Transcript Server-Virtualisierung IT-sicherheitstechnische Betrachtung Theorie und Praxis Prof. Dr. G. Hellberg 1 Virtualisierung © 2008 Prof.

Server-Virtualisierung
IT-sicherheitstechnische Betrachtung
Theorie und Praxis
Prof. Dr. G. Hellberg
1 Virtualisierung
© 2008 Prof. Dr. G. Hellberg
Aufbau des Seminars (1. Tag)
• Einführung / Motivation
• Virtualisierung Grundlagen:
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Was ist Virtualisierung?
Begrifflichkeiten
Architektur virtueller Server / Systeme
Wie funktioniert eine virtuelle Maschine?
Typische Einsatzgebiete virtueller Systeme
Vorteile / Nachteile virtueller Systeme
Marktübersicht
Installation virtueller Systeme
Konfiguration virtueller Systeme
Beispielinstallation verschiedener Betriebssysteme
2 Virtualisierung
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Aufbau des Seminars (2. Tag)
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Weitere Beispielinstallationen verschiedener Betriebssysteme
Installation eines Virtuellen Servers unter Windows / Linux
Konfigurationsmöglichkeiten für verschiedene Einsatzgebiete
Einrichten einer virtuellen Maschine
Möglichkeiten des Remotemanagements / Fernwartung
Troubleshooting eines virtuellen Systems
Wiederherstellung nach einem Ausfall
Hochverfügbarkeitsmöglichkeiten mittels Replikation und Clustering;
Grenzen des Einsatzes
Datensicherungskonzepte
Sicherheitstechnische Aspekte der Virtualisierung
Gefahren und Risiken
Sicherheitsmassnahmen
Diskussion verschiedener praxisnaher Szenarien / Beispielen
Ausblick
3 Virtualisierung
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Einführung / Motivation
• Virtualisierung gilt zur Zeit unumstritten als einer der
Megatrends in der IT (ist aber sehr alt  ):
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Einführung / Motivation
• Was wissen Sie bereits über Virtualisierung?
• In welchem Bereich / welchen Bereichen verwenden
Sie bereits Virtualisierung?
• Welche Erwartungen haben Sie an dieses Seminar?
5 Virtualisierung
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Was meint eigentlich “virtuell”
• Es existiert und man kann es sehen
– Real
• Es existiert nicht, aber man sieht es
– Virtuell
• Es existiert, aber man sieht es nicht
– Unsichtbar
• Es existiert nicht und man sieht es nicht
– Dann ist es weg
Als virtuell gilt die Eigenschaft einer Sache, die nicht in der Form existiert, in der sie zu wirken scheint,
aber in ihrem Wesen und ihrer Wirkung einer real existierenden Sache gleichartig ist. Das Wort führt
über den französischen Begriff virtuel („fähig zu wirken, möglich“) zurück auf das lateinische Wort virtus
(„Tugend, Tüchtigkeit, Kraft, Männlichkeit“).
Virtualität spezifiziert also ein gedachtes, oder über seine Eigenschaften konkretisiertes Objekt, das zwar
nicht physisch, aber doch in seiner Funktionalität oder Wirkung vorhanden ist. Mit anderen Worten:
Dinge, die offensichtlich nicht existieren, wirken so, als ob sie existieren, oder wirken zumindest auf
vergleichbare Weise.
6 Virtualisierung
Quelle: Wikipedia
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Virtualization Gives Users Idealized
Resources
Architected
Fishing
Interface
Virtual Ice
Has better RAS
than real ice
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Einführung / Motivation
• Virtualisierung gilt zur Zeit unumstritten als einer der
Megatrends in der IT (ist aber sehr alt  ):
• Virtualisierung verheißt mehr Leistung auf weniger Rechnern
bei besserer Ausnutzung der Hardware und maximaler
Flexibilität. Eine Virtualisierunglösung (am besten Open
Source), Linux und günstige x86-Hardware – das verspricht
Serverkonsolidierung bei gleichzeitig geringen Kosten.
• Bei Webhoster schon längere Zeit beliebtes Vorgehen soll jetzt
in großem Stil in die Rechenzentren einziehen.
