hardware-Partitionierung Durch die Hardware-Partitionierung können die gesamten Ressourcen eines Computersystems in Teilsysteme geteilt werden. Dadurch werden Ressourcen wie Prozessor, Hauptspeicher, Datenspeicher und Input/Output-Geräte (CD- Laufwerke, Diskettenlaufwerk, USB-Speicher, etc.) partitioniert und den virtuellen Maschinen zur Verfügung gestellt. Die Aufteilung der Ressourcen kann während des laufenden Betriebs von dem Hypervisor geändert werden. 13 11 Vgl. Thorns, Fabian: „Das Virtualisierungs-Buch“, S. 35 12 Vgl. Thorns, Fabian: „Das Virtualisierungs-Buch“, S. 35 13 Vgl. Baun, Christian: Servervirtualisierung