Virtualisierung¶

Virtualisierung kann man zunächst allgemein beschreiben als Verteilung der Ressourcen eines physisch vorhandenen Rechners in mehrere isolierte Umgebungen. Es gibt verschiedene Arten der Virtualisierung, die jeweils verschiedene Vor- und Nachteile haben. Diese Arten sind Emulation, Paravirtualisierung und Virtualisierung auf Betriebssystemebene. Im Folgenden meint Virtualisierung die Virtualisierung von Betriebssystemumgebungen. Es existieren auch reine Anwendungsvirtualisierungen, die hier allerdings nicht berücksichtigt werden.

Wirtsystem¶

Das Wirtsystem (engl. "host system"), im Folgenden auch Host oder Wirt genannt, beherbergt eine Virtualisierungslösung und stellt Container und Funktionen zur Verfügung, in bzw. mit denen Gastsysteme laufen können.

Gastsystem¶

Das Gastsystem ("guest system") läuft abgeschottet in einer virtuellen Maschine. Befehle, die im Gastsystem ausgeführt werden, werden durch eine Virtualisierungslösung an die Hardware des Wirts weitergereicht. Das Ergebnis wird dann umgekehrt zurück an den Gast übermittelt. Von innen "fühlt" sich das Gastsystem wie ein normales physisches System an.

Als grober Richtwert für die minimal benötigten zugesicherten Ressourcen, inkl. einem kleinen Teil freier Festplattenkapazität für Fehlerkorrekturen ("patches") und Aktualisierungen ("updates"), für Windows-Gastsysteme gilt folgende Tabelle. Hat man genügend Ressourcen, kann man aber auch das doppelte der jeweiligen Werte einstellen, um so die Geschwindigkeit des Gastsystems eventuell verbessern zu können:

minimale virtuelle Ressourcen für Gastsysteme
Betriebssystem	HDD	(min) RAM	Grafik
Windows XP / Windows Server 2000	10 GB	512 MB	16 / 8 MB
Windows Vista / Windows Server 2003	15 GB	1024 MB	32 / 16 MB
Windows 7 (32/64Bit)	16/20 GB	1024/2048 MB
Windows 8 (32/64Bit)	16/20 GB	1024/2048 MB

Für Linux-Systeme kann die Anforderung je nach Distribution stark schwanken, am besten schaut man in der Dokumentation/Wiki/… der gewünschten Distribution nach.

Container¶

Mit einem Container, einer virtuellen Festplatte oder dem englischen Wort "virtual disk image" (VDI) ist der Bereich der Festplatte des Wirts gemeint, der dem Gastsystem als Festplatte zur Verfügung gestellt wird. Ein dynamischer Container wächst (nicht schrumpft!) mit dem Platzbedarf des Gastes, ein statischer Container hat eine immer gleiche, festgelegte Größe.

Emulation¶

Bei einer Emulation wird dem Gastsystem die komplette Architektur, insbesondere der Prozessor, nachgebildet. Emulation ist damit vielseitig, da Gastsysteme unabhängig von der Architektur des Wirts ausgeführt werden können. Emulation ist aber dadurch auch aufwendig und weniger leistungsstark. Mitunter wird Emulation als das Gegenteil von Virtualisierung definiert und dieser nicht untergeordnet. Die Abgrenzung liegt dabei in der Nutzung nativer, d.h. systemeigener, Methoden der Architektur bei Virtualisierung und Nachbildung systemfremder Methoden bei Emulation. Meistens sind die sogenannten Emulatoren Anwendungsvirtualisierer, d.h. sie stellen lediglich eine Laufzeitumgebung für Programme bereit, nicht jedoch für ganze Betriebssysteme. Ausnahmen wie QEMU oder Bochs bestätigen die Regel.

Paravirtualisierung¶

Bei Paravirtualisierung teilen sich virtuelle Maschinen über eine abstrakte Verwaltungsschicht, dem Hypervisor oder Virtual-Machine-Monitor, die gemeinsamen Ressourcen des Wirts. Paravirtualisierung läuft hardwarenah, benötigt kein umfangreiches Wirtsystem und ist insgesamt performanter. Das Gastsystem muss aber entsprechend angepasst werden. Unter den Hypervisoren gibt es auch sogenannte "bare-metal-hypervisor", welche ganz auf ein extra Betriebssystem im Unterbau verzichten.