• Schade bloß, dass das alles so unübersichtlich ist.
• Zwei Hauptaspekte sollten berücksichtigt werden:
– Die Auswahl eines geeigneten Systems
– Betrachtung und Einschätzung der Sicherheit
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Einführung / Motivation
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Virtuelle Maschinen erobern immer mehr die Server in Rechenzentren
und die Testplätze von Entwicklern, Trainern, Admins oder Consultans.
Selbst im Privatbereich kann mit Programmen, wie dem kostenlosen
VMware Player, ein virtueller Zweitrechner für Testzwecke betrieben
werden.
Das Thema Virtualisierung umfasst eigentlich viele Bereiche – von der
Speichervirtualisierung im SAN bis hin zur Applikationsvirtualisierung
mit Citrix Presentation Server (zwei Beispiele). Viele meinen derzeit
jedoch damit häufig Produkte von VMware, Microsoft Virtual Server /
PC, das OpenSource-Projekt XEN oder ähnliche Software, die auf
einer einzigen Hardware mehrere Computer nachbildet, um darin
jeweils unabhängige Betriebssysteme laufen zu lassen. Die Konzepte
für die praktische Anwendung und das Wissen zur Bedienung dieser
virtuellen Maschinen unter VMware werden unter Berücksichtigung der
Sicherheitsaspekte detailliert in diesem Seminar erörtert.
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Grundlagen Virtualisierung
• Virtualisierung (1. Sicht)
• Unter Virtualisierung versteht man eine abstrakte Ebene, die
die physische Hardware vom Betriebssystem entkoppelt und
somit eine größere Auslastung der IT-Ressourcen und eine
höhere Flexibilität ermöglicht.
• Mit Virtualisierung ist es möglich, mehrere virtuelle Maschinen
mit heterogenen Betriebssystemen einerseits isoliert,
andererseits jedoch nebeneinander auf der gleichen
physischen Maschine auszuführen. Jede virtuelle Maschine
verfügt über einen eigenen virtuellen Hardware-Satz, wie z. B.
RAM-Speicher, CPU, NIC, usw., auf den das Betriebssystem
und die Anwendungen geladen werden. Das Betriebssystem
erkennt, unabhängig von den tatsächlichen physischen
Hardware-Komponenten, einen konsistenten und
normalisierten Hardware-Satz.
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Grundlagen Virtualisierung
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Virtuelle Maschinen sind in Dateien eingekapselte Komponenten.
Somit kann eine virtuelle Maschine schnell gespeichert, kopiert und
bereitgestellt werden. Komplettsysteme (voll konfigurierte
Anwendungen, Betriebssysteme, das BIOS und die virtuelle
Hardware) können aufgrund des Wegfalls von Ausfallzeiten und der
kontinuierlichen Auslastungskonsolidierung binnen Sekunden von
einem physischen Server auf einen anderen verschoben werden.
Virtualisierung wurde in den sechziger Jahren erstmals erwähnt und
angewendet und ermöglichte damals die Partitionierung großer
Mainframe-Hardware - seinerzeit eine knappe und äußerst teure
Ressource. Mit den Jahren stellten Mini-Computer und PCs eine
immer effizientere und günstige Möglichkeit dar, Verarbeitungsleistung
zu verteilen, sodass Virtualisierung in den achtziger Jahren nicht mehr
so stark verbreitet war.
11 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• In den neunziger Jahren begannen Wissenschaftler zu
erkennen, wie Virtualisierung einige der Probleme lösen
könnte, die mit der Verbreitung günstigerer Hardware, mit
Unterauslastung, mit immer höher werdenden
Verwaltungskosten und Sicherheitslücken zusammenhingen.
• Heutzutage liegt Virtualisierung wieder voll im Trend, da
Unternehmen diese Technologie nutzen können, um die globale
IT-Infrastruktur skalierbar, sicher und verwaltbar zu machen.
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12 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
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Virtualisierung (2. Sicht)
In der Informatik ist die eindeutige Definition des Begriffs Virtualisierung
schwierig zu verfassen. Es gibt viele Konzepte und Technologien im Bereich
der Hardware und Software, die diesen Begriff verwenden. Ein sehr offener
Definitionsversuch könnte wie folgt lauten:
Virtualisierung bezeichnet Methoden, die es erlauben, Ressourcen eines
Computers aufzuteilen.
