[[start|zurück]]====== Virtualisierung – Grundlagen (Hypervisor, VMs, Snapshots, Container) ======

Virtualisierung ermöglicht es, mehrere Betriebssysteme oder Dienste gleichzeitig 
auf derselben Hardware zu betreiben.  
Sie trennt Hardware und Software logisch voneinander und sorgt für Flexibilität, 
Ausfallsicherheit und bessere Ressourcennutzung.

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====== 1. Warum Virtualisierung? ======

  * mehrere Systeme auf einer Hardware
  * bessere Auslastung (CPU, RAM)
  * hohe Flexibilität
  * schnelle Wiederherstellung (Snapshots)
  * leichter Umzug (Migration)
  * Isolation von Anwendungen
  * Kostenersparnis (weniger Server)

Beispiele aus der Praxis:
  * Proxmox-Cluster
  * VMware ESXi
  * Hyper-V
  * Virtuelle Testumgebungen
  * Docker-Container

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====== 2. Hypervisor – Typ 1 und Typ 2 ======

Ein Hypervisor ist eine Software, die virtuelle Maschinen betreibt.

==== Typ 1 – Bare-Metal Hypervisor ====

läuft direkt auf der Hardware:

  * Proxmox VE
  * VMware ESXi
  * Microsoft Hyper-V (Server)
  * XCP-ng

Vorteile:
  * hohe Performance
  * stabil und sicher
  * ideal für Server

ASCII:

<a2s>

.--------------------------------.
| Hardware                       |
|.------------------------------.|
|| Hypervisor (Typ 1).          ||
||.------+------+--------------.||
||| VM-1 | VM-2 | ...          |||
||'------+------+--------------'||
|'------------------------------'|
'--------------------------------'


</a2s>

==== Typ 2 – Hosted Hypervisor ====

läuft auf einem bestehenden Betriebssystem:

  * VirtualBox
  * VMware Workstation
  * Parallels

Vorteile:
  * gut für Tests & Schulung
  * einfacher zu bedienen


<a2s>

.------------------------------------. 
| Hardware                           |
| .--------------------------------. |
| |OS (Host-Betriebssystem)        | |
| | .----------------------------. | |
| | |Hypervisor                  | | |
| | | .------+------+----------. | | |
| | | | VM-1 | VM-2 | ...      | | | |
| | | '------+------+----------' | | |
| | '----------------------------' | |
| '--------------------------------' |
'------------------------------------'    

</a2s>


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====== 3. Virtuelle Maschinen (VMs) ======

Eine VM ist ein vollständiges Betriebssystem innerhalb eines Hypervisors.

Enthält:
  * virtuelle CPU(s)
  * RAM
  * virtuelle Festplatte (z. B. qcow2, vmdk, vhdx)
  * virtuelle Netzwerkkarte
  * BIOS/UEFI
  * eigene Treiber

Beispiele:
  * Windows Server 2022
  * Debian / Ubuntu Linux
  * Firewall-VM (OPNsense)
  * Datenbankserver

Vorteile:
  * komplett isoliert  
  * beliebig duplizierbar  
  * portabel  


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====== 4. Snapshots ======

Snapshots speichern den Zustand einer VM zu einem Zeitpunkt.

Beinhalten:
  * RAM (optional)
  * Festplattenzustand
  * Konfiguration

Nutzen:
  * schnelle Rückkehr bei Fehlern
  * ideal für Updates
  * Test-Umgebungen

Wichtiger Hinweis:
  * <inline em>Snapshots sind **kein Backup**</inline>
  * Snapshots können Speicher fressen, wenn sie lange existieren

ASCII:

<code>

 Snapshot A → Snapshot B → Snapshot C


</code>

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====== 5. Live Migration / HA ======

Moderne Hypervisoren erlauben:

==== Live Migration ====
VM läuft weiter, während sie auf einen anderen Host verschoben wird.

==== HA – High Availability ====
Wenn ein Hypervisor ausfällt, übernimmt ein anderer.

Voraussetzung:
  * Shared Storage
  * Cluster
  * funktionierendes Netzwerk


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====== 6. Storage in Virtualisierung ======

Virtuelle Maschinen können verschiedene Datenträger nutzen:

  * lokale SSD/NVMe
  * ZFS-Pools
  * Ceph (Cluster Storage)
  * NFS/SMB Storage
  * iSCSI-SAN
  * LVM-Thin

In Unternehmensumgebungen:
  * Storage redundant
  * Snapshots & Backups automatisiert


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====== 7. Container vs Virtuelle Maschinen ======

Viele verwechseln Container mit VMs.

===== Virtuelle Maschinen =====

  * vollständiges Betriebssystem
  * hohe Isolation
  * Ressourcen sind „schwer“
  * ideal für Server, AD, Datenbanken

===== Container =====

  * teilen den Kernel mit dem Host
  * leichtgewichtig
  * sehr schnell
  * ideal für Microservices & Webapps

Beispiele:
  * Docker
  * Podman
  * Kubernetes

ASCII:

<code>

 VM:    Host → Hypervisor → vollständiges OS → App  
 Container: Host → Kernel → Container → App


</code>

===== Vorteile von Containern =====

  * starten in Sekunden
  * minimaler Ressourcenverbrauch
  * perfekt für DevOps und Microservices
  * ideal für Traefik, Nextcloud, Vaultwarden, Mailserver etc.

===== Nachteile =====

  * keine vollständige Isolation
  * Kernel wird geteilt
  * nicht ideal für klassische Windows-Dienste


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====== 8. Orchestrierung – Kubernetes, Docker Swarm ======

Bei vielen Containern wird ein Orchestrierer benötigt.

Kubernetes bietet:
  * automatische Skalierung
  * Load Balancing
  * Self-Healing
  * Rolling Updates
  * Secret Management

Docker Swarm:
  * einfachere Alternative
  * weniger komplex


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====== 9. Virtualisierung in der Praxis ======

Typische Einsatzszenarien:

  * Proxmox-Cluster im Unternehmen
  * Windows AD Domain Controller in VMs
  * Web- & Datenbank-Server
  * Firewall-VM wie OPNsense
  * Entwicklungsumgebungen
  * Testumgebungen
  * Home-Lab (z. B. bei dir: Proxmox + Docker)


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====== 10. Sicherheit in der Virtualisierung ======

  * Aktualisierte Hypervisor-Software
  * Netzwerktrennung (VLANs)
  * VM-Firewalls
  * Container nicht als root laufen lassen
  * Backups regelmäßig testen
  * Snapshots sparsam verwenden
  * Unnötige virtuelle Hardware entfernen


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====== Zusammenfassung ======

  * Virtualisierung trennt Hardware von Software
  * Typ 1 Hypervisor = direkt auf Hardware (Proxmox, ESXi)
  * Typ 2 Hypervisor = auf Betriebssystem (VirtualBox)
  * VMs = vollständige Systeme
  * Container = leichtgewichtige Prozesse
  * Snapshots sind NICHT Backups
  * Orchestrierung (Kubernetes) für viele Container
  * Virtualisierung ist Grundlage moderner IT