Was ist Anwendungsvirtualisierung?

Die Anwendungsvirtualisierung prägt unseren Computeralltag. Das Streamen eines Films auf Netflix, der Remote-Zugriff auf Unternehmenssoftware oder das Spielen von cloudbasierten Videospielen sind auf virtualisierte Anwendungen angewiesen.

Bei herkömmlicher Softwarebereitstellung und -verwaltung werden Anwendungen direkt auf einzelnen Geräten installiert, was nicht skalierbar ist. App-Virtualisierung löst dieses Problem, indem mehrere Benutzer von überall aus auf die auf einem zentralen Server installierte Software zugreifen können, ohne Einschränkungen hinsichtlich Standort oder Gerätetyp (Desktops, Laptops, Tablets, mobile Geräte).

In Unternehmensumgebungen vereinfacht diese Anwendungsvirtualisierungstechnologie das IT-Management, verbessert die Sicherheit und ermöglicht Remote-Arbeit. Da cloudbasierte Anwendungen für die Arbeitsweise von Organisationen mittlerweile von zentraler Bedeutung sind, reduziert die zentralisierte Anwendungsverwaltung die IT-Workload und beschleunigt die Software-Bereitstellung in verteilten Belegschaften.

Laut Grand View Research wurde der globale Markt für Anwendungsvirtualisierung im Jahr 2023 mit 3,43 Milliarden USD bewertet. Es wird prognostiziert, dass der Markt bis 2030 auf 8,40 Milliarden US-Dollar anwachsen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,3 % entspricht.¹ Die zunehmende Verbreitung von Cloud-Computing und der Trend zur Fernarbeit sind die Haupttreiber dieses Wachstums.

Das Verständnis, wie die Virtualisierung von Anwendungen funktioniert, beginnt mit dem Verständnis der Virtualisierung, der Technologie, die sie ermöglicht.

Virtualisierung verwendet Software, die als Hypervisor bekannt ist (zum Beispiel Microsoft Hyper-V), um eine Abstraktionsebene über Computerhardware zu schaffen. Mit diesem Ansatz können Apps und Workloads unabhängig voneinander auf virtuellen Maschinen (VMs) ausgeführt werden, wie beispielsweise die von VMware bereitgestellten VMs.

Historisch gesehen kommunizieren Anwendungen direkt mit dem Host-Betriebssystem (in der Regel Linux) auf Computerhardware. Die Anwendungsvirtualisierung verändert diese Beziehung. Eine Virtualisierungsebene befindet sich zwischen der App und dem Betriebssystem, fängt Anfragen ab und stellt die Laufzeitumgebung bereit, die die Anwendung benötigt, ohne das zugrunde liegende System jemals direkt zu berühren.

Die Vorbereitung einer Anwendung für die virtuelle Bereitstellung beinhaltet einen Prozess, der als Sequenzierung bezeichnet wird. IT-Teams verpacken Anwendungen und deren Dateien, Einstellungen, Abhängigkeiten und Registrierungseinträge in einzelne portable Images. Diese Bilder werden dann von einem zentralen Server an jedes autorisierte Gerät übermittelt. Und da jede Anwendung in ihrer eigenen isolierten virtuellen Umgebung (oder Sandbox) läuft, bleiben sie eingeschlossen und können nicht in andere Anwendungen oder das zugrundeliegende Betriebssystem eingreifen.

Auch wenn Anwendungsvirtualisierung ähnlich wie Containerisierung klingen mag, sind die beiden Technologien unterschiedliche Technologien. Container verpacken die gesamte Laufzeitumgebung, einschließlich Betriebssystembibliotheken, während die Anwendungsvirtualisierung die App vom Betriebssystem getrennt hält.

Virtualisierte Anwendungen können vollständig auf einem Remote-Server ausgeführt werden, wobei Benutzer von ihrem Gerät aus nur auf die Benutzeroberfläche zugreifen. Sie können je nach Bereitstellung auch lokal auf einem Clientgerät mit lokal gespeicherten Ressourcen ausgeführt werden.

Anwendungsvirtualisierung kann auf verschiedene Arten realisiert werden:

• Serverbasierte Anwendungsvirtualisierung
• Anwendungsstreaming
• Virtualisierung lokaler Anwendungen
• Vollständige und teilweise Virtualisierung
• Virtualisierung der Grafikprozessoreinheit (GPU)

Im Gegensatz zur Servervirtualisierung, bei der mehrere virtuelle Maschinen auf einem einzelnen physischen Server erstellt werden, läuft bei diesem Ansatz die Anwendung vollständig auf einem Server in einem Rechenzentrum. Anschließend wird nur die Benutzeroberfläche an das Clientgerät gesendet. Die Nutzer interagieren mit der App, als wäre sie lokal installiert, während die gesamte Verarbeitung auf dem Server stattfindet.