Primäres Ziel ist, dem Benutzer eine Abstraktionsschicht zur Verfügung zu
stellen, die ihn von der eigentlichen Hardware – Rechenleistung und
Speicherplatz – isoliert. Eine logische Schicht wird zwischen Anwender und
Ressource eingeführt, um die physischen Gegebenheiten der Hardware zu
verstecken. Dabei wird jedem Anwender (so gut es geht) vorgemacht, dass er
(a) der alleinige Nutzer einer Ressource sei, bzw (b) werden mehrere
(heterogene) Hardwareressourcen zu einer homogenen Umgebung
zusammengefügt. Die für den Anwender unsichtbare bzw. transparente
Verwaltung der Ressource ist dabei in der Regel die Aufgabe des
Betriebssystems.
13 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Wir unterscheiden die folgenden Möglichkeiten:
• Zwei verschiedene Arten der Virtualisierung. Links durch eine
Virtualisierungssoftware (z. B. VMware, DataSynapse
Gridserver), rechts durch Virtualisierung auf Hardwareebene
(z. B. AMD64 mit Pacifica).
14 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
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Softwarevirtualisierung
Erzeugung virtueller Betriebsumgebungen
– Betriebssystemvirtualisierung mittels OS-Container
– Systemvirtualisierung mittels Virtual Machine Monitor (VMM)
• Hardware-Emulation (fälschlicherweise auch Full Virtualization genannt)
• Hardware-Virtualisierung (Native Virtualization, Full Virtualization)
• Paravirtualisierung
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Applikationsvirtualisierung
Hardware-Virtualisierung
Systemvirtualisierung auf physischer Hardwareebene
– Partitionierung
– Domaining
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Prozessorvirtualisierung
Speichervirtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Erzeugung virtueller Betriebsumgebungen
• Betriebssystemvirtualisierung mittels OS-Container
• Bei Virtualisierung auf Betriebssystemebene wird anderen
Computerprogrammen eine komplette Laufzeitumgebung
virtuell innerhalb eines geschlossenen Containers oder „jails“
zur Verfügung gestellt, es wird kein zusätzliches
Betriebssystem gestartet. Die OS-Container stellen eine
Teilmenge des Wirtbetriebssystems dar. Vorteil dieses
Konzepts liegt in der guten Integration der Container an das
Gastbetriebssystem. Der Nachteil dieses Konzepts liegt in den
Containern. Aus den Containern heraus können keine Treiber
geladen bzw. andere Kernel geladen werden. Bei der OSVirtualisierung läuft immer nur ein Kernel.
• z. B.: OpenSolaris Zoning, BSD jails, Mac-on-Linux
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Grundlagen Virtualisierung
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Systemvirtualisierung mittels Virtual Machine Monitor (VMM)
Bei Virtualisierung mittels eines Virtuelle Maschinen-Monitors werden die
bereitstehenden nativen Ressourcen intelligent verteilt. Dies kann durch
Hardware-Emulation, Hardware-Virtualisierung oder Virtualisierung mittels
Hypervisors stattfinden. Den einzelnen Gast-Systemen wird dabei jeweils ein
eigener kompletter Rechner mit allen Hardware-Elementen (Prozessor,
Laufwerke, Arbeitsspeicher, usw.) vorgegaukelt.
Der Vorteil ist, dass an den Betriebssystemen selbst (fast) keine Änderungen
erforderlich sind und die Gast-Systeme alle ihren eigenen Kernel laufen haben,
was eine gewisse Flexibilität im Ggs. zur Betriebssystemvirtualisierung mit sich
bringt.
Wenn weder diese Hardware-Elemente, noch die Betriebssysteme der
Gastsysteme diese Form der Virtualisierung unterstützen, muss die
Virtualisierungssoftware eine Emulationsschicht benutzen, um jedem GastSystem vorzugaukeln, es hätte die Hardware für sich allein. Diese Emulation ist
oft weniger effizient als direkter Zugriff auf die Hardware, was dann zu einer
verringerten Geschwindigkeit führen kann.
