Desktop-Virtualisierung unter Windows: fünf Techniken und ihre Vorteile

 

Die fünf Techniken der Desktop Virtualisierung im Vergleich. Eine Darstellung der Techniken.

Remotezugriff auf Desktops, gemeinsam genutzte Desktops über Terminal Server, Desktops als virtuelle Maschinen, PC Blade Desktops bzw Workstationen  und Anwendungsvirtualisierun

Virtualisierung gab es schon immer

Mainframes und Unix-Server mit ihren RISC-CPUs bieten schon seit den 60er-Jahren Möglichkeiten der Partitionierung von Hardware-Ressourcen. Zunächst handelte es sich dabei um relativ starre elektronische Schaltungen. Schnell kamen dann aber die Methoden der logischen Partitionierung mithilfe einer Abstraktionsschicht ins Spiel. Unix-System-Virtualisierung war von Anfang an leicht umzusetzen, bot Sicherheit und Performance, weil sie Prozessorseitig unterstützt wurde – anders als bei x86-CPUs.

Virtuelle Maschinen für x86-Rechner gibt es erst seit knapp sieben Jahren. Trends in diesem Jahr wird das Thema Desktop-Virtualisierung sein.

Desktop-Virtualisierung vereinfacht das Management von Windows-Clients. Administratoren haben bessere Kontrolle und die Kosten sinken: Denn alle Ressourcen werden zentral auf einem Server gehostet, die Anwender können mit allen Endgeräten wie Thin Clients, PCs oder Notebooks darauf zugreifen.

Desktop-Virtualisierung ist auf fünf Arten möglich: Fernzugriff auf Desktops, gemeinsam genutze Desktops über Terminalemulationen, Desktops als virtuelle Maschinen, Blade Desktops und Anwendungsvirtualisierung

Am Anfang war der Personal Computer oder auch Fat Client.

Der Administrationsaufwand ist hoch, da moderne Betriebssysteme sehr komplex sind. Hinzu kommen Inkompatibilitäten bei unterschiedlichen Versionsständen der eingesetzten Software und wegen der oft heterogenen Hardwareausstattung.

Bei einer hohen Anzahl von Arbeitsplätzen wird die Bereitstellung von Anwendungen zur Herausforderung, beispielsweise wenn das Client-GUI einer ERP-Software auf den neuesten Stand gebracht werden muss, da das Backend aktualisiert wurde.

Diese Aufgabe wird aber dann rein zeitlich gesehen nur schwierig bis unmöglich lösbar sein, wenn sich hunderte oder tausende Arbeitsplätze in einem Unternehmen befinden. Es gibt zwar Verteilungssysteme, die die Administratoren bei solchen Aufgaben unterstützen. Dennoch muss oft sogar darauf geachtet werden, dass sich die Betriebssysteme aller Arbeitsplätze auf dem aktuellen Patchlevel befinden. Gegebenenfalls müssen auch Anmeldeskripte oder bestimmte Pfadangaben vereinheitlicht werden, was bei der Vorgängerversion der ERP-Software nicht zwingend notwendig war. PCs sind außerdem verwundbar, zum Beispiel durch den Besuch einer Webseite mit absichtlich schadhaftem Code. Selbst ein unbedacht geöffneter Anhang einer Email kann den Arbeitsplatz kurz- oder mittelfristig unbedienbar machen. Dies verursacht natürlich Ausfallkosten. Sie bestehen im Wesentlichen aus der Zeit, die von einem Techniker oder Administrator zur Wiederherstellung des Systems benötigt wird und indirekt aus der Zeit, in der der Mitarbeiter nicht produktiv sein kann. Manche Unternehmen gestatten ihren Mitarbeitern ein lokales Administratorkonto, wodurch sie sich selbst Software installieren können, die Sicherheitsrisiken bergen kann. Auch durch „Herumspielen“ im Betriebssystem wird gerne mal eine Konfiguration verändert oder gelöscht, die nur vor Ort wiederhergestellt werden kann. Als Hilfe im erster Linie für die Administratoren wurde der Remote Zugriff bzw.

