Wie funktioniert eigentlich eine Virtualisierung?

„Vir­tua­li­sie­rung“ ist seit ein paar Jah­ren DAS Zau­ber­wort, wenn es dar­um geht, res­sour­cen­spa­rend Pro­gram­me unter­schied­li­cher Betriebs­sys­te­me auf einem Rech­ner lau­fen zu las­sen. Das klingt bestechend: Statt sich für jedes Betriebs­sys­tem einen neu­en Com­pu­ter anzu­schaf­fen oder die Fest­plat­te zu par­ti­tio­nie­ren (auf­zu­tei­len) und jede Par­ti­ti­on mit einem eige­nen Sys­tem zu bele­gen – was dazu führt, dass sich die Par­ti­tio­nen unter­ein­an­der nicht ken­nen und man für einen Sys­tem­wech­sel den Rech­ner neu star­ten muss – hat man Alles sofort parat. Und das gleich­zei­tig. Wie aber darf man sich das vor­stel­len?

Vir­tua­li­sie­rung wird bei wiki­pe­dia fol­gen­der­ma­ßen beschrie­ben: „Ein sehr offe­ner Defi­ni­ti­ons­ver­such könn­te wie folgt lau­ten: Vir­tua­li­sie­rung bezeich­net Metho­den, die es erlau­ben, Res­sour­cen eines Com­pu­ters zusam­men­zu­fas­sen oder 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.”

Alles klar? Nein? Pro­bie­ren wir es ein­mal anders (ich benut­ze jetzt mal eine erwei­ter­te Schreib­tisch-Meta­pher, wie sie seit ihrer „Erfin­dung“ 1983 im C64 mitt­ler­wei­le in allen Betriebs­sys­te­men anzu­tref­fen ist):

Stel­len Sie sich vor, Sie sei­en der Abtei­lungs­lei­ter in einem Amt und betre­ten eine Amts­stu­be (das Betriebs­sys­tem). Dar­in steht ein Schreib­tisch (der Arbeits­spei­cher), dahin­ter sind die Wän­de mit Rega­len belegt (die Fest­plat­te), in denen Ord­ner (sic!) ste­hen vol­ler Doku­men­te. In einem Regal ste­hen Hand­bü­cher und Ver­wal­tungs­vor­schrif­ten (die Programme/​Anwendungen). Im Zim­mer wuselt ein Sach­be­ar­bei­ter her­um (der Pro­zes­sor). Ich habe das mal skiz­ziert (sie­he unten).

1. Regal (Fest­plat­te)
2. geöff­ne­te Doku­men­te im Gast­sys­tem
3. Schreib­tisch von neben­an (Arbeits­spei­cher Gast­sys­tem)
4. Schreib­tisch von hier (Arbeits­spei­cher Wirts­sys­tem)
5. Sach­be­ar­bei­ter macht Pau­se (Pro­zes­sor im Ruhe­zu­stand)
6. geöff­ne­te Doku­men­te im Wirts­sys­tem

Nun möch­ten Sie Ein­sicht in ein bestimm­tes Doku­ment. Der Sach­be­ar­bei­ter steht auf, räumt einen Platz auf dem Schreib­tisch frei, holt sich die Ord­ner aus dem Regal und legt sie auf den Schreib­tisch. Um den Schreib­tisch frei zu räu­men, hat er die Ord­ner wie­der zurück an ihren Platz im Regal gestellt. Jetzt ist es nahe lie­gend, dass ein gro­ßer Schreib­tisch ihm viel Lauf­ar­beit (und damit Zeit) spa­ren wür­de, da er dann nicht jedes Mal alle Doku­men­te wie­der zurück stel­len muss, um neue zu holen. Sie benö­ti­gen also einen aus­rei­chend gro­ßen Schreib­tisch (Arbeits­spei­cher). Oder einen beson­ders flin­ken Sach­be­ar­bei­ter (Pro­zes­sor). Oder am bes­ten Bei­des.