Bsp.: VMware Workstation, Microsoft Virtual PC, VirtualBox
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Grundlagen Virtualisierung
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Hardware-Emulation (fälschlicherweise auch Full Virtualization
genannt)
Die Virtuelle Maschine simuliert die komplette Hardware und
ermöglicht einem nichtmodifizierten Betriebssystem, das für eine
andere CPU ausgelegt ist, den Betrieb.
(z. B. Bochs (hier anstatt Emulation Simulation), PPC-Version von
Microsoft Virtual PC)
Hardware-Virtualisierung (Native Virtualization, Full Virtualization)
Die Virtuelle Maschine stellt dem Gastbetriebssystem nur Teilbereiche
der physischen Hardware in Form von virtueller Hardware zur
Verfügung. Diese reicht jedoch aus, um ein unverändertes
Betriebssystem darauf in einer isolierten Umgebung laufen zu lassen.
Das Gast-System muss hierbei für den gleichen CPU-Typ ausgelegt
sein.
(z. B. VMware, x86-Version von Microsoft Virtual PC, Xen 3.0 auf
Prozessoren mit Hardware-Virtualisierungstechnologien: Intel VT-x
oder AMD Pacifica)
18 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Paravirtualisierung
• Bei Paravirtualisierung wird zwar ein zusätzliches
Betriebssystem virtuell neu gestartet, jedoch wird
keine Hardware virtualisiert oder emuliert, sondern
die virtuell gestarteten Betriebssysteme verwenden
eine abstrakte Verwaltungsschicht um auf
gemeinsame Ressourcen (Netzanbindung,
Festplattenspeicher, Benutzerein/-ausgaben)
zuzugreifen.
• z. B.: Red Hat Fedora Core 5 mit Xen 3.0, Suse
Linux Enterprise Server mit Xen
19 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Applikationsvirtualisierung
• Applikationsvirtualisierung ist das lokale Ausführen von
Desktop- oder Server-Anwendungen, ohne dass diese
installiert werden müssen (vergleiche dazu Softwareinstallation
und Terminal Services). Der virtualisierten Anwendung wird
dazu eine virtuelle Umgebung generiert, die alle RegistryEinträge, Dateien und andere Komponenten enthält, die das
Programm zur Ausführung benötigt. Diese virtuelle Umgebung
wirkt dabei wie eine Puffer-Lage zwischen der Anwendung und
dem Betriebssystem und verhindert Konflikte mit anderen
Applikationen oder dem Betriebssystem.
• z. B. Java VM
20 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Hardware-Virtualisierung
• Hierfür können entweder das ganze System
(Partitioning mit LPAR, Domaining) oder einzelne
seiner Komponenten wie z. B. CPU (Intels
Vanderpool oder AMDs Pacifica) virtualisiert werden.
21 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Systemvirtualisierung auf physischer Hardwareebene
• Partitionierung
• Partitionierung bezeichnet das Splitten einer einfach
vorhandenen, gewöhnlich großen Ressource (wie z. B.
Festplattenspeicher oder Netzbandbreite) in eine kleinere
handlichere Anzahl von System des gleichen Typs. Dies wird
häufig auch als Zoning bezeichnet, in z. B. Storage Networks.
• z. B. IBM LPAR
• Domaining
• Prozessorvirtualisierung
• z. B. Intels Vanderpool, AMDs Pacifica
• Speichervirtualisierung
• z. B. Ardence, Cassatt
• siehe auch Adaptive Computing
22 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Virtualisierung (3. Sicht)
• Von Hewlett-Packard stammt die präziseste
Definition: "Virtualisierung ist eine
Herangehensweise in der IT, die Ressourcen so
zusammenfasst und verteilt, dass ihre Auslastung
optimiert wird und automatisch Anforderungen zur
Verfügung steht."
