Johann Widmer - ICT-Virtualisierung

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Dieses Lehrbuch basiert einerseits auf dem Lehrplan für die Höheren Fachschulen der Schweiz und andererseits auf der Vorlesung «Virtuelle Systeme» für Master of Advanced Studies (MAS) der Fachhochschulen der Schweiz. In einem ersten Kapitel werden zuerst die grundlegenden Konzepte der heutigen Rechnerarchitekturen (Hardware) mit deren Betriebssoftware (Betriebssysteme und Applikationen).
In einem zweiten Kapitel befassen wir uns mit den Virtualisierungsmodellen.Die Studierenden werden in die Lage versetzt, die unterschiedlichen Modelle der Virtualisierung zu erklären sowie Vor- und Nachteile für eine zu wählende Lösung im Unternehmen zu bestimmen und die verschiedenen Arten, auf welche die einzelnen Elemente virtualisiert werden können zu erläutern.
Ein drittes Kapitel widmen wir der Wirtschaftlichkeit der Virtualisierung. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, die Auswirkungen der Virtualisierung in Bezug auf Infrastruktur und Ressourcen wie Hardware, Lizenzen, Raumbedarf sowie Personal zu benennen.
Ein viertes Kapitel befasst sich mit den technischen Virtualisierungskonzepten. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, die Grundlagen der Systemintegration zu verstehen und zu wissen wie beim Erstellen eines Konzeptes alle betroffenen Bereiche mit einzubeziehen sind.
Ein fünftes Kapitel führt technische und organisatorische Abläufe und Betriebskonzept auf. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, die Anforderungen einer Virtualisierungslösung an die Infrastruktur, wie Raumbedarf, Kühlung, Anschlüsse, Energiebedarf etc. zu beschreiben und die Auswirkungen der Virtualisierung auf bestehende, betriebliche Prozesse zu benennen und zu wissen, wie diese anzupassen sind. Ein technisches und ein Betriebskonzept wird erstellt.
In einem sechsten Kapitel wird eine praktische Umsetzung einer Virtualisierungslösung als Semesterauftrag ausgeschrieben.

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Um diese Performanceeinbussen zu vermeiden, werden bei der Virtualisierung die meisten CPU-Befehle nativ (direkt als Maschinenbefehl auf der CPU) ausgeführt.

Popek und Goldberg führten dazu eine dreier Klassifikation der Instruktionen des ISA-Befehlssatzes (ISA, Instruction Set Architecture) ein:

Privilegierte Anweisungen (privileged instructions) lösen nur dann einen Trap aus, sofern sich der Prozessor im User Mode befindet – im Kernel Mode lösen sie keinen Trap aus.

Vertrauliche Anweisungen (sensitive instructions) können die Konfiguration der Ressourcen verändern.

Verhaltensabhängige, vertrauliche Anweisungen (behavior sensitive instructions) zeigen eine Verhaltensweise oder ein Ergebnis abhängig von der Konfiguration der Ressource (vom Inhalt des Relocation Registers oder dem Prozessor Mode) 3.

Wie die 4 Prioritätsstufen bei den i386-CPU`s im Protected Mode (geschützten Modus) Ring 0 bis 3) benutzt werden wurde im Kapitel 1.6 erläutert.

1Gerald J. Popek, Robert P. Goldberg: Formal Requirements for Virtualizable Third Generation Architectures. In: Communications of the ACM. 17, Nr. 7, 1974

2Der Virtual Machine Monitor (VMM) wird weiter unten erklärt. Ein VMM ist ein Stück Software, das allen, virtuell auf einer Hardware vorhandenen, Betriebssystemen vorgaukelt, dass sie alle eine definierte Hardware zur Verfügung haben. Der VMM wird auch Hypervisor genannt.

3Vergleiche dazu Kapitel 1.6.1

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