Diese Methode ist der gängigste Unternehmensansatz, bei dem IT-Administrationsteams zentrale Befugnisse über Softwarebereitstellung und Updates erhalten. Sie unterstützt außerdem Thin-Client- und Remote-User-Desktop-Umgebungen, was die Gesamtkosten für Hardware senkt. Im Gesundheitswesen beispielsweise können Klinikmitarbeiter von jedem Gerät im Netzwerk auf die Patientenaktensoftware zugreifen, ohne etwas lokal installieren zu müssen.

Beim Anwendungs-Streaming befindet sich die App auf einem Server, der kleine Komponenten auf Abruf über Virtualisierungssoftware an das Endgerät des Endnutzers sendet. Es lädt nur das, was benötigt wird, und zwar dann, wenn es benötigt wird.

Hier läuft die gesamte Anwendung auf dem Endgerät, jedoch innerhalb einer Laufzeitumgebung und nicht direkt auf nativer Hardware.

Dies eignet sich gut für Situationen, in denen Benutzer Offline-Zugriff benötigen oder in Gebieten mit unzuverlässigen Netzwerkverbindungen arbeiten. Ein Remote-Mitarbeiter, der von einem Ort mit lückenhafter Internetverbindung auf eine Firmen-App zugreift, könnte beispielsweise auf diese Methode zurückgreifen.

Nicht jede Virtualisierung von Anwendungen funktioniert auf die gleiche Weise. Vollständige Virtualisierung umfasst die gesamte Anwendungsumgebung und bietet den höchsten Grad an Isolation und Kompatibilität. Unternehmen in stark regulierten Branchen wie Finanzdienstleistungen und Gesundheitswesen nutzen diese Strategie häufig, um strenge Sicherheits- und Compliance-Anforderungen zu erfüllen.

Bei der teilweisen Virtualisierung werden nur bestimmte Komponenten isoliert und einige Ressourcen mit dem Hostsystem geteilt. Dieser leichtere Ansatz funktioniert gut, wenn keine vollständige Isolation erforderlich ist und Ressourceneffizienz Priorität hat, etwa in groß angelegten Unternehmensumgebungen, in denen Hunderte von Anwendungen in verteilten Teams verwaltet werden.

Künstliche Intelligenz (KI) und grafikintensive Arbeitslasten haben GPU-Virtualisierung zu einem wichtigen Aspekt der Anwendungsbereitstellung und der KI-Infrastruktur gemacht.

Anstatt jedes Gerät mit eigener Grafikhardware auszustatten, können Unternehmen virtualisierte GPU-Ressourcen von einem zentralen Server aus für mehrere Benutzer und Anwendungen gemeinsam nutzen. Dieser Ansatz macht es praktisch, rechenintensive Workloads, einschließlich KI-Inferenzen und Datenvisualisierung, auf Edge-Geräten auszuführen, denen sonst die Hardware fehlt, um sie zu unterstützen.

Für Unternehmen, die KI-Workloads in großem Umfang ausführen, unterstützt die Zentralisierung der Verarbeitung auch den KI-Speicher, indem der Datenfluss zwischen Geräten reduziert wird.

Anwendungsvirtualisierung hilft Unternehmen, durch folgende Vorteile einen geschäftlichen Mehrwert zu erzielen:

• Zentralisiertes Management: Anstatt Software auf Hunderten oder Tausenden einzelner Geräte zu installieren, zu aktualisieren und zu patchen, verwalten IT-Teams Anwendungen einmal von einem einzigen Standort aus. Diese Konfiguration vereinfacht die Administration und reduziert den Aufwand für die IT-Mitarbeiter, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass jeder Benutzer immer die neueste Version verwendet.

• Geringere Kosten: Durch zentralisiertes Management werden Kosteneinsparungen optimiert, sodass Unternehmen weniger für Hardware- und Softwarelizenzen ausgeben müssen. Thin Clients, Remote-Desktop-Dienste und andere kostengünstige Geräte können teure Workstations ersetzen, und IT-Teams können mit weniger Personal mehr erreichen.

• Flexibilität und Skalierbarkeit: Wenn Unternehmen wachsen oder sich die Workload ändert, können virtuelle Anwendungen schnell bereitgestellt oder deprovisioniert werden, ohne physische Infrastruktur zu benötigen. Neben der Bereitstellung lassen sich auch die geografische Skalierung oder die Einbindung von Remote-Teams ohne zusätzliche Hardware oder IT-Eingriffe durchführen.

