Virtualisierung ist eine Technologie, die Cloud ist eine Umgebung.
Virtualisierung und Cloud lassen sich leicht verwechseln, weil es bei beiden um die Erstellung nützlicher Umgebungen aus abstrakten Ressourcen geht. Bei der Virtualisierung handelt es sich jedoch um eine Technologie, mit der sich aus einem einzigen physischen Hardwaresystem mehrere simulierte Umgebungen oder dedizierte Ressourcen erstellen lassen. Clouds hingegen sind IT-Umgebungen, die skalierbare Ressourcen in einem Netzwerk abstrahieren und gemeinsam nutzen. Einfacher gesagt: Virtualisierung ist eine Technologie, die Cloud dagegen eine Umgebung.
Ein praktischer Vergleich
Bei der Virtualisierung kann eine einzelne Ressource agieren wie viele verschiedene. Beim Cloud Computing greifen verschiedene Abteilungen (via Private Cloud) oder Unternehmen (via Public Cloud) auf einen einzelnen Pool zu, der aus automatisch bereitgestellten Ressourcen besteht.
Virtualisierung
Virtualisierung ist eine Technologie, mit der sich mehrere simulierte Umgebungen oder dedizierte Ressourcen aus einem einzigen physischen Hardwaresystem erstellen lassen. Über eine Software namens „Hypervisor“ wird eine direkte Verbindung zu dieser Hardware hergestellt. So können Sie ein System in mehrere unterschiedliche und sichere Umgebungen aufteilen, die auch als virtuelle Maschinen (VMs) bezeichnet werden. Diese VMs basieren auf der Fähigkeit des Hypervisors, die Maschinenressourcen von der Hardware zu trennen und sie bestmöglich zu verteilen.
Cloud Computing
Beim Cloud Computing handelt es sich um mehrere Prinzipien und Methoden, mit denen den Nutzenden bedarfsgerecht in einem beliebigen Netzwerk Computing-, Netzwerk- und Storage-Infrastrukturressourcen sowie Services, Plattformen und Anwendungen zur Verfügung gestellt werden. Diese Infrastrukturressourcen, Services und Anwendungen werden aus Clouds bezogen, die aus Pools virtueller Ressourcen bestehen, die mithilfe von Verwaltungs- und Automatisierungssoftware orchestriert werden. Diese Ressourcen, die automatisch skaliert und dynamisch zugeteilt werden, stehen den Nutzenden bei Bedarf über Self Service-Portale zur Verfügung.
| Virtualisierung | Cloud | |
|---|---|---|
| Definition | Technologie | Methodik |
| Zweck | Erstellung mehrerer simulierter Umgebungen aus einem physischen Hardwaresystem | Pooling und Automatisierung virtueller Ressourcen für eine bedarfsgerechte Nutzung |
| Nutzung | Bereitstellung paketierter Ressourcen für bestimmte Nutzende und einen bestimmten Zweck | Bereitstellung variabler Ressourcen für Gruppen von Nutzenden und diverse Zwecke |
| Konfiguration | Imagebasiert | Vorlagenbasiert |
| Lebensdauer | Jahre (langfristig) | Stunden bis Monate (kurzfristig) |
| Kosten | Hohe Kapitalausgaben (CAPEX), niedrige Betriebskosten (OPEX) | Private Cloud: hohe CAPEX, niedrige OPEX Public Cloud: niedrige CAPEX, hohe OPEX |
| Skalierbarkeit | Vertikale Skalierung | Horizontale Skalierung |
| Workload | Zustandsbehaftet | Zustandslos |
| Mandantenfähigkeit | Einzelner Mandant | Mehrere Mandanten |
Red Hat Ressourcen
Interaktion zwischen Cloud-Infrastruktur und Virtualisierung
Clouds werden typischerweise erstellt, um Cloud Computing zu ermöglichen, also die Ausführung von Workloads in diesem System.
Cloud-Infrastrukturen können ganz unterschiedliche Bare Metal-, Virtualisierungs- oder Container-Software enthalten, mit der skalierbare Ressourcen in einem Netzwerk abstrahiert, in Pools zusammengefasst und geteilt werden und so eine Cloud bilden können. Die Basis des Cloud Computing ist ein stabiles Betriebssystem (wie Linux®). Diese Schicht bietet den Nutzenden Unabhängigkeit in Public, Private und Hybrid-Umgebungen.
