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06.10.2020
von Jesko
in IT-Talents

Was ist Paravirtualisierung? - Virtualisierungstechnologien

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Virtualisierungstechnologien Teil 4: Paravirtualisierung

Der Begriff Virtualisierung bezieht sich auf die Erstellung einer virtuellen statt einer tatsächlichen physischen Version einer Ressource, wie zum Beispiel eines Betriebssystems, eines Servers, eines Desktops, eines Speichergeräts oder eines Netzwerks. Die Paravirtualisierung ist neben der vollständigen Virtualisierung und der teilweisen Virtualisierung eine Art der Virtualisierung.

Übersicht:

Was ist Paravirtualisierung?

In der Virtualisierung wird eine Ressource durch Anwendung von Technologien, die Emulation, Maschinensimulation, Hardware- und Softwarepartitionierung umfassen können, in mehrere Ausführungsumgebungen unterteilt.

Paravirtualisierung ist eine Art von Virtualisierung, bei der ein Gastbetriebssystem neu kompiliert, in einer virtuellen Maschine installiert und auf einem Hypervisor-Programm ausgeführt wird, das auf dem Host-Betriebssystem ausgeführt wird. Im Vergleich zur herkömmlichen vollständigen Virtualisierung kann die Paravirtualisierung den Overhead reduzieren und die Systemleistung verbessern.

In Unternehmen wird Paravirtualisierung unter anderem zum Ausführen mehrerer Betriebssysteme auf einem Computer gleichzeitig oder zur Segmentierung großer Systeme in kleinere Teile für einen effizienteren Einsatz physischer Hardware verwendet.

Des weiteren kann die Paravirtualisierung zum Isolieren von Programmen eingesetzt werden, die in einer virtuellen Maschine ausgeführt werden, um sie vor Prozessen zu schützen, die auf einer anderen virtuellen Maschine auf demselben Host stattfinden. Wenn beispielsweise eine virtuelle Maschine ausfällt, können andere virtuelle Maschinen aktiv bleiben.

Vor- und Nachteile der Paravirtualisierung

Die Paravirtualisierung wurde entwickelt, um die Systemleistung zu verbessern und den Overhead zu minimieren, wodurch die Unterauslastung von virtuellen Maschinen verhindert wird. Zu den Vorteilen der Paravirtualisierung gehören

  • einfachere Sicherungen,
  • schnelle Migrationen,
  • eine verbesserte Systemauslastung,
  • Serverkonsolidierung und
  • Energieeinsparung.

Obwohl die Technologie Leistungssteigerungen verspricht, sind diese Gewinne oft unberechenbar und schwer vorherzusagen. Die tatsächlichen Leistungsvorteile der Paravirtualisierung hängen nämlich von der Arbeitslast ab. Einige paravirtualisierte Anwendungen bieten eine bessere Leistung als andere.

Wesentliche Eigenschaften der Paravirtualisierung

Die Paravirtualisierung wurde entwickelt, um eine bessere Leistung als die softwaregestützte vollständige Virtualisierung zu erzielen, indem das Betriebssystem die Anwesenheit des Hypervisors erkennen und direkt mit dem Hypervisor kommunizieren kann. Die Paravirtualisierung stellt außerdem sicher, dass ein Gastbetriebssystem neu kompiliert wird, bevor es auf einer virtuellen Maschine installiert wird.

Im Allgemeinen erfordert die Paravirtualisierung, dass Gastbetriebssysteme geändert werden, um eine API für den Austausch von Befehlen zu implementieren, die vom Hypervisor an den Server gesendet werden. Im Gegensatz zur vollständigen Virtualisierung muss bei der Paravirtualisierung keine Hardware für virtuelle Maschinen emuliert werden. Stattdessen wird eine Schnittstelle zur virtuellen Maschine bereitgestellt, die der zugrunde liegenden Hardware etwas ähnlich ist.

Paravirtualisierung: Anwendungsbeispiele aus der Praxis

Die Paravirtualisierung ist die Kategorie der CPU-Virtualisierung, bei der Hypercalls für Vorgänge verwendet werden, um Anweisungen zur Kompilierungszeit zu verarbeiten. Bei der Paravirtualisierung ist das Gastbetriebssystem nicht vollständig isoliert, sondern wird von der virtuellen Maschine teilweise von der Virtualisierungsschicht und der Hardware isoliert.

VMware und Xen sind einige Beispiele für Paravirtualisierung. Xen ist ein Open-Source-Hypervisor, der auf Paravirtualisierung basiert. Es ist gleichzeitig die beliebteste Anwendung der Paravirtualisierung.

Fazit

Die Paravirtualisierung stellt sicher, dass alle Gastbetriebssysteme Systemressourcen gemeinsam nutzen. Die Paravirtualisierung versucht, die Probleme der vollständigen Virtualisierung zu beheben, indem den Gastbetriebssystemen der direkte Zugriff auf die zugrunde liegende Hardware ermöglicht wird. Der Virtualisierungsaufwand wird zwar erheblich verbessert, die Kompatibilität und Portabilität sind jedoch begrenzt.

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