• Verbesserte Sicherheit: Wenn Anwendungen in isolierten Umgebungen ausgeführt werden und Daten auf dem Server und nicht auf einzelnen Geräten verbleiben, verringert sich die Angriffsfläche. Da jede App in ihrer eigenen isolierten Sandbox läuft, kann sich Malware nicht von einer Anwendung zur anderen ausbreiten oder das zugrundeliegende Betriebssystem erreichen. Wenn beispielsweise ein Gerät verloren geht oder gestohlen wird, werden sensible Daten nicht kompromittiert. IT-Teams können die mit dem Fernzugriff verbundenen Berechtigungen sofort zurücknehmen, ohne das physische Gerät lokalisieren zu müssen.

• Souveränität: Anwendungsvirtualisierung unterstützt Datensouveränität und souveräne Cloud-Initiativen, indem die Anwendungsverarbeitung zentralisiert und innerhalb definierter geografischer oder regulatorischer Grenzen gehalten wird. Für Organisationen, die in mehreren Regionen tätig sind oder in stark regulierten Branchen tätig sind, bedeutet dieser Ansatz, dass sensible Arbeitslasten den lokalen Datenschutzgesetzen entsprechen und gleichzeitig die Zugänglichkeit unterstützen.

• Portabilität: Virtualisierte Apps können auf praktisch jedem Gerät und Betriebssystem ausgeführt werden, sodass Benutzer von jedem Ort aus arbeiten können. Dieser Ansatz unterstützt Remote-Arbeit und hybride Arbeitsmodelle.

• Kompatibilität: Anwendungsvirtualisierung ermöglicht es Organisationen, Anwendungen über verschiedene Betriebssysteme und Hardware hinweg auszuführen, wodurch Kompatibilitätsprobleme reduziert werden, die entstehen, wenn Anwendungen miteinander oder mit dem Host-Betriebssystem kollidieren. Diese Funktionalität beinhaltet das Ausführen von On-Premises-Legacy-Software parallel zu moderner IT-Infrastruktur wie Edge-Umgebungen, ohne jede Plattform zu verändern.

Anwendungsvirtualisierung und Desktop-Virtualisierung sind verwandte Arten der Virtualisierung, funktionieren aber unterschiedlich.

• Desktop-Virtualisierung hostet die gesamte Desktop-Umgebung, einschließlich Betriebssystem, Apps und Daten, auf einem zentralen Server und liefert einen vollständigen virtuellen Desktop für den Computer des Nutzers, unabhängig vom Gerät.

• Anwendungsvirtualisierung ist ein spezifischerer Ansatz. In diesem Fall wird nur die App virtualisiert, sodass das Betriebssystem auf dem Desktop oder einem anderen Gerät des Benutzers unberührt bleibt, was die Einführung einfacher und schneller macht.

Die virtuelle Desktop-Infrastruktur (VDI) ist die gebräuchlichste Form der Virtualisierung für Desktops, bei der jeder Benutzer eine dedizierte virtuelle Maschine mit eigenem Betriebssystem erhält. Bei der Anwendungsvirtualisierung wird diese Ebene vollständig umgangen, wodurch der Bedarf an Infrastrukturressourcen reduziert wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese beiden Technologien nicht gegenseitig ausschließen. Viele Unternehmen nutzen die Anwendungsvirtualisierung als Teil einer umfassenderen Strategie der Desktop-Virtualisierung. Ein Einzelhandelsunternehmen könnte beispielsweise Desktop-Virtualisierung nutzen, um Call-Center-Mitarbeitern einen vollständigen virtuellen Desktop zur Verfügung zu stellen. Anschließend kann es mithilfe der Anwendungsvirtualisierung eine einzige Abrechnungs-App an die Außendienstmitarbeiter auf ihren eigenen Geräten bereitstellen.

Virtualisierung von Anwendungen unterstützt eine Reihe von geschäfts- und Technologie-spezifischen Anwendungsfällen, darunter die folgenden Beispiele:

• Fernarbeit und Bring Your Own Device (BYOD)
• Anwendungsmodernisierung
• DevOps und Testen
• Software as a Service-(SaaS-)Bereitstellung

Unternehmen nutzen die Anwendungsvirtualisierung mithilfe einer Reihe von Softwareplattformen und Tools. Sie wählen typischerweise eine Lösung basierend auf bestehender Infrastruktur, Sicherheitsanforderungen und den skalierbaren Anforderungen ihrer Implementierung.

Zu den gängigen Lösungen gehören Citrix Virtual Apps and Desktops, das eine zentralisierte App-Bereitstellung auf allen Geräten ermöglicht, und Microsoft App-V, ein Windows-basiertes Paketierungs- und Bereitstellungstool. Breitere Plattformen wie IBM Fusion und VMware unterstützen Anwendungsvirtualisierung als Teil breiterer hybrider Cloud- und Anwendungsmodernisierungsstrategien.