23 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Architektur virtueller Server / Systeme
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Grundlagen Virtualisierung
•
Architektur virtueller Server / Systeme z.B. VMware Standards
•
Hypervisors sind die primäre Virtualisierungskomponente, mit deren Hilfe die
grundlegende Partitionierung von Computer-Systemen durchgeführt werden
kann (z. B. einfaches Partitionieren von CPU, Speicher und I/O). Eines der
grundlegenden funktionalen Elemente bei VMware ESX Server ist ein
integrierter VMware Hypervisor.
Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung innerhalb der
Virtualisierungstechnologie und der Verbesserung der unterliegenden Hardware
könnte die Hypervisor-Funktion in einem alleinstehenden Software-Layer
untergebracht werden; in mit einem bestimmten Betriebssystem verknüpfter
Hardware oder Software. Ein Hypervisor-Framework mit offenen Standards
kommt dem Kunden insofern zugute, als es zur Nutzung von StandardHypervisor-Funktionen ein Ökosystem aus interoperierenden
Virtualisierungsanbietern und Lösungen ermöglicht.
VMware trägt mit dem bestehenden Framework aus Schnittstellen - den
sogenannten Virtual Machine Hypervisor-Schnittstellen (VMHI) - das auf den
wirtschaftlich erfolgreichen Virtualisierungsprodukten basiert, dazu bei, die
Entwicklung dieser Standards in einer industrieneutralen Weise zu
unterstützen. Diese Frameworks und Schnittstellen werden unten beschrieben.
•
•
25 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Architektur virtueller Server / Systeme im Vergleich
zum NT 4.0 BS-Architektur-Modell:
Applications
POSIX
application
Protected
Subsystems
(Servers)
POSIX
subsystem
Win32
application
OS/2
application
CSR
subsystem
OS/2
subsystem
Logon
process
Security
subsystem
User Mode
Kernel Mode
Executive Services
I/O Manager
Windows NT
Executive
Object
Manager
Security
Reference
Monitor
Process
Manager
Local
Procedure
Call
Facility
Microkernel
Virtual
Memory
Manager
Win32K
Window
Manager
& GDI
Graphic
Device
Drivers
Hardware Abstraction Layer (HAL)
Hardware
26 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Wie funktioniert eine virtuelle Maschine?
• Dieses möchte ich zunächst anhand eines
Beispieles mit VMware Workstation 5.5 in einer
praktischen Demonstration veranschaulichen:
• Praktisches Beispiel.
27 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Typische Einsatzgebiete virtueller Systeme: (a)
– Als Techniker oder Consultant müssen Sie komplexe
Testumgebungen aufbauen? Mit mehreren Rechnern – Clients wie
Servern -, die oft sogar untereinander zu vernetzen sind.
– Als leitender Mitarbeiter sind Sie dafür verantwortlich, die ITKosten im Rahmen zu halten? Sie ärgern sich über jeden neu
angeschafften Server-Boliden, der dann wieder völlig unterfordert,
strom- und platzfressend im 19“-Schrank hängt.
– Im Support, im Helpdesk oder auch als Trainer benötigen Sie
ständig andere PC´s mit unterschiedlichen Betriebssystemen und
Konfigurationen? Diese Rechner müssen jederzeit bereitstehen
und auf Abruf sofort laufen.
– Als Administrator wünschen Sie sich schon lange eine
Pilotumgebung, in der Sie völlig entspannt neue Service-Packs,
Patches und Migrationen ausprobieren können.
28 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Typische Einsatzgebiete virtueller Systeme: (b)
– Als Programmierer oder Webdesigner würden Sie gerne
eine lauffähige Entwicklungsumgebung aus Web- oder
Datenbankserver inkl. passender Clients ständig mit dabei
haben? Diese Rechner möchten Sie zusätzlich als DemoUmgebung unkompliziert an Ihre Kunden weitergeben.
– Sie sind ein ambitionierter Laie, der schnell einmal ein
neues Betriebssystem, etwa Linux, ausprobieren möchte,
ohne gleich einen neuen Rechner zu kaufen oder das
bestehende System durch parallele Installationen zu
gefährden.
