Was ist ein Hypervisor?

Ein Hypervisor ist eine Software, die virtuelle Maschinen (VMs) erstellt und ausführt. Ein Hypervisor, zuweilen auch VVM (Virtual Machine Monitor) genannt, isoliert das Betriebssystem und die Ressourcen von den virtuellen Maschinen und ermöglicht die Erstellung und Verwaltung dieser VMs.

Die physische Hardware wird, wenn sie als Hypervisor verwendet wird, Host genannt, die vielen VMs, die seine Ressourcen nutzen, sind Guests.

Der Hypervisor behandelt die Ressourcen (wie CPU, RAM und Storage) als einen gemeinsamen Pool von Ressourcen, die zwischen vorhandenen Guests oder neuen VMs problemlos neu zugewiesen werden können.

Alle Hypervisoren benötigen zur Ausführung der VMs einige Komponenten auf Betriebssystemebene, zum Beispiel einen Speichermanager, Prozessplaner, Input/Output-Stack (I/O), Gerätetreiber, Sicherheitsmanager, Netzwerk-Stack und mehr.

Der Hypervisor stellt allen VMs die zugewiesenen Ressourcen zur Verfügung und verwaltet deren Zeitplanung in Abhängigkeit von den physischen Ressourcen. Die physische Hardware übernimmt weiterhin die Ausführung, das heißt beispielsweise, dass die CPU immer noch Anweisungen der VMs ausführt, während der Hypervisor die zeitliche Planung übernimmt.

Mithilfe eines Hypervisors können mehrere unterschiedliche Betriebssysteme parallel ausgeführt werden und die gleichen virtualisierten Hardwareressourcen nutzen. Dies ist einer der wichtigsten Vorteile der Virtualisierung. Ohne Virtualisierung könnten Sie auf der Hardware lediglich ein Betriebssystem ausführen. 

Bei herkömmlichen und Open Source-Anbietern werden diverse Hypervisoren angeboten. VMware, ein gängiges Produkt für die Virtualisierung, umfasst den ESXi Hypervisor und die vSphere Virtualisierungsplattform.

Kernel-based Virtual Machine (KVM) ist eine Open Source-Variante und in den Linux® Kernel integriert.Zu den weiteren Optionen gehören das auf Open Source basierende Xen sowie Microsoft Hyper-V. 

Es gibt zwei Typen von Hypervisoren, die für die Virtualisierung eingesetzt werden können, Typ 1 und Typ 2.

Typ 1

Ein Hypervisor vom Typ 1, zuweilen auch als nativer oder Bare-Metal Hypervisor bezeichnet, wird direkt auf der Host-Hardware ausgeführt, um die Guest-Betriebssysteme zu verwalten. Er übernimmt die Rolle des Host-Betriebssystems und ruft VM-Ressourcen direkt von der Hardware ab. 

Dieser Hypervisor-Typ wird häufig in Rechenzentren von Unternehmen oder anderen serverbasierten Umgebungen eingesetzt.

Beispiele für diesen Typ 1 sind KVM, Microsoft Hyper-V und VMware vSphere. KVM wurde 2007 in den Linux-Kernel integriert. Wenn Sie also eine moderne Version von Linux verwenden, verfügen Sie bereits über einen solchen Hypervisor. 

Typ 2

Ein Hypervisor vom Typ 2, auch als gehosteter Hypervisor bezeichnet, wird auf einem konventionellen Betriebssystem als Softwareschicht oder Anwendung ausgeführt.

Dieser abstrahiert die Guest-Betriebssysteme vom Host-Betriebssystem. VM-Ressourcen werden beim Host-Betriebssystem angefordert und über die Hardware abgerufen. 

Ein Typ 2 Hypervisor eignet sich besser für individuelle Nutzende, die auf einem PC mehrere Betriebssysteme ausführen möchten. 

VMware Workstation und Oracle VirtualBox sind Beispiele für einen Typ 2 Hypervisor. 

Auf den ersten Blick betrachtet, scheinen Container und VMs sehr ähnlich. Bei beiden handelt es sich um paketierte Computing-Umgebungen, die verschiedene IT-Komponenten vereinen und vom Rest des Systems isolieren. Der entscheidende Unterschied liegt in der Skalierung und Portierbarkeit. 

Ein Container besteht aus einem oder mehreren Prozessen, die vom Rest des Systems isoliert sind. Der Container erlaubt dem Prozess nur den Zugriff auf die Ressourcenanforderungen, die spezifiziert wurden. Mit diesen Ressourcenbeschränkungen wird sichergestellt, dass der Container auf einem Knoten mit genügend Kapazität ausgeführt werden kann.

VMs enthalten ihr eigenes Betriebssystem, auf dem sie mehrere ressourcenintensive Funktionen auf einmal ausführen können. Dank der zahlreichen, ihnen zur Verfügung stehenden Ressourcen können VMs ganze Server, Betriebssysteme, Desktops, Datenbanken und Netzwerke abstrahieren, aufteilen, duplizieren und emulieren. 

Außerdem können Sie auf VMs mit einem Hypervisor mehrere Betriebssysteme ausführen. Container hingegen können nur eine Art von Betriebssystem ausführen. So kann ein Container auf einem Linux-Server zum Beispiel nur ein Linux-Betriebssystem ausführen. 

Container werden zuweilen als äquivalent zum Hypervisor angesehen. Das stimmt nicht ganz, denn Container und Virtualisierung erfüllen unterschiedliche Anforderungen.

Eine VM liefert eine Umgebung, die vom Rest des Systems isoliert ist. Das heißt, all das, was in einer VM ausgeführt wird, kommt nicht mit anderen Daten auf der Hardware in Kontakt.

Dank dieser Trennung wirkt sich eine infizierte VM nicht auf das gesamte System aus. 

Wenn allerdings der Hypervisor selbst gehackt wird, kann dies Probleme für alle mit ihm verwalteten VMs sowie eine Gefährdung der jeweils darin enthaltenen Daten bedeuten. 

Je nach Typ des Hypervisors können Sicherheitsprotokolle und -anforderungen variieren.

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