Hochschlule RheinMain. -Bachelor Allgemeine Informatik- Prof. Dr. Karl-Otto Linn Fachseminar. Virtualisierung. von Calogero Fontana

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1 Hochschlule RheinMain -Bachelor Allgemeine Informatik- Prof. Dr. Karl-Otto Linn Fachseminar Virtualisierung von Calogero Fontana 24. Februar 2010

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Virtual Machine Monitor Technologie zur Virtualisierung Warum Virtualisierung Hardware Virtualisierung Die Virtualisierung der CPU Die Virtualisierung des Speichers Die Virtualisierung der Ein-Ausgabe Software Virtualisierung 8 4 Server-Virtualisierung Vollständige Virtualisierung Prozessor-unterstützte vollständige Virtualisierung Paravirtualisierung Betriebssystem-Virtualisierung KVM - Kernel Based Virtual Machine Client-Virtualisierung Anwenduns-Virtualisierung Desktop-Virtualisierung VirtualBox Quellen und Literaturverzeichniss 17 1

3 1 Einführung Denition: Virtualisierung ist eine Herangehensweise in der IT, die Ressourcen so zusammenfasst und verteilt, dass ihre Auslastung optimiert wird und automatisch Anforderungen zur Verfügung steht. Hewlett-Packard Die Inkompatibilität zwischen verschiedenen Computersystemen und die ef- zientere Ausnutzung der rapide zunehmenden Rechenkapazitäten hat die Virtualisierung zu einem wichtigen Bestandteil der heutigen Informatik gemacht. Der Begri Virtualisierung beschreibt die Abstraktion von Hardware- Ressourcen hin zu einer virtuellen Maschine. Die vorhandene Hardware wird so weit abstrahiert, daÿ sie in Anteilen zu virtuellen Maschinen zusammengefasst werden kann die sich wie eigenständige Computer verhalten und die in ihnen ausgeführten Operationen auf die tatsächlich vorhanden Hardware abbilden. Generell lassen sich drei Klassen der Virtualisierung unterscheiden: 1. viele physische Rechner werden zu einem groÿen, sehr leistungsfähigen virtuellen System zusammengefasst (Aggregation) 2. vorhandene Hardware wird in viele kleinere virtuelle Maschinen unterteilt, die dann unabhängig voneinander für verschiedene Aufgaben oder von verschiedenen Anwendern genutzt werden können (Partitionierung) 3. Abbildung unterschiedlicher Systemarchitekturen aufeinander (Emulation). 1.1 Virtual Machine Monitor Der Virtual Machine Monitor (VMM), oft auch als Hypervisor bezeichnet, ist der Kern der meisten Produkte für die Virtualisierung. Der VMM stellt die Virtualisierungsschicht dar, die die gleichzeitige Ausführung mehrerer virtueller Maschinen (VM) sowie ihre Steuerung ermöglicht und in dieser Eigenschaft auch als Wirt bezeichnet wird. Die VMM- oder Hypervisor-Schicht ermöglicht es mehreren verschiedenen Betriebssystemen, sich die Hardware- Ressourcen eines Rechners zu teilen, indem die verfügbaren Kapazitäten von RAMs, Prozessoren, Ein-/Ausgabe (I/O), DMA-Controller und alle übrigen relevanten Komponenten transparent auf die Gastsysteme aufgeteilt werden.