Fernzugriff auf Desktops ist eine sehr gängige Anwendung: Es gibt ein breites Angebot an Software wie PCAnywhere, WebEx, VNC und das Windows Remote Desktop Protocol (RDP). Administratoren verwenden RDP beispeilsweise um den Desktop eines Servers zu nutzen, zu dem sie keinen physikalischen Zugang haben. In Kombination mit einer VPN-Verbindung besteht auch von einem Laptop von unterwegs ein sicherer Zugriff auf Server im Unternehmen.

Server Based Computing

Die TCO eines Arbeitsplatzes besteht folglich nicht nur aus den reinen Anschaffungs- und Supportkosten, sondern auch aus indirekten Kosten, als da wären zentrale Dienste wie Email, Datei- und Druckdienste, Personalkosten verschiedener IT-Abteilungen etc. Die Produktivitätsverluste bei Anwendern spielt auch eine Rolle, wie die letzten Absätze verdeutlicht haben.

Der Trend geht daher allmählich wieder in Richtung Server Based Computing.

In den Sechziger- bis Achtzigerjahren waren in Unternehmen statt PCs (der erst 1981 von IBM entwickelt wurde) nur einfache Terminals zu finden, die über ein Netzwerk an einen Großrechner, genannt Mainframe, angeschlossen waren. Diese Mainframes waren bereits damals mehrbenutzerfähig.

Die Terminals beherrschten nur die Eingabe per Tastatur und Ausgabe auf einem Bildschirm. Eine grafische Benutzeroberfläche und eine Maus gab es zu dieser Zeit noch nicht und die eigentliche Datenverarbeitung fand auf dem Mainframe statt. Ein solches Terminal verfügte folglich über keine nennenswerte Rechen- bzw. Verarbeitungsleistung.

Dieses Verfahren hatte große Vorteile: Die Endgeräte für den Benutzer waren recht preiswert, denn sie verfügen nur über wenige Bauteile, die einen Ausfall verursachen konnten. Im Defektfall wurden sie einfach ausgetauscht und der Benutzer konnte weiter arbeiten. Eine lokale Installation von Software entfiel daher ebenfalls, was den Wartungsaufwand stark reduzierte. Im Laufe der Jahre wurde die rein textbasierte Terminal-Technik von PCs verdrängt.

Terminalemulationen mit Application Streaming wie Microsofts Terminal Services oder Citrix-Lösungen erlauben das gemeinsame Nutzen eines Desktops. Bei dieser Form der Virtualisierung hostet ein Server den Desktop und Anwendungen. Bevorzugte Zugangsgeräte im Szenario des Server Based Computings sind Thin Clients. Beim Shared Desktop muss nur die Grafik, Tastatur- und Maus-Input über das Netzwerk übertragen werden. Der Vorteil des Server Based Computings liegt darin, dass die IT die zentrale Kontrolle über den Desktop und alle Anwendungen hat. Damit vereinfacht sich die Lizenzierung und Fehlerbehebung deutlich.

Angenommen ein Unternehmen hat drei Anwendungen im Einsatz, jede mit einem eigenen Environment mit jeweils eigenen Richtlinien, speziellen Icons und Farben. Diese Anwendungen werden auch von Nebenstellen und in Läden genutzt. Über Terminalemulationen können Benuzter sehr einfach den jeweils benötigten Desktop einer Anwendung laden.

Virtualisierung

Seit einigen Jahren tritt eine Technik namens Virtualisierung verstärkt in den Vordergrund. Mit ihr ist es zum Beispiel möglich, einen kompletten, virtuellen PC innerhalb eines laufenden Betriebssystems zu betreiben. Auf dieser so genannten „virtuellen Maschine“ (VM) lässt sich ein vollwertiges Gast-Betriebssystem installieren, das völlig abgeschottet vom Host-Betriebssystem arbeitet.

