Was ist ein Hypervisor?

Bei einem Hypervisor, der auch als Virtual Machine Monitor (VMM) bezeichnet wird, handelt es sich um eine leistungsstarke Software zur Virtualisierung von Computerressourcen. Der Hypervisor weist den verschiedenen virtuellen Maschinen Rechenressourcen wie Arbeitsspeicher, CPU oder Festplattenspeicher zu. Er ist außerdem für die Trennung der virtuellen Maschinen untereinander zuständig und erlaubt den parallelen Betrieb mehrerer verschiedener Betriebssysteme auf demselben Computer.

Allgemeine Informationen zum Hypervisor

Die Virtualisierung von Computerressourcen und Betriebssystemen hat ganz neue technische Möglichkeiten mit sich gebracht. Statt ein komplettes Computersystem inklusive Hardware und Software aufzubauen, können Sie sich durch den Einsatz moderner Virtualisierungslösungen, wie beispielsweise Hyper-V oder VMware schnell und unkompliziert eine virtuelle Version davon schaffen. Virtualisierung kommt beispielsweise in der modernen Softwareentwicklung zum Einsatz, um eine sichere Test- und Entwicklungsumgebung zu schaffen. Damit dies realisiert werden kann, muss eine virtuelle Maschine auf einem physischen System betrieben werden. Zwischen diesen beiden Schichten muss es eine Entität geben, die eine Vernetzung herstellt und für die Kommunikation zwischen diesen beiden Ebenen zuständig ist. Als Vermittler kommt an dieser Stelle eine abstrakte Schicht zum Einsatz – der sogenannte „Hypervisor“.

Was ist ein Hypervisor?

Eine virtuelle Maschine (VM) nutzt als Basis einen physischen Computer, wie beispielsweise einen Server oder Desktop-PC. Konkret bedeutet das, dass eine VM auf die physische Hardware angewiesen ist. Ein Hypervisor stellt eine Schicht zwischen der Hardware- und der Virtuellen-Ebene dar, die für die Verwaltung zuständig ist. Prinzipiell handelt es sich bei einem Hypervisor um eine Software, welche die Kontrolle und Verwaltung über die benötigten Ressourcen übernimmt. Die auch unter der Bezeichnung Virtual Machine Monitor (VMM) bekannte Software, weist im Rahmen eines Computersystems CPU- und Netzwerk-Ressourcen sowie Festplatten- und Arbeitsspeicher zu. Aus diesem Grund können auch mehrere unterschiedliche virtuelle Maschinen auf einem einzelnen Host-System effizient betrieben werden, da sich ein Hypervisor darum kümmert, dass es nicht Konflikten zwischen den einzelnen VMs kommt und dass die benötigten Kapazitäten zur Verfügung gestellt werden.

Eine virtuelle Maschine bekommt von den Organisationsschritten des Hypervisors in der Regel nichts mit. Der Virtual Machine Monitor abstrahiert die zur Verfügung gestellte Hardware auf solche Weise, dass die VM diese von einer dedizierten Hardware-Umgebung nicht unterschieden kann. Da sich bei virtuellen Maschinen die Anforderungen in Abhängigkeit von den laufenden Anwendungen ständig ändern, ist ein bedeutender Vorteil des Hypervisors, dass er Ressourcen dynamisch und in Echtzeit zur Verfügung stellt. Auch davon bekommt die virtuelle Maschine nichts mit. Sie hat nämlich keine Möglichkeit, das Vorhandensein anderer VMs auf derselben physischen Hardware zu erkennen. Durch die strikte Trennung zwischen den einzelnen virtuellen Maschinen, wird nicht nur für eine effiziente Verteilung der Ressourcen gesorgt, sondern es steigert auch die Sicherheit. Der Hypervision stellt sicher, dass eine VM nicht auf Dateien einer anderen VM zugreifen kann.

Die hohe Effizienz und Flexibilität von einem Hypervisor

Ein Hypervisor bildet nur eine abstrakte Schicht, die der virtuellen Maschine eine simulierte Hardware-Umgebung zur Verfügung stellt. Eine virtuelle Maschine, also das Gastsystem, ist nicht an einen bestimmten Hypervisor oder an ein bestimmtes Host-System gebunden. Damit bietet die Virtualisierung ein hohes Maß an Flexibilität und ist insbesondere für Anbieter von Cloud-Services sehr interessant. Cloud-Anbieter können die virtualisierten Umgebungen einfach auf andere physische Server verschieben, ohne dass die Programme, die auf den virtuellen Maschinen laufen, neu installiert oder konfiguriert werden müssen. Ein Hypervisor im Rahmen einer Virtualisierungssoftware, wie beispielsweise Hyper-V oder VMware, stellt dem Anwender außerdem eine Vielzahl unterschiedlicher Verwaltungsoptionen bereit. So können Anwender Gastsysteme schnell und einfach organisieren, einstellen und erstellen.

Verschiedene Typen im Überblick

Prinzipiell wird zwischen zwei verschiedenen Hypervisor-Arten unterschieden, und zwar Typ 1 und Typ 2. Der Typ 1 wird auch als Bare Metal Hypervisor bezeichnet. Diese Art des Virtual Machine Monitors funktioniert so, dass er direkt auf die physische Hardware aufgesetzt wird. Da ein solcher Hypervisor keine Verbindung zu dem Betriebssystem des Hosts hat, muss er alle benötigten Gerätetreiber selbst zur Verfügung stellen. Der Systemressourcenverbrauch ist bei dem Typ 1 relativ gering, da die Ressourcen nicht über das Betriebssystem des Hosts bereitgestellt werden. Diese Art des Virtual Machine Monitors ist in erster Linie an Anwender gerichtet, die damit einen dedizierten Server für Virtualisierung einrichten möchten. Für kleinere Projekte ist dieser Typ zu kompliziert und zu aufwendig.

Der Typ 2, der auch unter der Bezeichnung Hosted Hypervisor bekannt ist, ist hingegen auf ein bestehendes Betriebssystem angewiesen, das wiederum die physische Hardware als Basis nutzt. Ein Hypervisor des Typs 2 wird wie eine gewöhnliche Software auf den Computer installiert und verwaltet nach der erfolgreichen Installation alle Virtualisierungsprozesse. Die Gerätetreiber müssen hier nicht wie beim Typ 1 im Hypervisor selbst installiert sein, sondern dank der Einbindung in das bestehende Betriebssystem werden diese automatisch bereitgestellt. Dieser Komfort hat jedoch auch einige Nachteile, die sich in erster Linie auf eine schlechtere Performance auswirken. Ein beachtlicher Teil der Ressourcen wird nämlich bereits vom Betriebssystem des Hosts in Anspruch genommen, sodass für die virtuellen Maschinen weniger Ressourcen übrigbleiben. Dank der einfachen Installation sowie der schnellen und unkomplizierten Installation ist dieser Typ in erster Linie auf die Bedürfnisse kleinerer Projekte ausgelegt.