4 Je nach Architektur läuft der VMM direkt auf der Hardware (Hypervisor Typ 1) oder als Applikation innerhalb eines normalen (Host-)Betriebssystems (Hypervisor Typ 2). Typ-1: IBM z/vm, Xen, VMware ESX, SUN Typ-2: VMware Server/Workstation, Microsoft Virtual PC 1.2 Technologie zur Virtualisierung Die Basis der Virtualisierung ist eine zusätzliche Abstraktionsschicht, dem Virtual Machine Monitor (VMM). Dieser bendet sich zwischen der Hardwarebasis und den darauf ausgeführten Betriebssystemen und/oder Anwendungen. In der Praxis kann die VMM sowhl durch eine spezielle Hardwareerweiterung als auch durch eine zusätzliche Softwareschicht realisiert werden. Die wesentliche Aufgabe des VMM ist es dabei, die real nur begrenzt vorhandenen physikalischen Ressourcen für mehrere, parallel ausgeführte Laufzeitumgebungen, den sogenannten Virtual Machines (VM), möglichst frei von Konikten und Inkonsistenzen gemeinsam nutzbar zu machen und sie zu virtualisieren. Die Nutzung der so virtualisierten Hardwareressourcen soll dabei für jede der parallel ausgeführten VMs möglichst so transparent sein, dass diese wie ein alleiniger Prozess auf für sie dezidierter Hardware agieren können. Die gegenseitige Abschottung der VMs sowie die Zugrissteuerung und das Zugrismanagement aller VM-Zugrie auf die vorhandenen Hardwareressourcen werden durch den VMM realisiert. Das heiÿt der VMM implementiert alle gültigen und notwendigen Sicherheitsrichtlinien zur Zugriskontrolle über die gegenseitige Kommunikation, die vorhandenen Anwendungen und Daten sowie über alle verfügbaren Hardwareressourcen. Damit ist der VMM in allen Virtualisierungskonzepten die entscheidende Komponente zur Realisierung der Betriebssicherheit (IT safety) und Datensicherheit (IT security). 2

5 Abbildung 1: Prinzipielle Struktur einer virtualisierten IT-Architektur. 1.3 Warum Virtualisierung Antriebsmotor zur Virtualisierung ist hauptsächlich die Kostenreduktion. Ungenutzte Ressourcen sollen eingespart werden und die Flexibilität soll durch den Einsatz virtueller Umgebungen erhöht werden. Darüber hinaus begünstigt Virtualisierung den Trend zur Green-IT 1. Dieser Trend ist nicht nur förderlich für das Image eines Unternehmens, sondern steigert auch die Ezienz, indem z.b. minder- bis mittelmäÿig ausgelastete Server durch Virtualisierung konsolidiert werden. Hierdurch wird höhere Ezienz der eingesetzten Energie, sowie geringerer Verbrauch für die selbe Leistung erreicht. Dar der Einsatz von Server-Virtualiseirung kontinuirlich steigt, ist die Sicherheit und der sichere Einsatz der Technologie maÿgeblich. Mit steigendem Verbreitungsgrad geraten virtualisierte Umgebungen stärker in den Fokus von Angreifern und Sicherheitsfachleuten. Auch der Wirkungsgrad von Sicherheitslücken steigt mit zunehmendem Einsatz der Technologie. Im Zuge der raschen Deployment-Anstrengungen von Unternehmen bzgl. der Server- Virtualisierung tritt die Beurteilung der Informationssicherheit der eingesetzten Virtualisierungstechnologien ggf. hinter den wirtschaftlichen Interessen zurück. 1 verantwortungsvoller Umgang mit Ressourcen in der Informationstechnologie 3

6 2 Hardware Virtualisierung Viele neue Mehrkernprozessoren wie Intel - VT und AMD - V bieten jetzt Hardware-Virtualisierung an und ermöglichen es Hypervisoren Gast Betriebssysteme ezienter auszuführen. Weil die Hardware die Software- Virtualisierung unterstützt, zum Beispiel durch die auf Intel-Prozessoren vorhandene VT-D- und VT-X-Technik, kann der Hypervisor viele seiner Anweisungs- und Datenverarbeitungsschritte der Hardware überlassen. Das hat die Steigerung der Leistung laufender Gast Betriebssysteme auf eine fast systemeigene Leistung und hat keine negative Auswirkungen die Eigenschaften der Gastanwendung, obwohl diese in einer virtualisierten Umgebung laufen. Hardwarevirtualisierung schützt die Gast Betriebssysteme auch vor störender Beeinussung anderer Teile des Systems, ohne dass sie sich völlig auf die Softwareverwaltung stützen müssten. Dies erhöht die Sicherheit des Systems. Bei der realisierung einer Virtuellen Maschine ist zunächst wichtig wie die Hardware virtualisiert wird und was der Virtual Machine Monitor dabei für eine Rolle spielt. Bei einem Host-Guest-Betrieb muss zusätzlich die Einbettung der Virtuellen Maschine in das Wirt-Betriebsystem betrachtet werden. Die abzubildende Hardware kann in drei Kategorien aufgeteilt werden die jeweils virtualisiert werden müssen. Die Virtualisierung der CPU Die Virtualisierung des Speichers Die Virtualisierung der Ein- Ausgabe 4

