Technische und wirtschaftliche Betrachtung von Clientvirtualisierung

Inhalt

1 Abkürzungsverzeichniss

2 Tabellenverzeichniss

3 Abbildungsverzeichniss

4 Zusammenfassung / Summary
4.1 Zusammenfassung
4.2 Summary

5 Einleitung
5.1 Ziel der Arbeit

6 Definition der Grundkomponenten
6.1 Was ist Client Deployment?
6.2 Installation der Software per Hand
6.3 Einsatz einer Lösung zur Softwareverteilung
6.4 Beschreibung der unterschiedlichen Virtualisierungstechniken
6.4.1 Servervirtualisierung
6.4.2 Clientvirtualisierung
6.4.3 Applikations- und Desktop Publishing
6.4.4 Applikationsvirtualisierung
6.4.5 Desktopvirtualisierung

7 Ausgangslage
7.1 Beschreibung der unterschiedlichen Anforderungen
7.1.1 Anforderungen der User
7.1.2 Anforderungen aus IT-Sicht
7.2 Aufnahme der Ist-Situation
7.2.1 Im Unternehmen eingesetzte Clientgeräte
7.2.2 Im Unternehmen anfallende Aufwände bezogen auf das Clientdeployment
7.3 Probleme des aktuellen Clientdeployments
7.3.1 Probleme mit mobilen Devices
7.3.2 Probleme mit lokalen Devices
7.4 SWOT Analyse der aktuellen Umgebung

8 Konzept zur technischen und wirtschaftlichen Gegenüberstellung

9 Technische Betrachtung der unterschiedlichen Varianten
9.1 Fat Client Lösung mit lokal installierten Applikationen
9.1.1 Vor- und Nachteile des Einsatzes von Fat Clients
9.2 Virtualisierung mit VMWare Produkten
9.2.1 VDI mit dem Produkt "View"
9.2.2 Applikationsvirtualisierung mit ThinApp
9.2.3 Vor- und Nachteile der Virtualisierung mit VMware
9.3 Virtualisierung mit Citrix Flexcast
9.3.1 "Physicalisch" mit dem Produkt "Remote PC"
9.3.2 "Local" mit dem Produkt "XenClient"
9.3.3 "Streamed OS" mit dem Produkt "Provisioning"
9.3.4 "VDI" mit dem Produkt "XenDesktop"
9.3.5 "Hosted Shared" mit dem Produkt "XenApp"
9.3.6 Applikationsvirtualisierung mit dem Citrix Profiler
9.3.7 Vor- und Nachteile

10 Einsparungsmöglichkeiten durch Virtualisierung
10.1 Thin Client versus Fat Client im TCO Vergleich
10.2 Mögliche Einsparungen bei den Supportkosten
10.2.1 Aktuelle Aufwände und Kosten im Support
10.2.2 Mögliche Einsparungen im Support durch den Einsatz von Virtualisierung
10.3 Einsparungen durch den weiteren Betrieb bestehender PCs

11 Gegenüberstellung der einzelnen Lösungsansätze
11.1 Remote-Arbeiten
11.2 Herstellerunabhängigkeit
11.3 Datensynchronisierung
11.4 Hochverfügbarkeit
11.5 Systemanforderungen
11.5.1 Desktopvirtualisierung mit VDI
11.5.2 Virtualisierung per published Desktop mit XenApp
11.5.3 Direkter Vergleich für 800 Benutzer
11.6 Supportkosten
11.7 Offlinearbeiten
11.8 Schnelle Änderungen am Betriebssystem durchführen
11.9 Summary der Gegenüberstellung

12 Implementierungsvorschlag für das zukünftige Clientdeployment
12.1 Auswahl der Bereitstellungstechnologie für die Applikationen

13 Zukunftsausblick - Auf dem Weg in die Cloud
13.1 Wachstumsaussichten von Clouddiensten
13.2 Gründe für Cloud Computing