Bei der Virtualisierung setzt der Hypervisor auf der physischen Hardware auf und abstrahiert Maschinenressourcen. Diese Ressourcen werden dann den virtuellen Maschinen zur Verfügung gestellt. Bei diesen Ressourcen kann es sich um reine Rechenleistung, Storage oder cloudbasierte Anwendungen handeln, die sämtliche für das Deployment benötigten Runtime-Codes und Ressourcen enthalten.
Würde der Prozess hier enden, hätten wir es nicht mit einer Cloud, sondern lediglich mit Virtualisierung zu tun.
Virtuelle Ressourcen in Clouds
Virtuelle Ressourcen müssen zunächst zentralisierten Pools zugewiesen werden, bevor sie Clouds genannt werden können. Durch eine weitere Schicht, die Managementsoftware, erhalten Sie die administrative Kontrolle über die Infrastruktur, Plattformen, Anwendungen und Daten, die in der Cloud verwendet werden. Eine Automatisierungsschicht ersetzt die menschliche Interaktion teilweise oder vollständig durch wiederholbare Anweisungen und Prozesse. Dies stellt die Self Service-Komponente der Cloud dar.
Sie haben eine Cloud erstellt, wenn Sie ein IT-System eingerichtet haben:
- auf das von anderen Rechnern über ein Netzwerk zugegriffen werden kann
- das ein Repository an IT-Ressourcen enthält
- das rasch provisioniert und skaliert werden kann
Vorteile von Clouds gegenüber der Virtualisierung
Clouds bieten zusätzliche Vorteile wie Self Service-Zugriff, automatische Skalierung der Infrastruktur und dynamische Ressourcenpools – ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal von Cloud Computing im Vergleich zur traditionellen Virtualisierung.
Die Virtualisierung hat ihre eigenen Vorteile, wie konsolidierte Server und eine verbesserte Hardwarenutzung, womit Stromverbrauch, Platzbedarf und Kühlleistung im Rechenzentrum reduziert werden. VMs sind auch isolierte Umgebungen und für das Testen neuer Anwendungen oder das Einrichten einer Produktivumgebung gut geeignet.
Sicherheitsaspekte bei der Virtualisierung und beim Cloud Computing
Cloud-Anbieter sichern die von ihnen angebotenen Infrastrukturen und Services, indem sie physische und virtuelle Systeme schützen, Datenverschlüsselung implementieren und branchenspezifische Compliance-Standards wie DSGVO und HIPAA einhalten. Sie müssen Tools für das Identitäts- und Zugriffsmanagement, die Erkennung von Bedrohungen, die sichere Anwendungsbereitstellung sowie Disaster Recovery bereitstellen.
Die Cloud-Anbieter achten auf Bedrohungen und sorgen für sichere Rechenzentren mit strengen physischen Kontrollen, während ihre Kunden für die sichere Konfiguration der Services zum Schutz ihrer Daten verantwortlich sind. Diese Zusammenarbeit ist als „Modell der geteilten Verantwortung“ (Shared Responsibility Model) bekannt und sorgt für eine solide Sicherheitsbasis. Gleichzeitig können die Kunden ihre Workloads effektiv verwalten.
Bei der Virtualisierung umfasst die Sicherheit den Schutz des Hypervisors, der VMs, der Netzwerke, des Storage und der Anwendungen durch eine Kombination aus Isolation, Zugriffskontrolle und Monitoring. Eine Isolation verhindert, dass sich kompromittierte Systeme auf andere auswirken, wohingegen die Sicherheit des Hypervisors durch Updates und eingeschränkten Zugriff aufrechterhalten wird.
Virtualisierte Netzwerke werden durch Firewalls, Segmentierung und Verschlüsselung geschützt. Der Storage lässt sich durch Verschlüsselung, Zugriffskontrollen und Backups sichern. Maßnahmen für das Identitäts- und Zugriffsmanagement (IAM), wie etwa Role-based Access Control (RBAC) und Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA), verhindern den unbefugten Zugriff, während kontinuierliches Monitoring potenzielle Bedrohungen erkennt. Regelmäßige Patches, Einhaltung von Branchenvorschriften und Disaster Recovery-Pläne sorgen dafür, dass virtualisierte Umgebungen sicher und resilient bleiben.