29 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile / Nachteile virtueller Systeme:
• Grössere Flexibilität gegenüber echter Hardware
–
–
–
–
Unterschiedliche BS auf der gleichen Hardware
Verringerung der Anzahl physischer Server
Flexible Verteilung von Ressourcen
Einfaches Kopieren virtueller Maschinen
30 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Grössere Flexibilität gegenüber echter Hardware
– Unterschiedliche BS auf der gleichen Hardware
Linux läuft neben Windows oder Netware. Durch diese
Flexibilität können Sie komplexe Testumgebungen auf
einem einzigen Rechner aufbauen oder alte Systeme im
Serverraum auf wenige Maschinen konsolidieren.
31 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Grössere Flexibilität gegenüber echter Hardware
– Verringerung der Anzahl physischer Server
Das führt zu Ersparnissen bei Strom, Platz und Anschaffung.
Die vorhandene physikalische Hardware wird durch
mehrere virtuelle Maschinen besser ausgelastet – keine
Verwschwendung mehr von teuren Serverressourcen.
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Grundlagen Virtualisierung
• Grössere Flexibilität gegenüber echter Hardware
– Flexible Verteilung von Ressourcen
RAM, CPU, Netzwerkkarten und Plattenplatz werden genau
den virtuellen Maschinen zugewiesen, die sie wirklich
brauchen, ohne Umbau physischer Komponenten. Ein
skalierbarer Ausbau der Kapazitäten und die Lastverteilung
sind teilweise im laufenden Betrieb möglich.
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Grundlagen Virtualisierung
• Grössere Flexibilität gegenüber echter Hardware
– Einfaches Kopieren virtueller Maschinen
Damit geben Sie fertig installierte und konfigurierte Gäste an
Kunden oder Mitarbeiter auf DVD, USB-Platte oder sogar
per Internet-Download weiter. Sie verteilen sie auf eine
komplette Demo-Umgebung zum sofortigen Starten und
Evaluieren einer Anwendung. Genauso betreiben Sie Ihre
Testumgebung aus der Firma problemlos auf dem Laptop
im Hotel, unterwegs im Zug oder zu Hause.
34 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile / Nachteile virtueller Systeme:
• Hardware-Unabhängigkeit der Gastsysteme in den
VM´s
– Einfacher Hardwarewechsel oder Klonen von Systemen
– Sehr schnelles Bereitstellen neuer virtueller Rechner
– Schnelles Abzweigen einer Test- oder Pilotumgebung
35 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Hardware-Unabhängigkeit der Gastsysteme in den
VM´s
– Einfacher Hardwarewechsel oder Klonen von Systemen
In den VMs ist immer die gleiche virtuelle Hardware
vorhanden, unabhängig davon, welche physische Hardware
darunter liegt. Gastsysteme werden ohne Treiberärger
einfach kopiert.
36 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Hardware-Unabhängigkeit der Gastsysteme in den
VM´s
– Sehr schnelles Bereitstellen neuer virtueller Rechner
Durch Kopieren von fertig installierten Mustervorlagen entfällt
die komplette Neuinstallation des Betriebssystems in jeder
weiteren Maschine. Die Notwendigkeit zur HardwareBeschaffung wird verringert.
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Grundlagen Virtualisierung
• Hardware-Unabhängigkeit der Gastsysteme in den
VM´s
– Schnelles Abzweigen einer Test- oder Pilotumgebung
Wenn die Systeme bereits virtualisiert sind, ist eine Kopie der
aktuellen virtuellen Produktionsserver möglich, um in
Sicherheit Patches oder Einstellungen zu testen.
Zusätzliche Hardware und aufwändiges Klonen ist nicht
mehr notwendig.
38 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile / Nachteile virtueller Systeme:
• Vorteile virtueller Maschinen im täglichen Einsatz
–
–
–
–
Schnelle und einfache Disaster Recovery
Testen ohne Reue
Isolation sich beeinflussender Applikationen
Laufende Server ohne Ausfallzeit auf andere Hardware
verschieben
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile virtueller Maschinen im täglichen Einsatz
– Schnelle und einfache Disaster Recovery
Durch Sichern kompletter virtueller Systemplatten mit den
darin enthaltenen Betriebssystemen und Applikationen,
ähnlich dem Image, erfolgt das Zurückspielen der virtuellen
Systeme innerhalb von Minuten durch einfaches Kopieren.
