Ist Paravirtualisierung eine brauchbare Alternative zur vollständigen Virtualisierung?

Virtualisierung ist heute ein wichtiger Bestandteil des Werkzeugkastens eines jeden IT-Experten. Sie bietet eine praktische und kostengünstige Lösung für viele wichtige IT-Anwendungsfälle und ist für viele Unternehmen zu einer tragenden Säule bei der Entwicklung und Aktualisierung ihrer unternehmenskritischen Anwendungen geworden.

Allerdings hat eine vollständige Virtualisierung auch ihre Nachteile. Sie kann erhebliche Vorlaufkosten erfordern und Sicherheits-, Verfügbarkeits- und Skalierbarkeitsprobleme mit sich bringen. Daher ziehen viele Unternehmen für bestimmte Anwendungsfälle, in denen eine vollständige Virtualisierung nicht geeignet ist, andere Optionen in Betracht. Eine gängige Antwort auf diese Herausforderung ist die Paravirtualisierung.

Aber was bedeutet Paravirtualisierung, wann sollten Unternehmen sie in Erwägung ziehen und kann sie wirklich eine echte Alternative zu einer komplexen Vollvirtualisierungslösung sein?

Was ist Paravirtualisierung?

Virtualisierung bezieht sich auf den Aufbau einer virtuellen, im Gegensatz zu einer physischen, Computerressource. Sie dient zur Ausführung eines Betriebssystems (OS), Servers, Desktops, Speichergeräts oder Netzwerks. Paravirtualisierung dagegen ist eine spezielle Art der Virtualisierung, die zwar viele der gleichen Konzepte wie herkömmliche Virtualisierungslösungen verwendet, sich aber darin unterscheidet, wie die verschiedenen Komponenten des Tools zusammenwirken.

In einer vollständigen Virtualisierungsumgebung ist das Gast-Betriebssystem durch die Hardware und die Virtualisierungsschicht von der virtuellen Maschine isoliert, so dass es keine direkte Interaktion mit dem Hypervisor hat. Bei der Paravirtualisierung hingegen verbindet sich das Gast-Betriebssystem direkt mit dem Hypervisor, ohne andere Anwendungen oder Software zu verwenden. Einige bekannte Beispiele für Paravirtualisierungsansätze sind VMWare und Xen.

So können mehrere verschiedene Betriebssysteme auf derselben Hardware laufen, indem sie sich Ressourcen wie Rechenleistung und Speicher effektiv teilen. Dahinter steht die Absicht, die Leistung zu verbessern, um Vorgänge durchzuführen, die bei einer vollständigen Virtualisierung traditionell nur schwer möglich sind.

Die Vorteile der Paravirtualisierung

Einer der Hauptvorteile der Paravirtualisierung ist der Geschwindigkeitszuwachs. Da das Betriebssystem ohne zusätzliche Zwischenschritte direkt mit dem Hypervisor verbunden ist, ist eine reibungslosere und schnellere Nutzung möglich.

Stellen Sie sich die vollständige Virtualisierung als einen Versuch vor, sich in einem fremden Land nur mit einer Übersetzungs-App zurechtzufinden. Das funktioniert, und Sie kommen ans Ziel, aber es kann mühsam sein, da sowohl Sie als auch jeder, mit dem Sie sprechen, indirekt über die App kommunizieren muss.

Paravirtualisierung hingegen ist so, als ob Sie die lokale Sprache fließend sprechen würden. Damit entfällt ein Zwischenglied (die App) und Sie können direkt kommunizieren, um die benötigten Informationen zu erhalten. Einen Übersetzer zu benutzen ist zwar einfacher und das Erlernen der Sprachgewandtheit erfordert eine Menge zusätzlicher Anstrengung, aber die Vorteile können sich auf lange Sicht auszahlen.

In der Praxis kann dies zu schnelleren Softwaremigrationen, besserer Ressourcennutzung, niedrigeren Energiekosten und einfacheren Backups führen.

Die Nachteile der Paravirtualisierung

Wo das so gut klingt, fragen Sie sich vielleicht, warum Sie nicht ständig auf Paravirtualisierung setzen sollten. Diese Technologie hat jedoch auch einige Nachteile, die ihre Wirksamkeit beeinträchtigen können. Zurück zur obigen Analogie zur Übersetzung: Es kann schwierig und zeitaufwändig sein, eine Sprache so gut zu lernen, dass sie nützlich ist; und der Nutzen kann variieren, je nachdem, wie oft und zu welchem Zweck Sie sie verwenden.

Obwohl die Paravirtualisierung im Allgemeinen erhebliche Leistungssteigerungen verspricht, können die tatsächlichen Ergebnisse nicht so gut ausfallen. Zu den Faktoren, die dabei eine Rolle spielen, gehören die Arbeitslast und die Art der ausgeführten Anwendung sowie der eingesetzte Hypervisor und das Betriebssystem.

Für den erfolgreichen Einsatz von Paravirtualisierung benötigen Sie einen geeigneten Hypervisor und ein modifiziertes Betriebssystem, das mit diesem über Hypercalls interagieren kann. Nicht modifizierte Betriebssysteme funktionieren möglicherweise nicht mit Paravirtualisierung, während die enge Abhängigkeit zwischen dem Hypervisor und dem Betriebssystem durch Betriebssystem-Updates gestört werden kann.

Daher kann es aufgrund uneinheitlicher Leistung und der Notwendigkeit einer kontinuierlichen Wartung schwierig sein, Paravirtualisierung unternehmensweit zu implementieren.

Auch Sicherheitsaspekte sind zu berücksichtigen. Einige Sicherheitsexperten sagen, dass eine direkte Verbindung zwischen dem Betriebssystem und dem Hypervisor Ihr Netzwerk einer breiteren Palette von Bedrohungen aussetzen und sich auch auf Ihre Anwendungsfälle und die Art der Daten auswirken kann, auf die es Zugriff hat.

Wann können Sie Paravirtualisierung einsetzen?

Angesichts dieser Herausforderungen betrachten die meisten Unternehmen die Paravirtualisierung als relative Nischenlösung, die für einige wenige Schlüsselszenarien reserviert werden sollte, in denen die Vorteile der besseren Performance die Nachteile überwiegen.

Paravirtualisierungslösungen sind beispielsweise häufig in folgenden Anwendungsfällen zu finden:

• Notfall-Wiederherstellungslösungen
• Datenmigration zwischen verschiedenen Betriebssystemen
• Kapazitätsmanagement
• Trennung von Test- und Entwicklungsumgebungen

Darüber hinaus kann Paravirtualisierung auch für die Aufrechterhaltung von Altsystemen oder hochgradig angepassten Anwendungen eingesetzt werden, die weiterhin von älteren Hardwarelösungen abhängig sind, auch wenn dies im Zuge der Modernisierung der Unternehmen immer mehr zu einem Nischenszenario wird.