14 Quellenangaben

1 Abkürzungsverzeichniss

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2 Tabellenverzeichniss

Tabelle 3-1 Benutzeranforderungen

Tabelle 3-2 Vorhandene Geräte

Tabelle 3-3 SWOT Analyse

Tabelle 5-1 Aktuelle Aufwände

Tabelle 5-2 Mögliche Aufwände mit Virtualisierung

Tabelle 5-3 Einsparungen durch den weiteren Betrieb bestehender PCs

Tabelle 6-1 Anfoderungen VDI

Tabelle 6-2 Anforderungen Hosted Shared

Tabelle 6-3 Anforderungen VDI

Tabelle 6-4 VDI für 800 Benutzer

Tabelle 6-5 Anforderungen Hosted Shared

Tabelle 6-6 Hosted Shared für 800 Benutzer

Tabelle 6-7 Einsparungen durch Virtualisierung

Tabelle 6-8 Summary Vergleich

Tabelle 7-1 Mögliche Benutzergruppen

3 Abbildungsverzeichniss

Abbildung 1-1 Desktop Lebenszyklus

Abbildung 2-1 Servervirtualisierung

Abbildung 2-2 Clientvirtualisierung

Abbildung 2-3 Desktop Publishing

Abbildung 2-4 Applikationsvirtualisierung

Abbildung 2-5 Desktopvirtualisierung

Abbildung 2-6 Virtualisierungsgründe

Abbildung 2-7 Marketleader

Abbildung 4-1 View Infrastruktur

Abbildung 4-2 Flexcast 1

Abbildung 4-3 Flexcast 2

Abbildung 4-4 Xenclient

Abbildung 4-5 Provisioning Services

Abbildung 4-6 XenDesktop VDI

Abbildung 4-7 XenApp Hosted Shared

Abbildung 4-8 XenApp Serverdesktop

Abbildung 4-9 Citrix Profiler

Abbildung 5-1 Frauenhofer Studie 1

Abbildung 5-2 Frauenhofer Studie 2

Abbildung 6-1 VDI Anforderungen

Abbildung 6-2 XenApp IOPS

Abbildung 7-1 Auswahl der Bereitstellung

Abbildung 8-1 Wachstum Cloud Computing

Abbildung 8-2 Gründe Cloud Computing

Abbildung 8-3 Gartner Studie

4 Zusammenfassung / Summary

4.1 Zusammenfassung

Durch den Trend zu mobilen Endgeräten^[1] wie Tablet PCs, IPads und Smartphones entstehen Veränderungen und gleichzeitig erhebliche Herausforderungen in den IT-Abteilungen. Die Endbenutzer und Kunden wollen Ihre Emails sofort aufs Handy bekommen, wollen Ihre Applikationen auch unterwegs nutzen können und egal wo auf der Welt Zugriff zu ihren Daten haben. Dabei sind die Geräte oft nur schwer bis gar nicht zu managen. Auf der anderen Seite bieten Lösungen zur Virtualisierung wie Citrix oder VMWare sie bieten einen Mehrwert, der die Mitarbeiter effektiver arbeiten lässt^[2] und Einsparungen im Clientdeployment bietet. Diese Faktoren wurden in der vorliegenden Arbeit durch eine Ist-Analyse der bestehenden Umgebung gesammelt und zusammen mit aktuellen Problemen wurde ein Anforderungskatalog an die zukünftige Lösung erstellt. Dieser wurde bewertet und die Produkte daraufhin untersucht. Dabei wurde eine Empfehlung abgeleitet, die sowohl aus wirtschaftlicher, als auch aus technischer Sicht den Einsatz von Virtualisierungsmaßnahmen mit Hilfe von Citrix Flexcast favorisiert.

4.2 Summary

There is a trend to mobile devices like Tablet PCs, IPads and Smartphones who associates with big changes and challenges in the IT. Users and customers want to get their emails directly on their mobile phones and want to have access to their data and applications all over the world. Often it is difficult or even impossible to manage this devices. On the other hand virtualization solutions like from Citrix or VMware providing several benefits at the client deployment. This arguments were collected in an actual state analysis and compared with actual problems. Afterwards the solution was investigated on this factors. As a result the study found out, that the best solution both on a economic and on a technical view will be provided by Citrix Flexcast.

5 Einleitung

Das Thema Clientvirtualisierung gilt aktuell als das Zukunftsthema in der IT mit den größten Wachstumsaussichten. Es impliziert einen ähnlichen Umschwung wie die einstige Einführung von Windows 95/98. Damals ging der Weg weg von Großrechenzentren hin zum Fat Client mit all den damit verbundenen Problemen wie Management, Sicherheit, Viren etc. Da PC Systeme jedoch einem massiven Preisverfall bei gleichzeitig immer höherer Leistung unterliegen und die Bandbreiten der LAN und WAN Verbindungen immer größer werden ist der einzig logische Schritt das komplette System zurück in Großrechenanlagen zu verlegen und damit viele Probleme zu minimieren. Dabei ist es wichtig, sich nicht nur mit den reinen Anschaffungskosten für Hardware und Software zu beschäftigen. Laut einer Studie von Gartner^[3] zum Total Cost of Ownership (TCO) kann der Preis für einen PC bis zu 10.402 $ betragen. Dabei gilt es nicht nur die reinen Anschaffungkosten, sondern alle mit dem Lebenszyklus des Gerätes verbundenen Kosten zu berücksichtigen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5-1 Desktop Lebenszyklus^[4]