Compliance im Bereich Cloud-Sicherheit
Für Unternehmen, die Cloud Services nutzen, ist die Compliance mit Vorschriften und Standards ein entscheidender Sicherheitsaspekt, da so der Schutz sensibler Daten, die Minimierung von Risiken und die Einhaltung rechtlicher Verpflichtungen sichergestellt werden kann. Viele Branchen, wie das Gesundheits- und Finanzwesen sowie Behörden, unterliegen strengen Datenschutzbestimmungen wie DSGVO, HIPAA oder PCI DSS (Payment Card Industry Data Security Standard). Unternehmen, die Cloud Services nutzen, müssen sicherstellen, dass der von ihnen gewählte Cloud-Anbieter diese Anforderungen einhält, um Strafen, rechtliche Konsequenzen und Rufschädigung zu vermeiden.
Die Cloud-Anbieter stellen Compliance-Zertifizierungen aus und halten sich an Standards, um so ihr Engagement für sichere Praktiken zu demonstrieren. Die Kunden wiederum müssen ihre Cloud-Umgebungen so konfigurieren, dass sie Zugriffskontrollen verwalten und damit sicherstellen können, dass ihre Datenverarbeitungsprozesse den erforderlichen Vorschriften entsprechen.
Neue Trends bei Virtualisierung und Cloud Computing
Mit zunehmenden Anforderungen und Anwendungen von Virtualisierung und Cloud Computing entstehen viele neue Trends, die die Einsatzmöglichkeiten der Technologie und der Umgebung verändern.
5G
Die Einführung von 5G-Netzen bietet mehr Möglichkeiten für die Virtualisierung, da die hohe Bandbreite und die niedrige Latenz von 5G virtualisierte Netzfunktionen (VNFs) und Edge Computing in großem Umfang ermöglichen. Die Integration von 5G-Netzen und Virtualisierung kann zu Fortschritten in den Bereichen Smart Cities, industrielle Automatisierung und immersive Erlebnisse führen.
KI/ML und Quantum Computing
Durch die zunehmende Integration von Virtualisierung mit künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning (maschinelles Lernen, ML) können KI-gesteuerte Analysen die Ressourcenzuweisung, die Sicherheit und die präventive Wartung in virtualisierten Umgebungen verbessern. Gleichzeitig automatisieren ML-Algorithmen Routineaufgaben und kümmern sich um das Fine Tuning von Workloads, um für optimale Performance und operative Effizienz zu sorgen.
Das KI-gesteuerte Cloud-Management kann Ausfälle prognostizieren sowie die Ressourcenzuweisung und das Workload-Management optimieren, um so die Performance und Zuverlässigkeit zu verbessern sowie die operativen Kosten zu senken. Mit zunehmender Komplexität der Cloud-Umgebungen gestaltet sich deren Wartung als schwierig, wenn Menschen für die manuelle Provisionierung und Verwaltung von Services erforderlich sind. Aus diesen Gründen werden KI und ihre automatisierte Entscheidungsfindung immer zentraler für den Aufbau skalierbarer und resilienter Cloud-Infrastrukturen.
Quantum Cloud Computing verspricht ein exponentielles Wachstum der Rechenleistung und somit eine schnellere Problemlösung, die Innovation und wissenschaftliche Forschung revolutionieren könnte.
Serverless
Serverless Computing ist ein Modell für die Anwendungsentwicklung, bei dem Entwicklungsteams Anwendungscode erstellen, ohne Server oder Backend-Infrastruktur bereitzustellen oder zu verwalten. Trotz seines Namens bedeutet „Serverless“ Computing einfach nur, dass die Server für die Entwicklungsteams „unsichtbar“ sind. Sie können sich auf den Frontend-Anwendungscode konzentrieren, ohne mit den Servern zu interagieren oder sie zu verwalten. Diese Server werden stattdessen von einem Cloud-Anbieter gemanagt.
Nachhaltigkeit
Green Computing ist ein Trend, der sicher weiter an Bedeutung gewinnen wird, da die für Cloud Computing erforderliche Infrastruktur, Elektrizität und Kühlung die Umweltbelastung weiter erhöht. 5G, Serverless, Quantum Computing und KI erhöhen den Energiebedarf und erzeugen mehr Abfall.
Green Computing steht für die Effizienzsteigerung von Hardware und Software. Der Trend befasst sich mit dem Reduzieren von Elektroschrott, da veraltete Hardware jährlich riesige Abfallmengen produziert, während die Verknappung von Metallen der Seltenen Erden die Nachfrage nach verbessertem Recycling erhöht.
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