7 2.1 Die Virtualisierung der CPU Zur Virtualisierung der CPU muss selbstverständlich beachtet werden das die CPU auch virtualisierbar ist. Es gibt zwei Arten der Virtualisierung der CPU. 1. sensitive Befehle: sind die Befehle die den Zustand der Maschine verändern können. Die Virtuelle Maschine darf solche sensitiven Befehle nicht direkt auf der CPU ausführen, womit eine Rechenmaschine nur virtualisierbar ist, wenn jeder sensitive Befehl abgefangen und anschliessend emuliert werden kann. 2. nicht sensitiv: Die nicht sensitiven Befehle können an den Prozessor weitergeleitet werden. Aus Sicht des Prozessors, werden Befehle die Hardwaremässig mittels Trap 1 abgefangen werden können, privilegierte Befehle genannt, die restlichen sind die nicht privilegierten Befehle. Damit der Prozessor weiss wann er einen privilegierten Befehl abfangen soll, muss er mehrere (mindestens zwei) Modi unterstützen. Nicht sensitive Befehle erlauben keine veränderung des Zustands der Maschine, haben nur eingeschränkte Rechte und keinen Zugri auf die Kontrollregister. (a) User Mode: (nicht privilegiertermodus), in dem auch die Virtuelle Maschine läuft (b) System/Superviser/Kernel Mode: (privilegierter Modus), in dem das Wirt-Betriebsystem und der sogenannte Virtual Machine Monitor laufen Die privilegierten Befehle werden im User Mode abgefangen und im Kernel Mode abgearbeitet, darum darf eine Virtuelle Maschine nicht im Kernel Modus arbeiten. Doch das alleinige Abfangen reicht noch nicht, zudem muss es möglich sein, nach dem Abfangen einen Exeption Handler aufrufen zu können, der Massnahmen ergreifen kann. 1 Interrupts 5

8 Abbildung 2: CPU Virtualisierung 2.2 Die Virtualisierung des Speichers Durch den VMM wird jeder Virtuellen Maschine ein eigener virtueller Adressraum zugewiesen. Da das Betriebssystem den einzelnen Programmen auch einen Adressraum zuweist gibt es hier 2 Speicherabbildungen. Das Gast- System speichert unter zu Hilfenahme seines virtuellen Adressraumes die Segment- und Seitentabellen ab. Abbildung 3: Virtualisierung der Speichers Bei der Virtualisierung des Hauptspeichers muss darauf geachtet werden, dass das Gast-Betriebssystem keinen Zugri auf die Speicher Descriptor Tabellen 6

9 bekommt. Diese Tabellen sind für die Virtualisierung des Hauptspeichers zuständig. Sie enthalten die Zuordnung der virtuellen Adressen auf die physikalischen Adressen. Wenn Gast- und Wirt-Betriebssystem gleichzeitig Zugri auf diese Tabellen erhalten, ist kein sicherer Betrieb mehr möglich. Damit kein gleichzeitiger Zugri auf die Speicher Descriptor Tabellen auftritt, wird ein neuer Adressraum eingeführt. 2.3 Die Virtualisierung der Ein-Ausgabe Grundsätzlich ist die I/O-Virtualisierung noch in der Entwicklung. Bisher wird der Zugri auf den Netzwerkadapter durch den Hypervisor geregelt. Wenn aber mehrere Gastsysteme über das Netz kommunizieren möchten, dann kann nicht jedes von ihnen beliebig Daten in die Adressbereiche schreiben, die für die Interaktion mit dem Netzwerkadapter genutzt werden (Ports oder DMA). Sie würden sich dabei in kürzester Zeit in die Quere kommen und falsche Informationen übermitteln. Die Virtualisierung der Ein-Ausgabe kann technisch im Wesentlichen in zwei Arten umgesetzt werden: durch Aufspaltung (Multiplexing) eines physischen I/O Adapters in mehrere logische I/O Adapter mit dem Ziel den physischen I/O Adapter wesentlich besser auszunutzen. Der Multiplexer ist ein Aufsatz auf die Hardware oder ein bereits vorhandener Treiber der sich gegenüber der Virtuellen Maschinen wie die/der ursprüngliche Hardware/Treiber verhält, aber intern den Zugri auf das Gerät, notwendigerweise ein exklusiver Zugri, sequenziell durchführt. durch Emulation von I/O Endpunkten. Das Pseudogerät simuliert dabei die Hardware indem es auf Schnittstellen des Wirts aufsetzt. 7