War­um? In einer Ecke des Zim­mers ste­hen Ord­ner mit einer frem­den oder unle­ser­li­chen Auf­schrift. Nor­ma­ler­wei­se müss­ten die von einem Sach­be­ar­bei­ter im Neben­zim­mer bear­bei­tet wer­den, der hat näm­lich die dazu gehö­ri­gen Vor­schrif­ten. Mit ande­ren Wor­ten: Sie müs­sen alle betref­fen­den Ord­ner ins ande­re Zim­mer (Betriebs­sys­tem) schaf­fen. Dabei wol­len Sie nur ein Blatt dar­in aus­tau­schen. Das kann dau­ern, denn der Sach­be­ar­bei­ter im Neben­zim­mer muss sich erst alle Ord­ner auf sei­nen Schreib­tisch holen, nach­se­hen, wel­che Vor­schrif­ten (Pro­gram­me) zur Bear­bei­tung nötig sind, das Blatt aus­tau­schen und dann alle Ord­ner wie­der zusam­men­pa­cken und zurück­schi­cken.

Und jetzt wird es vir­tu­ell: Sie holen sich sein Büro auf den Schreib­tisch. Wenn er groß genug ist. Sie stel­len auf den Schreib­tisch im ers­ten Büro den Schreib­tisch vom zwei­ten Büro und kön­nen die Ord­ner im Regal belas­sen. Klingt ein­fach? Ist es eigent­lich auch. Jetzt muss der Sach­be­ar­bei­ter nur immer wie­der vom Schreib­tisch auf­ste­hen, sich die Ord­ner holen, hin­auf­tra­gen und bear­bei­ten. Wenn der unte­re Schreib­tisch groß genug ist, kön­nen Sie ihm oben mit einem aus­rei­chend gro­ßen Schreib­tisch auch etwas Lauf­ar­beit erspa­ren.

So. Und wie sieht das in der Pra­xis auf Ihrem Com­pu­ter aus? Ich neh­me als Bei­spiel mal eine Vir­tua­li­sie­rung wie „Par­al­lels Desk­top for Mac“ (Es könn­te aber auch eine Lösung von VMware sein). Nach der Instal­la­ti­on der Vir­tua­li­sie­rungs-Soft­ware (die stel­len qua­si die Schreib­ti­sche über­ein­an­der) instal­lie­ren Sie das „Gast­sys­tem“ – Sie holen sich das Büro von neben­an – in das „Wirts­sys­tem“ (das ist das ers­te Büro). Die Vir­tua­li­se­rung über­setzt in Echt­zeit die Anfor­de­run­gen des Gast­sys­tems, also bei­spiels­wei­se Win­dows XP, an die Hard­ware des Wirts­sys­tems. Je weni­ger das Wirts­sys­tem dabei in Anspruch genom­men wird, des­to schnel­ler geht das. Das sieht dann so aus, dass Sie bei­spiels­wei­se sich im Datei­sys­tem des Mac bewe­gen und ein Doku­ment öff­nen möch­ten, für das es das Pro­gramm nur für Win­dows XP gibt. Dop­pel­klick auf das Doku­ment star­tet Win­dows XP und danach sofort das benö­tig­te Pro­gramm. Sie bear­bei­ten das Doku­ment, spei­chern und schlie­ßen. Das Doku­ment wird dazu nicht auf der Fest­plat­te bewegt oder zwi­schen Sys­te­men hin und her gescho­ben. Die­se Vor­ge­hens­wei­se funk­tio­niert in bei­de Rich­tun­gen.

Auf dem Wirts­sys­tem ist das „auf­ge­setz­te“ Gast­sys­tem nur ein gro­ßes Doku­ment, das Sie löschen oder kopie­ren kön­nen. Und das funk­tio­niert mit meh­re­ren Gast­sys­te­men gleich­zei­tig, so dass Sie bei­spiels­wei­se Win­dows Vis­ta, XP und 2000 neben­ein­an­der auf einem ein­zi­gen Rech­ner lau­fen las­sen kön­nen, die sich die Hard­ware tei­len (müs­sen). Dazu benö­ti­gen Sie dann natür­lich ent­spre­chend Platz auf dem Schreib­tisch (Arbeits­spei­cher).

Und einen sehr sehr flin­ken Sach­be­ar­bei­ter…