Virtuelle Maschinen - Cheatsheet

Definition und Prinzipien der Virtualisierung

Definition:

Virtualisierung: Abstraktion der physischen Ressourcen eines Computersystems und Darstellung als mehrere getrennte virtuelle Maschinen.

Details:

• Ermöglicht gleichzeitige Ausführung mehrerer Betriebssysteme auf einem physischen Host.
• Wichtige Komponenten: Hypervisor, virtuelle Maschinen (VMs).
• Typen: Vollvirtualisierung, Paravirtualisierung, Hardware-unterstützte Virtualisierung, Betriebssystem-Ebene Virtualisierung.
• Vorteile: Verbesserte Ressourcennutzung, Isolation, einfachere Verwaltung, Flexibilität.
• Hypervisor-Typen: Typ-1 (bare metal), Typ-2 (hosted).
• Schlüsselfunktionen: CPU-Virtualisierung, Speicher-Virtualisierung, Netzwerk-Virtualisierung, Storage-Virtualisierung.

Unterschiede zwischen Hardware- und Software-Virtualisierung

Definition:

Unterschiede zwischen Hardware- und Software-Virtualisierung

Details:

• Hardware-Virtualisierung: Hypervisor läuft direkt auf der Hardware (z.B. VMware ESXi)
• Software-Virtualisierung: Hypervisor läuft auf einem Betriebssystem (z.B. VMware Workstation)
• Performance: Hardware-Virtualisierung meist schneller
• Komplexität: Hardware-Virtualisierung komplexer zu konfigurieren
• Ressourcenzugriff: Hardware-Virtualisierung ermöglicht direkten Zugriff auf Hardware-Ressourcen
• Isolation: Beide bieten Isolation zwischen VMs, aber Hardware-Virtualisierung bietet bessere Sicherheit
• Beispiele: Hardware-Virtualisierung (KVM, Xen), Software-Virtualisierung (Oracle VirtualBox)

Paravirtualisierung vs. Vollständige Virtualisierung

Definition:

Paravirtualisierung und vollständige Virtualisierung sind zwei Virtualisierungstechniken zur Ausführung mehrerer Betriebssysteme auf einem physischen Host.

Details:

• Paravirtualisierung: Gastbetriebssysteme müssen modifiziert werden. Ermöglicht effizientere Ausführung durch direkte Interaktion mit Hypervisor.
• Vollständige Virtualisierung: Unveränderte Gastbetriebssysteme. Hypervisor emuliert vollständige Hardwareumgebung.
• Leistung: Paravirtualisierung oft schneller, da geringere Overheads.
• Kompatibilität: Vollständige Virtualisierung kompatibler, da keine Modifikationen erforderlich.

Type-1 und Type-2 Hypervisoren

Definition:

Hypervisoren (VMM) ermöglichen die Virtualisierung von Hardware. Sie werden in zwei Typen unterteilt: Typ-1 (Bare-Metal) und Typ-2 (Hosted).

Details:

• Typ-1: Direkt auf Hardware installiert (z.B. VMware ESXi, Microsoft Hyper-V).
• Typ-2: Auf einer bestehenden OS ausgeführt (z.B. VMware Workstation, Oracle VirtualBox).
• Typ-1 bietet bessere Performance und Sicherheit.
• Typ-2 einfacher zu installieren und ideal für Test- und Entwicklungsumgebungen.

Virtuelle Switch-Technologien

Definition:

Virtuelle Switch-Technologien ermöglichen die Netzwerkverbindung virtueller Maschinen innerhalb von Virtualisierungsumgebungen.

Details:

• Ermöglichen Netzwerkkommunikation zwischen VMs und physischen Netzwerken.
• Unterstützen Netzwerkisolation und -sicherheit.
• Wichtige Technologien: VMware vSwitch, Microsoft Hyper-V Virtual Switch, Open vSwitch.
• Funktionen: VLAN-Unterstützung, Traffic Shaping, Load Balancing.

Metriken und Tools zur Leistungsüberwachung

Definition:

Metriken und Tools zur Leistungsüberwachung – Hilfsmittel zur Analyse und Optimierung der Leistung virtueller Maschinen.

Details:

• CPU-Auslastung (\text{CPU Usage}): \text{user time}, \text{system time}, \text{idle time}
• Paginierungsrate (\text{Paging Rate}): \text{page-in}, \text{page-out}
• Netzwerkauslastung (\text{Network Usage}): \text{throughput}, \text{latency}
• Disk-I/O: \text{read/write operations per second}
• Tools: \text{top}, \text{vmstat}, \text{iostat}, \text{netstat}, \text{dstat}, \text{nmon}

Sicherheitsaspekte und Patchmanagement bei Hypervisorn

Definition:

Sicherheitsaspekte und Patchmanagement bei Hypervisorn; essentielle Praxis zur Sicherstellung der Integrität und Sicherheit von virtuellen Maschinen.

Details:

• Hypervisor-Updates regelmäßig durchführen, um Sicherheitslücken zu schließen
• Kontinuierliche Überwachung auf Schwachstellen und Bedrohungen
• Priorisierung von Patches basierend auf Kritikalität
• Testen von Patches in einer isolierten Umgebung vor der Implementierung
• Backups erstellen vor dem Einspielen von Patches

Netzwerkisolation und Sicherheitsmaßnahmen

Definition:

Netzwerkisolation und Sicherheitsmaßnahmen beziehen sich auf die Techniken zur Trennung und Absicherung von Netzwerkressourcen in virtuellen Maschinen.

Details:

• Netzwerkisolation: Virtuelle Maschinen (VMs) in verschiedenen virtuellen Netzwerken können getrennt werden.
• Virtual LANs (VLANs): Zur Segmentierung des Netzwerks und Trennung des Datenverkehrs.
• Firewalls: Kontrollen zur Paketfilterung und Zugriffsbeschränkung zwischen VMs.
• Virtuelle private Netzwerk (VPN): Sicherer Fernzugriff auf das VM-Netzwerk.
• Sicherheitsgruppen und Regeln: Definieren von erlaubten IPs und Ports für VMs.
• Intrusion Detection and Prevention Systems (IDPS): Überwachung und Schutz vor unbefugtem Zugriff.