10 3 Software Virtualisierung Denition: Virtualisierung von Anwendungen zur Installationsfreien Nutzung Da alle wichtigen Systemkomponenten in einer Sandbox 1 virtualisiert werden sind kollidierungen mit virtualisierten Anwendungen nicht möglich. Software wird nicht mehr direkt auf dem Client installiert, sondern vorher zu Paketen gepackt. Diese Pakete können dann wie die normale Anwendung genutzt werden, ohne dass etwas installiert werden müsste. Virtuelle Software hinterlässt keine Spuren in der Registry und verändert keine Einstellungen auf dem Rechner. Softwarevirtualisierung erleichtert so die Verteilung und Nutzung neuer Anwendungen. Jegliche Software lässt sich virtuell installieren und ausprobieren. VMware bietet mit ThinApp eine möglichkeit zur Software Virtualisierung. ThinApp ist eine clientfreie Virtualisierungslösung für Windows-Applikationen, die Anwendungen neu verpackt, verteilt und als einzelne EXE-Datei auf einem Gast-PC ohne Neuinstallation oder Neukonguration der lokalen Registry- Einträge und des Dateisystems ausführt. Die nun virtualisierten Applikationen laufen auf den unterschiedlichsten Systemen wie zum Beispiel Desktop- Rechner, LAN, WAN. Abbildung 4: VMware ThinApp Überblick 1 Container, in dem die Anwendung abgeschottet gegen das Host-Betriebssystem läuft 8

11 4 Server-Virtualisierung Servervirtualisierung bezeichnet Software- oder Hardware Techniken, die dazu dienen, mehrere Instanzen eines oder verschiedener Betriebssysteme auf einem einzigen Rechner gleichzeitig nebeneinander zu betreiben. Einzelne Instanzen auf einem Rechner werden als virtuelle Maschine (Gast) bezeichnet und sind vom verhalten sich in der virtuellen Umgebung identisch zum normalen Betrieb direkt auf der Hardware. Der Gast wird aus Sicht des Host-Betriebssystems von der Hardware losgelöst und kann somit wie ein Softwareobjekt exibel unabhängig von der darunterliegenden Hardware behandelt werden. Je nach Architektur wird auf Hardwareebene eine Partitionierung vorgenommen oder mittels einer speziellen Software (Virtual Machine Monitor, Hypervisor) eine vollständige oder teilweise virtuelle Hardwareumgebung für die einzelnen virtuellen Maschinen nachgebildet. Servervirtualisierungslösungen müssen folgende Anforderungen erfüllen (formuliert von Popek und Goldberg 1974): Äguivlenz: Das virtualisierte System muss exakt dasselbe Verhalten an den Tag legen wie bei Ausführung direkt auf der Hardware (nicht virtualisiert). Isolation: Es muss eine sichere Isolation der virtualisierten Systeme (VM) untereinander gewährleistet sein, so dass die Datensicherheit, Vertraulichkeit und Konsistenz von Daten und Zuständen garantiert ist. Kontrolle: Die Rechnerressourcen wie z.b. RAMs und CPUs müssen auf kontrollierte Weise den virtuellen Maschinen einzeln zugewiesen werden können. Ezienz: Die virtuelle Maschine darf aufgrund der Virtualisierung keinen unangemessenen Overhead produzieren, sondern sollte annähernd so schnell laufen wie auf der blanken Hardware (bare metal). Insbesondere die Ezienzanforderung stellt eine groÿe Herausforderung beim Design von Servervirtualisierungslösungen dar, so dass zum einen sehr viele sehr unterschiedliche architektonische Ansätze existieren, die zum anderen mit unterschiedlichen Eigenschaften und verschiedener Performance agieren. 9