Dabei werden Komponenten wie CPU und Netzwerkverbindung geteilt, während Ressourcen wie RAM und Festplattenplatz in der Regel als Kontingent zugewiesen werden. Das Host-Betriebssystem, also der Wirt, hat keinen unmittelbaren Einfluss auf das Gastsystem und umgekehrt. Es lassen sich natürlich auch mehrere Gastsysteme gleichzeitig installieren und betreiben, je nach Hardwareausstattung des Hostsystems.

In einem Unternehmen ist es oft so, dass mehrere physikalische Server für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden, darunter zum Beispiel auch Terminalserver. Da die Rechenleistung moderner Server immer weiter wächst, liegt es nahe, mehrere physikalische Server in virtuelle zu konvertieren und auf nur einer einzigen Hardwareplattform zu konsolidieren. So lassen sich beispielsweise schwach ausgelastete Server energie- und somit kostensparend betreiben.

Es wurde bereits an einem Beispiel gezeigt, wie viele Benutzer gleichzeitig per Thin Client auf einem Terminalserver arbeiten können. Diese Zahl ist nicht sehr hoch, aber mit Hilfe der Virtualisierung lässt sie sich vervielfachen. Bei einer größeren Anzahl von Clients müssen mehrere bzw. viele Terminalserver eingesetzt werden. Mit entsprechender Hardware könnte man beispielsweise vier Terminalserver auf einer einzigen Plattform konsolidieren und hat somit die maximale Benutzeranzahl pro physikalische Maschine vervierfacht.

Wenn man nun davon ausgeht, dass niemals alle Benutzer gleichzeitig die komplette Rechenleistung verbrauchen, kann man sogar noch mehr virtuelle Terminalserver einbinden. Auf einem Server mit vier Dual-Core-CPUs könnte man problemlos fünfzig oder sechzig Benutzer arbeiten lassen. Dafür wären im Normalfall etwa sieben bis acht vollwertige Server nötig.

Moderne Virtualisierungssysteme weisen den VM die physikalisch vorhandenen Ressourcen dynamisch zu. Wenn ein virtueller Server gerade kaum oder nicht genutzt wird, können sich die CPUs um die anderen virtuellen Maschinen kümmern, auf denen gerade Rechenzeit benötigt wird. So wird sichergestellt, dass die Rechenleistung stets optimal verteilt wird.

Marktführer auf diesem Gebiet ist VMware. Das Softwarehaus bietet verschiedene Produkte zur Virtualisierung und Verwaltung an, wie zum Beispiel VMware Server oder VMware ESX. Diese beiden Pakete sind kostenlos erhältlich. Es sind jedoch auch andere Produkte erhältlich, wie zum Beispiel das ebenfalls kostenlose Xen auf Linux-Basis oder Virtual Iron.

Desktops in virtuellen Maschinen zu hosten gehört zu neueren, wenn auch bisher wenig genutzen Entwicklung der Desktopvirtualisierung. Im Gegensatz zu den Shared Desktops mit einer festen Grundkonfiguration, die für alle Benutzer gleich ist, ermöglicht es die Virtualisierung auf einem PC oder Laptop, mehrere unterschiedliche Desktops zu hosten, auch mit unterschiedlichen Betriebssystemen auf einem Rechner. Diese virtuellen Maschinen teilen sich die vorhandenen physikalischen Ressourcen. Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass eine virtuelle Maschine abstürzen oder Performanceprobleme haben kann, ohne dabei die anderen zu beeinflussen. In der Zwischenzeit bieten die beiden führenden Anbieter von Virtualisierungslösungen, Vmware und Citrix auch Desktop Server an. Dabei können hunderte von virtuellen Desktops auf einem Server gehostet und zentral administriert werden. Als Client empfiehlt sich ein Gerät nach dem Zero Client-Prinzip arbeitet. Das heißt, er ist nicht wie andere Computer schon vorkonfiguriert, sondern er lädt jede Software auf den Server, er hat keine CPU, keinen Speicher, kein Betriebssystem, und auch keinerlei Treiber sind bei ihm vorinstalliert. Der Pano-Computer kann mit fast allen Betriebssystemen über einen zentralen Server arbeiten und er wird vor allem in geschlossenen Netzwerken eingesetzt.