40 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile virtueller Maschinen im täglichen Einsatz
– Testen ohne Reue
Wiederanlaufpunkte mittels RedoLogs, Snapshot und Revert
sind eine besondere Komfortfunktion virtueller Maschinen.
Damit sichern Sie Systemzustände, z.B. vor anstehenden
Installationen. Änderungen lassen sich jederzeit auf
Knopfdruck wieder verwerfen. Ohne langwierig
Festplattenimages zurückzuspielen, steht das System in der
VM sofort wieder im sauberen Zustand vor der Änderung.
41 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile virtueller Maschinen im täglichen Einsatz
– Isolation sich beeinflussender Applikationen
Kritische Anwendungen bekommen in Minutenschnelle einen
Server für sich allein, der von einer vorhandenen
Mustervorlage geklont wird.
42 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile virtueller Maschinen im täglichen Einsatz
– Laufende Server ohne Ausfallzeit auf andere Hardware
verschieben
Bei Wartung an der Hardware bemerken angemeldete Nutzer
keinerlei Unterbrechung, das kann allerdings nicht jedes
Virtualisierungsprodukt. Bei Hardware-Ausfall lassen sich
virtuelle Server schnell wieder auf anderen Hosts starten.
43 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
•
Vorteile / Nachteile virtueller Systeme:
•
•
Die Hemmschwelle: Nachteile, Stabilität, Sicherheit virtueller Maschinen
Einige kurze und knappe Aussagen dazu:
– VMs laufen stabil
– Virtuelle Maschinen sind vielfach praxiserprobt
– Der leichte Performance-Verlust durch die Virtualisierung kann in den
meisten Fällen vernachlässigt werden, ausser bei stark ausgelasteten
Servern
– Für Testumgebungen sind VMs fast uneingeschränkt zu empfehlen. Nur
spezielle Hardware kann nicht immer problemlos verwendet werden, z.B.
Messplätze oder Multimedia-Anwendungen
– In Produktionsumgebungen gibt es seltene Anwendungsfälle, wo eine
Virtualisierung nicht sinnvoll oder sogar unmöglich ist. Hier ist eine gute
Vorbereitung notwendig. Hauptsächlich bereiten Performancefragen oder
spezielle Hardware Probleme. Ein Großteil der Server sind aber potentielle
Virtualisierungskandidaten
– VMs bieten in den meisten Anwendungsfällen grundsätzlich viel mehr
Vorteile als Nachteile
44 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Vorteile / Nachteile virtueller Systeme:
• Nachteile und Grenzen virtueller Maschinen
– Nicht jede Hardware wird in virtuellen Maschinen unterstützt
– Bestimmte Ressourcen stehen nur begrenzt zur Verfügung
– Performanceprobleme
– Single Point of Failure
– Zusätzliches Know-how erforderlich
45 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Nachteile und Grenzen virtueller Maschinen
– Nicht jede Hardware wird in virtuellen Maschinen unterstützt
Viele Einschränkungen lassen sich zwar umgehen, z.B. kann
als Ersatz für ISDN-Karten ein sogenannter LAN-CAPI
verwendet werden. Manche Einschränkungen sind aber
unausweichlich, z.B. erkennt ein Gastsystem keine
Hardware-Dongles im PCI-Slot.
46 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Nachteile und Grenzen virtueller Maschinen
– Bestimmte Ressourcen stehen nur begrenzt zur Verfügung
Die meisten Virtualisierer reichen bespielsweise nur 3,6 GB
RAM (ESX-Server bis zu 16 GB) oder nur eine CPU
(VMware bis zu 2 CPUs, ESX-Server bis zu 4 CPUs) in eine
VM durch.
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Grundlagen Virtualisierung
• Nachteile und Grenzen virtueller Maschinen
– Performanceprobleme
Die Leistung der physischen Hardware kann in einer VM nicht
vollständig genutzt werden. Dieser Punkt spielt allerdings
nur bei sehr hochlastigen Servern eine Rolle. Aktuelle
Hardware wird nur in den wenigsten Fällen von einem
Betriebssystem und den Applikationen voll ausgelastet.
