Es gibt unterschiedliche Mechanismen für Virtualisierung, die je nach Aufgabe eingesetzt werden, von vollständiger Computer-Virtualisierung mittels virtuellen Maschinen (VM) über Isolation einzelner Anwendungen mittels Sandboxing, bis hin zu ressourcenschonender Containerisierung, z.B. mittels Docker. Virtualisierung und Konsolidierung von Applikationen bieten mehrere Vorteile auf Grund derer diese Techniken im Mobile-Computing und jetzt zunehmend auch in der industriellen Automatisierung eingesetzt werden:
Kosteneinsparung
Das Ausführen mehrerer Software-Applikationen auf einer einzigen Hardwareplattform erfordert pro Applikation einen Bruchteil an Platz (Racks) für Geräte, Elektronik, Stromversorgung, Verkabelung usw. Auch wenn die Anschaffungskosten einer Server-Plattform höher sind als die von kleineren Server/IPCs, sind ihre Gesamtbetriebskosten dennoch geringer. Eine leistungsstarke Serverplattform kann Dutzende von Software-Applikationen in virtuellen Maschinen parallel ausführen, wohingegen kleinere Server/IPCs oft nur jeweils eine Applikation ausführen könnten. Die Kosteneinsparungen werden noch größer, wenn Containerisierung eingesetzt wird, bei der Hunderte von eigenständigen und unabhängigen Applikationen gemeinsam eine einzige Hardware-Plattform nutzen können.
Resilienz gegen Lieferengpässe
Aufgrund des anhaltenden weltweiten Chipmangels ist die Verfügbarkeit vieler elektronischer Komponenten, die zur Herstellung von IPCs und industriellen Servern erforderlich sind, begrenzt. In Zukunft könnte es daher nötig sein, auf jeden gerade am Markt verfügbaren IPC zuzugreifen, um Installationen aufzubauen und zu warten. Software-Virtualisierung ermöglicht die Abstraktion von der zugrunde liegenden Hardware-Plattform. Gute Virtualisierungslösungen sind außerdem mit einer Vielzahl verschiedener CPUs und Server-/IPC-Hardware kompatibel.
Verwaltung von Softwareinstallationen
In großen und über viele Standorte verteilten IT-Systemen wird Software in der Regel weder vorinstalliert noch vor Ort aktualisiert. Stattdessen wird sie über das Internet ausgerollt und aktualisiert und über einen App Store oder einen Repository-Server wie z.B. Microsoft WSUS verwaltet. Bei kritischen Updates wird dieser Prozess automatisiert: Sicherheitspatches werden direkt auf die Computer ausgerollt. Diese Methode zur Verwaltung von Softwareinstallationen kann bei Nutzung von Software-Virtualisierung auch in industriellen Automatisierungs-Systemen (OT) effizient eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Software-Virtualisierung besteht darin, dass sie die Abgrenzung zwischen Applikationen unterstützt. So wird sicherstellt, dass das Update einer Applikation keine Auswirkungen auf simultan auf dieser Hardware laufende Applikationen hat.
Skalierbarkeit
Wenn sich die Anzahl der auf dem System ausgeführten Software-Applikationen (oder die Anzahl der Instanzen einer einzelnen Applikation) ändert, können mit Hilfe von Virtualisierungstechnologie zusätzliche Anwendungsinstanzen manuell oder automatisch aktiviert oder nicht benötigte virtualisierte Instanzen deaktiviert werden. Wenn im Lauf eines Tages stark schwankender Bedarf an bestimmten Funktionen wie Webservices oder Datenbanken auftritt, kann so die Systemperformance deutlich verbessert und zugleich die Ressourcennutzung optimiert werden.
Migration von Legacy-Systemen
Es gibt industrielle Applikationen, die nicht so schnell ersetzt werden können und auch die Wartung der zugrundeliegenden, für die Ausführung erforderlichen, Hardware kann möglicherweise immer schwieriger werden. Durch das Erstellen einer VM auf Grundlage des alten Windows-Rechners und die Ausführung dieser VM auf einer Virtualisierungslösung auf einem modernen Multi-Core-Server kann die alte Software unverändert weiterverwendet werden.
Anwendung in der Praxis
Obwohl Software-Virtualisierung viele Vorteile bieten kann, gibt es auch einige Nachteile und Risiken bei deren Einsatz in einer Fabrik oder einem Automatisierungssystem. Das ist hauptsächlich auf die zusätzliche Komplexität zurückzuführen und die den Anwendern oft unbekannten Technologien, die für die Installation und korrekte Konfiguration der Virtualisierungsebenen erforderlich sind. Mit den richtigen Tools und der richtigen Strategie können diese Herausforderungen jedoch überwunden werden. Mit einer umfassenden IT/OT-Software-Management-Plattform wie Nerve von TTTech Industrial wird die Software-Virtualisierung mit VMs und Docker-Containern sowie die Verwaltung von Software und Geräten am Netzwerk-Edge maßgeblich vereinfacht. Integrierte Sicherheitsfunktionen und eine rollenbasierte Zugriffskontrolle sorgen für einen reibungslosen Betrieb des Systems und die Sicherheit der Daten.