Desktops auf PC-Blade

sind eine selten angewendete Technik. Dabei ist der PC des Anwenders ein Blade in einem 19 Zoll Cage im Serverraum. Der Anwender hat also seine eigene Hardware, auf die er per LAN zugreifen kann. Einige Hersteller wie Clear Cube Technology, IBM und HP bieten solche Blade PCs an. Der Vorteil dieser Lösung gegenüber Virtualisierungstechniken sind:

Jeder Anwender hat seinen eigenen PC ohne Ressourcen mit anderen teilen zu müssen. Mit der Teradici Technik sind auch Remote Nutzung von hochleistungs applikationen im 3D Bereich möglich. Die Realistische 3D-Darstellung auf Ihren Bildschirm, unterstützt durch. OpenGL-Hardwarebeschleunigung im PC-Blade und die nutzung des PC over IP Protokoll in verbindung der Teradici Chips ermöglichen dies. Teradici ist der Entwickler von neuartigen Chips, die das Prinzip des PC-over-IP exzellent umsetzen. Verwirklicht wird das Ganze mit einer Host-Client-Architektur, in beiden Endpunkten ist jeweils einer dieser Chips verbaut.

Fällt ein Terminal Server oder ein Server, der viele virtuelle Desktops hostet aus, dann könne alle Anwender nicht arbeiten. Andererseits entsteht ein wesentlich größerer Wartungsbedarf der physikalischen Hardware.

Anwendungsvirtualisierung

Während Server-Virtualisierung bereits im Breiten Einsatz ist, kündigt sich mit der Applikationsvirtualisierung eine weitere Entwicklung an. Die Entkopplung von Programmen und Betriebssystem kann einige Desktop-Probleme lösen.

Das wesentliche Ziel von Applikationsvirtualisierung besteht darin, Anwendungen von ihrer Umgebung so weit zu isolieren, dass Konflikte 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. Im Gegensatz zum klassischen Desktop entfällt die Installation von Programmen auf dem Zielrechner. Dabei handelt es sich in der Regel um Applikationen für Endanwender, weshalb diese hauptsächlich auf dem Desktop und, falls die jeweilige Lösung das unterstützt, auch in einer Terminalserver-Umgebung zum Einsatz kommen.

Die Konzepte der verschiedenen Produkte ähneln sich, aber es gibt auch einige signifikante Unterschiede. Bei allen Lösungen läuft die Anwendung in einer vom Betriebssystem abgeschotteten Umgebung. Sie regelt den Zugriff auf externe Objekte und gaukelt der Software Systemressourcen wie die Registrierdatenbank oder das Dateisystem vor. Versucht die Applikation etwa in ein gesperrtes Verzeichnis zu schreiben, wird der Zugriff entweder blockiert oder für die Anwendung transparent in die virtuelle Umgebung umgelenkt. Physisch befindet sich die virtuelle Anwendung in einem Verzeichnis, das sich meist in der Konfiguration einstellen lässt.

 

Hersteller von Produkten:

 

Thin Client für Citrix Terminal Server, RDP aber auch VMware VDI oder aktuell View 3

 

Zero Client für die Desktop Virtualisierung unter VMWare ESX, VDI, View 3.0 von Pano Logic

 

PC-Blade bzw. Workstation-Blade von Clear Cube

Teradici Remote Lösungen mit PC over IP

 

 

 

 

 

 

 

Infos aus:

 

http://www.channelpartner.de/knowledgecenter/virtualisierung/264128/

http://www.searchdatacenter.de/themenbereiche/virtualisierung/hardware/articles/120643/