12 4.1 Vollständige Virtualisierung Eine vollständige Virtualisierung ist eine Implementierungsvariante der Servervirtualisierung. Durch Nachbildung der kompletten Hardwareumgebung für die virtuelle Maschine wird die Virtualisierung erreicht. Der Virtual Machine Monitor spielt hierbei eine grosse Rolle. Er läuft als Applikation auf einem Betriebssystem und stellt zur Laufzeit eine virtuelle Umgebung für das Gast-Betriebssystem bereit vor der die reale Hardware verborgen wird, die aber gleichzeitig eine originalgetreue - virtuelle - Hardwareumgebung bis hin zum zum BIOS vorndet. Somit können die normalen betriebssystemseitigen Gerätetreiber eingesetzt werden, wobei vom VMM zumeist nur eine kleine Anzahl verschiedener Geräte, z.b. Netzwerkkarten, bereitgestellt werden. Einige Servervirtualisierungslösungen wie KVM implementieren die Virtualisierungsunterstützung moderner Prozessoren, um die Vorteile vollständiger Virtualisierung mit guter Performance zu koppeln. Diese CPUs erweitern zum einen den Befehlssatz, eliminieren für Virtualisierung hinderliche Befehle und schaen einen eigenen Virtualisierungskontext, mittels dessen die sichere Isolation der Gäste direkt in der CPU realisiert werden kann. Dies ermöglicht einerseits einen sichereren Betrieb der virtualisierten Systeme mit höherer Performance, zum anderen können die Hypervisor-Programme schlanker und damit robuster implementiert werden. 10

13 4.2 Prozessor-unterstützte vollständige Virtualisierung Einige aktuelle Servervirtualisierungslösungen wie KVM oder Xen implementieren gezielt die Virtualisierungsunterstützung seitens moderner Prozessoren, um die Annehmlichkeiten vollständiger Virtualisierung mit guter Performance zu koppeln. Diese CPUs erweitern zum einen den Befehlssatz, eliminieren für Virtualisierung hinderliche Befehle und schaen einen eigenen Virtualisierungskontext, mittels dessen die sichere Isolation der Gäste direkt in der CPU realisiert werden kann. Dies ermöglicht einerseits einen sichereren Betrieb der virtualisierten Systeme mit höherer Performance, zum anderen können die Hypervisor-Programme schlanker und damit robuster implementiert werden. 4.3 Paravirtualisierung Im Gegensatz zu der vollständigen Virtualisierung, bei dem unmodizierte Gastbetriebssysteme auf virtuelle Hardware zugreifen, interagieren paravirtualisierte Gäste über eine von der Virtualisierungsschicht bereitgestellte Programmierschnittstelle (API) direkt mit der gemeinsamen Hardware - gesteuert und kontrolliert durch den Hypervisor. Dieser Ansatz verbirgt die Virtualisierung nicht vor dem Gast, sondern das virtualisierte Betriebssystem weiÿ, dass es virtualisiert läuft und mit dem Hypervisor über eine abstrahierte Hardwareschnittstelle kommunizieren muss. Dies erfordert die Anpassung des Gastbetriebssystems, was dazu führt, dass zumeist nur Open- Source Betriebssysteme wie Linux und FreeBSD in den virtuellen Maschinen zum Einsatz kommen. Angepasst wird dabei zumeist lediglich der Kernel des Betriebssystems. Das Wirtssystem besteht meist lediglich aus der Hypervisorkomponente sowie einem privilegierten Betriebssystem für Management- Zwecke. Es werden (bis auf Ausnahmen) ausschlieÿlich die Gerätetreiber dieses privilegierten Betriebssystems verwendet, was den Hypervisor von der schwierigen Aufgabe entbindet, für sämtliche Gastbetriebssysteme selbst Treiber bereitstellen zu müssen. 11