Die Grafik zeigt, dass die Anschaffungskosten eines PCs nur einen kleinen Teil der Gesamtkosten ausmachen. Ein weitaus höherer Teil der Kosten entsteht bei der Installation, durch Sicherheitsrichtlinien, bei der Bereitstellung, beim Monitoring, bei der Wartung und schließlich auch der Sicherung von Daten und der Entsorgung von Geräten. Durch moderne Techniken wie Virtualisierung kann in vielen dieser die Prozessschritte repräsentierenden Abteilungen Optimierung betrieben werden. So können durch den Einsatz von Thin Clients Einsparungen bei Strom^[5] , Clientsupport^[6] und Anschaffung entstehen, sodass sich die Möglichkeit zeigt, die Gesamtkosten um bis zu 70% zu senken^[7] . Dies hängt jedoch von den eingesetzten Komponenten und den an die Lösung gestellten Anforderungen ab. In Anbetracht dessen hat es sich die vorliegende Arbeit zur Aufgabe gemacht, einen Überblick über die genannten Elemente zu geben und einen sinnvollen Einsatz der Komponenten aufzuzeigen.

5.1 Ziel der Arbeit

Die Mitarbeiter sind in der Kommunikation mit Kunden auf eine schnelle Verfügbarkeit von Informationen angewiesen. Beispielsweise muss es möglich sein, dass ein Journalist, der gerade am Messestand in Shanghai arbeitet, auf Präsentationen im Rechenzentrum in Deutschland zugreifen kann. Die mobile reibungslose Kommunikation ist hierbei unerlässlich. Um diese Bedürfnisse auch künftig benutzerfreundlich, kosteneffizient und sicher bereit stellen zu können, soll die aktuelle PC-Arbeitsplatzinfrastruktur erneuert werden. Aktuelle Trends (BYOD, Tablets) und Techniken (Virtualisierung) werden im Zuge dessen einer traditionellen Client Server Infrastruktur gegenüber gestellt und im Hinblick auf diese bewertet.Dabei ergeben sich als mögliche Infrastruktur drei unterschiedliche Varianten:

1. Klassicher Fat Client Betrieb (Applikationen lokal installiert)
2. Virtualisierung mit Citrix XenApp/XenDesktop (Applikationen / Betriebssysteme zum Client gestreamt)
3. Virtualisierung mit VMWare View/ThinApp (Applikationen /Betriebssystem zum Client gestreamt)

Diese sollen so gegenüber gestellt werden, dass das notwendige Grundlagenwissen vermittelt wird und eine Entscheidungsvorlage für das zukünftige Client Deployment erreicht werden kann.

6 Definition der Grundkomponenten

6.1 Was ist Client Deployment?

Client Deployment beschreibt allgemein den Prozess, wie Software so bereit gestellt wird, dass die Mitarbeiter sie nutzen können^[8] . Eine Möglichkeit dazu wäre z.B., jedem Benutzer Software und Patche selbst installieren zu lassen. Da dies in großen Unternehmen aufgrund fehlendem Support nicht umsetzbar ist, besteht eine Organisationsstruktur, die den Prozess koordiniert, ihn überwacht und eine passende Bereitstellungsmöglichkeit definiert.

6.2 Installation der Software per Hand

Hier geht der IT Mitarbeiter selbst von PC zu PC und installiert mit Hilfe eines Datenträgers die notwendige Software. Dieser Prozess ist sehr zeitaufwändig und umständlich. Daher wird es in heutigen IT Landschaften nur noch in absoluten Ausnahmefällen praktiziert. Ein Einsatzszenario dafür stellt eine Spezialsoftware für sehr wenige Mitarbeiter dar, bei der die Anpassungen für eine automatisierte Bereitstellung zu zeit- und kostenintensiv wäre.

6.3 Einsatz einer Lösung zur Softwareverteilung

Inzwischen gibt es Lösungen (z.B. SCCM und Enteo), die eine automatisierte Bereitstellung von Applikationen und Betriebssystemen ermöglichen. Dabei wird auf jedem Client ein kleiner Agent installiert, der mit einem Management Server kommuniziert. So ist es möglich, ein Betriebssystem, eine Applikation oder unterschiedliche Updates für hunderte oder tausende von PCs automatisiert im Hintergrund zu installieren. Dabei werden die PCs in "Collections" zusammengefasst, was eine Differenzierung nach Abteilungen oder Standorten erlaubt. Die Installationsmedien werden dabei über das Netzwerk verteilt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass dem eigentlichen Benutzer keine administrativen Rechte auf dem Client gegeben werden müssen. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung des Clientsupports. Auch das Lizenzmanagement^[9] wird entlastet, da die Benutzer keine nicht-lizensierte Software installieren können.