48 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Nachteile und Grenzen virtueller Maschinen
– Single Point of Failure
Fällt der Virtualisierungshost aus, dann laufen gleich mehrere
virtuelle Server und Dienste nicht mehr. Durch mehrere
physische Server und Ausfallkonzepte wie Clustering muss
dieser Punkt in kritischen Umgebungen besonders
abgesichert werden.
49 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Nachteile und Grenzen virtueller Maschinen
– Zusätzliches Know-how erforderlich
Zur sicheren Bedienung und Verwaltung der vorhandenen
Systeme und der Applikationen kommt zusätzlich der
Umgang mit der virtuellen Infrastruktur hinzu.
50 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
•
Vorteile virtueller Systeme: (2. Sicht)
•
•
Partitionierung
Mehrere Anwendungen und Betriebssysteme werden auf einem physischen System
unterstützt.
Server können entweder auf Basis einer Scale-up- oder einer Scale-out-Architektur in
virtuelle Maschinen konsolidiert werden.
Rechenressourcen werden als ein Pool behandelt, die virtuellen Maschinen auf
kontrollierte Art und Weise zugewiesen werden.
Isolierung
Virtuelle Maschinen sind vollständig von der Server-Maschine und anderen virtuellen
Maschinen isoliert. Im Falle eines Ausfalls einer virtuellen Maschine bleiben die übrigen
Maschinen davon unberührt.
Daten können nicht auf andere virtuelle Maschinen ausweichen, und Anwendungen
können nur über konfigurierte Netzwerkverbindungen miteinander kommunizieren.
Verkapselung
Die gesamte virtuelle Maschinenumgebung wird in einer Datei gespeichert und ermöglicht
dadurch einfaches Sichern, Verschieben und Kopieren.
Der Anwendung wird eine standardisierte, virtualisierte Hardware gegenübergestellt, die
Kompatibilität gewährleistet.
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51 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Marktübersicht:
– VMware Produkte
• VMware Workstation 5.5, 6.0, VMware Player
• VMware Server 1.0 und Version 2.0
• VMware ESX Server 3 und Virtual Center 2 (Virtual
Infrastructure 3)
– Microsoft Produkte
• Microsoft Virtual PC 2004 und Virtual PC 2007
• Microsoft Virtual Server 2005 RC2, Server Hyper V 2008
– Weitere: Virtuozzo, OpenVZ, Linux-V-Server, XEN,
VirtualBox, Qemu, SHype (IBM)
52 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
• Praktische Übungen:
– Installation virtueller Systeme
– Konfiguration virtueller Systeme
– Beispielinstallation verschiedener Betriebssysteme
53 Virtualisierung
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Grundlagen Virtualisierung
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Weitere Beispielinstallationen verschiedener Betriebssysteme
Installation eines Virtuellen Servers unter Windows / Linux
Konfigurationsmöglichkeiten für verschiedene Einsatzgebiete
Einrichten einer virtuellen Maschine
Möglichkeiten des Remotemanagements / Fernwartung
Troubleshooting eines virtuellen Systems
Wiederherstellung nach einem Ausfall
Hochverfügbarkeitsmöglichkeiten mittels Replikation und Clustering;
Grenzen des Einsatzes
Datensicherungskonzepte
Sicherheitstechnische Aspekte der Virtualisierung
Gefahren und Risiken
Sicherheitsmassnahmen
Diskussion verschiedener praxisnaher Szenarien / Beispielen
Ausblick
54 Virtualisierung
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Ausblick: Virtualisierung
• Wird immer mehr an Bedeutung gewinnen
• Neue Hardware (Multicore-CPU) wird
Virtualisierungstendenzen verstärken
• iSCSI wird gerade im Mittelstand gefragtes SAN
• Zentrales Management wird immer nötiger werden
• Entwicklung einheitlicher Benchmarks speziell für
Virtualisierung wird notwendig werden (VMmark)
• Betrachtungen der Sicherheitsaspekte werden
immer mehr Bedeutung erlangen
55 Virtualisierung
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Diskussion / Fragen
Danke für Ihre Aufmerksamkeit.
Fragen?
56 Virtualisierung
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