14 4.4 Betriebssystem-Virtualisierung Bei der Betriebssystemvirtualisierung wird im Gegensatz zu anderen Modellen wie der vollständigen Virtualisierung oder Paravirtualisierung das Betriebssystem selbst. Die Lösungen basieren dabei auf einer einzigen Betriebssystem Instanz bzw. einem Kernel, daher auch die synonyme Bezeichnung Single Kernel Image (SKI). Das Betriebssystem bildet Instanzen seiner selbst, die voneinander isoliert werden, wobei das System den virtuellen Maschinen private Ressourcen wie Dateisysteme, IP-Adressen zuweist. Voraussetzung hierfür ist das alle virtuellen Maschinen vom selben Betriebssystem-Typ und Releasestand sind, zumindest im Hinblick auf den Kernel. Diese Architektur ist dabei sehr schlank und bietet neben zumeist sehr hoher Performance den Vorteil, dass im Idealfall nur ein einziges Betriebssystem gepegt werden muss im Gegensatz zu Virtualisierungsansätzen, bei denen in virtuellen Maschinen vollständige Betriebssysteme zum Einsatz kommen. 4.5 KVM - Kernel Based Virtual Machine Eine von vielen möglichkeiten (Linux) Server Virtualisierung zu betreiben ist die Kernel Based Virtual Machine - KVM. Seit 2008 ist KVM die Standard Virtualisierungslösung in Ubuntu darüber hinaus hat KVM Einzug in den oziellen Linux Kernel erhalten. KVM besteht aus dem ladbaren Kernel Modul kvm.ko, welches die Virtualisierungs Infrastruktur und ein Prozessor spezisches Modul, kvm-intel.ko bzw. kvm-amd.ko zur verfügung stellt. Folgende zwei Komponenten sind auch bestandteil von KVM einem Gerätetreiber mit der Schnittstelle /dev/kvm zur Verwaltung der virtualisierten Hardware einem virtuellen PC auf der Basis von Qemu Qemu: ist wie VMWARE ein PC-Emulator, der das parallele Betreiben anderer Betriebssysteme ohne Neustart des PCs erlaubt. Der groÿe Unterschied zu anderen Emulatoren ist, das Qemu auch auf anderen Prozessoren als x86 läuft und andere Prozessoren als Pentium emulieren kann. Jede virtuelle Maschine ist ein regulärer Prozess, der vom originalen Linux- Scheduler verwaltet wird. Wie jeder normale Linux-Prozess hat auch dieser 12

15 zwei Ausführungsmodi: den Kernel- und den User-Modus. KVM fügt diesen beiden einen dritten Modus hinzu, den guest-mode. Dieser Gast-Modus hat seinen eigenen Kernel- und User-Modus. Ein moderner Prozessor mit Unterstützung von Virtualisierungstechniken (Intel-VT und AMD-V die noch erörtert werden) ist dabei Grundvoraussetzung. Das Kernel- Modul von KVM ist seit Kernel fester Bestandteil des Linux-Kernels. Abbildung 5: Die Architektur von KVM 13

16 5 Client-Virtualisierung 5.1 Anwenduns-Virtualisierung Die Anwendungsvirtualisierung zielt auf die eziente Versorgung der Client mit Anwendungsprogrammen. Dabei werden die Anwendungsprogramme nicht mehr fest auf den Clients installiert, sondern zentral konguriert und verwaltet und bei Bedarf auf die lokalen Clients geladen. Durch die zentrale Verwaltung wird die Aktualisierung der Anwendungsprogramme mit Updates und neuen Versionen wesentlich erleichtert. Das wesentliche Ziel von Applikationsvirtualisierung besteht darin, Anwendungen von ihrer Umgebung so weit zu isolieren, dass Konikte mit anderen Programmen oder dem Betriebssystem vermieden werden. Dadurch soll sich das Systemmanagement vereinfachen und die Sicherheit verbessern. Der Unterschied zur Desktop- und Servervirtualisierung besteht darin, dass nicht die Hardware virtualisiert wird, sondern dass der Virtualisierer eine Abstraktionsschicht zwischen einzelnen Anwendungen und das Betriebssystem einzieht. Vorteile der Applikationsvirtualisierung sind in den immer aktualisierten Anwendungsprogrammen zu sehen, auÿerdem benden sich alle notwendigen Informationen in einer zentral verwalteten Datei. Bei dem Konzept sind die Applikationen untereinander und vom Betriebssystem isoliert, dadurch können auch unterschiedliche Versionen der gleichen Software betrieben oder verschiedenen Benutzern unterschiedliche Applikationen zugeordnet werden. Die Applikationsvirtualisierung sorgt dafür, dass die Anwendungen koniktfrei betrieben werden. 14