6.4 Beschreibung der unterschiedlichen Virtualisierungstechniken

Es gibt einen sehr allgemeinen Definitionsversuch, der wie folgt lautet:

„Virtualisierung bezeichnet Methoden, die es erlauben, Ressourcen (wie Server, Applikationen, Desktops, Storage, etc.) mit Hilfe von Software zu abstrahieren und damit die Möglichkeit zum zentralen Zusammenfassen oder Aufteilen zu erhalten“.^[10]

Dabei zieht sich die Virtualisierung durch alle Bereiche der IT. Im Storagebereich^[11] wird beispielsweise versucht, unterschiedliche Hersteller zusammenzufassen, um die Daten effektiver nutzen zu können. Bei der Netzwerkvirtualisierung^[12] oder der Desktopvirtualisierung dagegen wird versucht, die Komponenten so aufzuteilen, dass mehrere Einheiten sie nutzen können und so die Effizienz gesteigert werden kann. Bezogen auf das Client Deployment sprechen wir in erster Linie von Desktop- und Applikationsvirtualisierung. Diese werden in den nächsten Punkten noch detailierter erklärt. Es wird dabei versucht, Applikationen und Betriebssysteme mehreren Benutzern gleichzeitig zur Verfügung zu stellen. Dies wird erreicht, indem auf der physikalischen Hardware mehrere Systeme gleichzeitig laufen. Um eine solche Aufteilung steuern zu können, wird zwischen Hardware und Software eine dünne Schicht eingezogen, die einen sogenannten Hypervisor beinhaltet. Dieser steuert die Kommunikation der virtuellen Instanzen mit der Hardware.

6.4.1 Servervirtualisierung

Dabei handelt es sich um sogenannte Typ 1 Hypervisor. Diese arbeiten direkt auf der Hardwareschicht (auf der normalerweise das Betriebssystem z.B. Windows oder Linux installiert wird). Der Hypervisor steuert die Kommunikation zwischen den virtuellen Instanzen und der Hardware und verteilt diese so, dass sie vollkommen autark voneinander agieren. In den aktuellen Versionen von Citrix und VMware benötigt der Hypervisor zwingend eine CPU mit einem Intel-VT oder AMD-V Chipsatz, da dieser bereits einen Teil der Virtualisierungsaufgaben übernimmt.

"...Die Höhe der Verwaltungslast ist natürlich stark von den Aufgaben der virtuellen Gäste abhängig, liegt aber im Regelfall irgendwo zwischen 5% und 15%."^[13]

Ein solches Beispiel zeigt, wie leistungsfähig diese Systeme inzwischen geworden sind. Der große Vorteil einer so gearteten Lösung ist, dass, egal welche Hardware genutzt wird, die virtuelle Maschine immer identisch konfiguriert werden kann. So können virtuelle Instanzen leicht vervielfältigt (geklont) werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit durch den Einsatz von Snapshots auf einen früheren Zustand der virtuellen Maschine "zurückzuspringen". Dies ist insbesondere dann interessant, wenn die Systeme hochverfügbar und ausfallsicher sein müssen^[14] . Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die Hardware erheblich besser ausgenutzt werden kann. Durch das Zusammenfassen mehrerer Serversysteme auf einen Host kann die Hardware geteilt und somit teilweise ganz eingespart werden. Dabei sind nicht nur die Anschaffungskosten der eingesparten Hardware zu berücksichtigen, sondern auch die laufenden Kosten, wie Strom, Kühlung und Wartungsaufwand.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6-1 Servervirtualisierung^[15]

6.4.2 Clientvirtualisierung

Diese Art der Virtualisierung unterscheidet sich nur geringfügig vom Typ-1 Hypervisor. Sie ähnelt ihm in der Funktionsweise stark, ist jedoch nicht für den klassischen Servermarkt konzipiert, sondern kommt auf PCs und Laptops zum Einsatz. Dabei besteht die große Herausforderung für die Hersteller, mit einer Vielzahl unterschiedlicher Hardwarekomponenten konfrontiert zu werden. Auch die Anforderungen an die Unterstützung von externen Geräten wie Drucker, Kameras, Scanner, Speichermedien etc. sind erheblich höher als bei Serversystemen^[16] . Aufgrund dieser Schwierigkeiten gibt es nur wenige Hersteller, die einen Clienthypervisor anbieten. Das aktuell am weitesten verbreitete Produkt stellt dabei der XenClient der Firma Citrix dar. Die folgende Grafik zeigt anschaulich die Funktionsweise:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6-2 Clientvirtualisierung^[17]