17 5.2 Desktop-Virtualisierung Vom Ansatz her erfolgt bei der Desktopvirtualisierung die Trennung des physikalischen Personal Computers und dessen Bedienung.Der Personal Computer, der im Rechenzentrum virtualisiert wird, bendet sich dabei an einem anderen Ort als der Benutzer, der ihn bedient. Die Desktopvirtualisierung hat einen zentralistischen Ansatz hat, bei dem der Desktop im Rechenzentrum steht. Der Desktop ist in dieser Konstellation ein verlinkter Service im Rechenzentrum, auf den Anwender unabhängig von ihrem Standort zugreifen können und der sich automatisch in das IT-Service-Management integriert. Der Dienst als solcher wird auch als Desktop as a Service (DaaS) bezeichnet. Die Konguration kann als Terminalserver-Konguration angesehen werden, bei dem die Anwendungen auf dem Server laufen und die Bedienoberäche der Terminals durch die Clients bereitgestellt werden. Alle Bedienfunktionen von der Tastatur oder Maus werden an den Server übertragen, dort verarbeitet und als Bildschirmdarstellung an den Client vor Ort übertragen. Die Weiterentwicklung der Desktopvirtualisierung zeigt sich darin, dass das komplette Client-Betriebssystem mit allen lokalen Anwendungen in einer virtuellen Maschine (VM) auf dem Server läuft. Jeder Mitarbeiter kann von seinem Arbeitsplatz oder vom Homeoce aus auf eine solche Konstellation zugreifen. Der Arbeitsplatz selbst kann dabei ein Personal Computer, ein Thin-Client oder ein Terminal sein. 5.3 VirtualBox An dieser Stelle möchte ich eine Möglichkeit vorstellen mit der Client Virtualisierung realisiert werden kann. VirtualBox ist eine Virtualisierungs-Software der Firma Sun Microsystems. Anders als VMWare ist VirtualBox aber keine Zwischenschicht zwischen Hardware und Betriebssystem, sondern setzt auf dem Betriebssystem auf. VirtualBox simuliert einen oder mehrere seperate Computer, auf denen Betriebssysteme (z.b. sämtliche Windows Versionen) als eigenständige Anwendungen unter Linux installiert werden können (bzw. umgekehrt). Die simulierten Computer werden als Gast (-system) bezeichnet, Linux dient als Wirt, auch Host (-system). Der Host muss entweder Windows oder Linux sein. Als Gastsystem lassen sich verschiedene Linux Distrubtionen, verschiedene Unix Distributionen, Windows XP Windows 2000 oder Windows Vista, oder Exoten, wie OS/2 installieren. Hier einige Eigenschaften von VirtualBox 15

18 Modularität: VirtualBox ist extrem modular aufgebaut mit sehr genau denierten internen Programmierungs-Schnittstellen und einem klaren Client/Server Design. Es ist möglich eine virtuelle Maschine in einer typischen VM GUI zu starten und diese Maschine anschliessend via Command Line oder Remote kontrollieren. Beischreibung in XML: Die Kongurationseinstellungen für die virtuellen Maschinen werden vollständig im XML Format gespeichert und sind daher unabhängig von der lokalen Maschine. Die Kongurationseinstellungen dieser virtuellen Maschinen können somit sehr einfach auf andere Rechner übertragen werden. Gast Erweiterungen: VirtualBox verfügt über eine spezielle Software, die innerhalb Windows und Linux virtuellen Maschinen installiert werden kann, um die Performance zu verbessern und die generelle Integration zu vereinfachen. Zu den vielen diesebzüglichen Guest Addition Features zählen bspw. die Mauszeiger-Integration und das Setzen einer spezischen Bildschirmauösung. Virtual USB-Controller: VirtualBox enthält auch einen virtuellen USB Controller und ermöglicht somit die Verbindung von beliebigen USB Geräten mit ihren virtuellen Maschinen ohen vorherige Installation spezischer Treiber auf dem Host. Remote Desktop Protocol: VirtualBox unterstützt vollständig das standard Remote Desktop Protocol (RDP). Eine virtuelle Maschine kann bspw. als RDP Server fungieren und somit die virtuelle Maschine auf einem Thin Client eingesetzt werden, der nur die RDP Daten anzeigt. 16

19 6 Quellen und Literaturverzeichniss [1] Fabian Thorns(Hrsg.), Das Virtualisierungs-Buch, Konzepte, Techniken und Loesungen [2] Gerald J. Popek and Robert P. Goldberg, Formal Requirements for Virtualizable Third Generation Architectures [3] James E. Smith and Ravi Nair, Virtual Machines 17

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