Es wird deutlich, dass im Vergleich zum Typ 1 Hypervisor zusätzlich eine Control Domain und eine Service VM involviert sind. Diese steuern die lokalen Ressourcen und bereiten Sie so auf, dass sie den virtuellen Instanzen (hier der Personal VM und der Business VM) bereitgestellt werden können.

Client Hypervisor bieten große Vorteile im Securitybereich. Es besteht die Möglichkeit, mobilen Benutzern ein Laptop mit unterschiedlichen virtuellen Instanzen anzubieten. Dabei kann der User in der privaten Instanz alle Funktionen so nutzen wie auf seinem privaten PC, die Business VM kann dagegen auf die firmeninternen Anforderungen beschränkt werden. Ein Synchronizer stellt dabei regelmäßig die Verbindung mit dem Firmennetzwerk her und stellt Updates bereit, bzw. sichert den Zustand der virtuellen Instanz in das Rechenzentrum der Firma zurück. Im Falle des Verlustes eines Laptops ist es leicht möglich, die VM zu deaktivieren, ein neues Gerät zur Verfügung zu stellen und die virtuelle Maschine dem neuen Laptop zuzuordnen. Der Benutzer erhält ein neues Laptop, der Client verbindet sich zum Synchronizer und bekommt dort seine Business VM durch den Einsatz von Streaming wieder zur Verfügung gestellt.

6.4.3 Applikations- und Desktop Publishing

Bei dieser Lösung wird eine Applikation oder ein Desktop auf einem Server ausgeführt und nur die Bildpunkte werden zum Client transportiert. Dieser Ansatz wird seit längerem bei Microsoft mit dem klassischen Terminalserver verfolgt, der mit Hilfe des RDP-Protokolls ein Remote-arbeiten auf einem Server ermöglicht. Der Vorteil dabei ist, dass man sich einfach und unkompliziert mit vielen Geräten im Unternehmen verbinden kann. Des weiteren ermöglicht dies, die Hardware vielen Benutzern gleichzeitig zur Verfügung zu stellen und damit Ressourcen zu schonen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6-3 Desktop Publishing^[18]

6.4.4 Applikationsvirtualisierung

Ein anderer Weg wäre, die Applikationen vom Betriebssystem zu isolieren und die Daten komplett an den Client zu übertragen. Dort können Sie dann unabhängig vom Betriebssystem in einer "Box" ausgeführt werden. Dabei spricht man von Applikationsvirtualisierung oder "streamed Application".

"Bei der Ausführung der Anwendung kommt wie bereits erwähnt eine Isolationsumgebung zum Einsatz, die auch sehr häufig als Sandbox bezeichnet wird. Diese Sandboxes sind mit einem komplexen Regelwerk ausgestattet, mit dem alle Zugriffe der isolierten Anwendung auf Betriebssystemressourcen wie z.B. Dateien oder Werte der Registrierung, sowie die Zugriffsmöglichkeiten auf andere Isolationsumgebungen gesteuert werden. Die Regeln sind im Anwendungspaket hinterlegt und können nur von den Administratoren verändert werden."^[19]

[...]

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^[1] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 26.

^[2] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 47.

^[3] Vgl. Gartener Studie "Thin-Client vs Fat-Client".

^[4] Vgl. Green-IT Virtualisierung und Thin Clients Seite 76.

^[5] Vgl. Green-IT Seite Seite 172.

^[6] Vgl. Green-IT Seite Seite 170.

^[7] Vgl. Green-IT Seite Seite 96.

^[8] Vgl. Software as a Service Seite 17.

^[9] Vgl. Softwareverteilung und Systeminstallation Seite 67.

^[10] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 15.

^[11] Vgl. VMware Infrastructure 3 im Business Umfeld Seite 68.

^[12] Vgl. Virtualisierung als Möglichkeit der Optimierung des IT Management Seite 44.

^[13] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 9.

^[14] Vgl. Virtualisierung und Cloud Computing: Konzepte, Technologiestudie, Marktübersicht Seite 64.

^[15] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 9.

^[16] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 12.

^[17] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 13.

^[18] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 18.

^[19] Vgl. Desktopvirtualisierung Seite 16.