Virtualisierung auf Betriebssystemebene¶

Virtualisierung auf Betriebssystemebene ("OS-level-virtualization") ist eine Technik, bei der mehrere voneinander isolierte Umgebungen auf einem einzigen Kernel gestartet werden können. Es hat die bestmögliche Performance und effiziente Ressourcenverteilung. Es ist damit aber nicht möglich, unterschiedliche Kernel parallel laufen zu lassen, was die Flexibilität zwischen Wirt und Gast stark einschränkt.

Virtuelle Maschine¶

Als virtuelle Maschine, kurz VM, bezeichnet man in der Regel die Gesamtheit aus virtueller Hardware und dem darauf befindlichen Gastsystem. Auch im Zusammenhang mit Java oder .Net spricht man von virtuellen Maschinen. Es handelt sich dabei um Laufzeitumgebungen, die das Ausführen plattformunabhängiger Software ermöglichen, und demzufolge um Anwendungsvirtualisierung.

Virtualisierungslösung¶

Als Virtualisierungslösung oder Virtualisierungstechnik sollte man die Gesamtheit der Verfahren sehen, die benötigt werden, um eine virtuelle Maschine zu ermöglichen. Man kann schwer klare Grenzen zwischen den verschiedenen Formen der Virtualisierung und Emulation ziehen, meist handelt es sich um eine Kombination dieser Elemente, sowie um eine Kombination von Hard- und Software. Moderne Prozessoren besitzen entsprechende Implementierungen, beispielsweise AMD-V oder Intel_VT. VMware Server beispielsweise emuliert die Netzwerkkarte der VM, virtualisiert aber den Prozessor, d.h. nutzt die nativen Fähigkeiten, wie AMD-V und Intel VT. QEMU beherrscht sowohl reine Emulation als auch Virtualisierung bei x86-Architekturen.

In den nächsten Abschnitten werden mehrere Virtualisierungslösungen vorgestellt. Es gibt aber noch weitaus mehr. In dieser Übersicht werden sehr viele Produkte in den wichtigsten Aspekten miteinander verglichen.

TestDrive¶

TestDrive ist eine sehr einfache Methode, mittels KVM die neusten Ubuntu-Versionen, aber auch andere Distributionen, als ISO-Abbild in einer virtualisierten Umgebung zu starten. (TestDrive)

Parallels Virtuozzo Containers¶

Parallels Virtuozzo Containers ist die kommerzielle Weiterentwicklung von OpenVZ und damit ein Virtualisierer auf Betriebssystemebene. Eine kostenfreie Testversion kann gegen Registrierung für Windows und Linux jeweils für 32bit- und 64bit-Architektur heruntergeladen werden.

Parallels Workstation¶

Die Parallels Workstation ist laut Aussage des Herstellers ein benutzerfreundliches Produkt für den Desktopbereich. Als Wirtsysteme sollen verschiedene Windowsversionen und Linuxdistributionen inklusive Ubuntu unterstützt werden. Als Gastsysteme können daneben noch weitere Architekturen in Frage kommen, hier eine Übersicht. Eine kostenlose 15-Tage-Testversion ist im Partner-Repository enthalten und kann über die Paketverwaltung installiert werden. Alternativ kann man gegen eine Registrierung eine kostenlose Testversion als DEB-Paket bei Parallels herunterladen.

Parallels Server¶

Für den Serverbereich sieht Parallels in Zukunft Parallels Server vor. Noch ist das Produkt nicht fertig und kann deshalb hier als kostenlose Betaversion heruntergeladen werden. Dazu gibt es auch eine Verwaltungskonsole für Linux, Mac OS X und Windows.

VirtualBox PUEL¶

Die proprietäre Variante heißt VirtualBox Personal Use and Evaluation License, kurz PUEL und darf unter bestimmten Bedingungen , darunter Privatgebrauch und akademische Nutzung, kostenlos verwendet werden.

VirtualBox OSE¶

Die VirtualBox Open-Source-Edition wurde unter der GPL v2 veröffentlicht. Merkmale, die der Open-Source-Edition (noch) fehlen:

• Remote Display Protocol (RDP) Server - um sich per RDP mit dem Desktop der VM zu verbinden

• USB über RDP - um USB-Geräte über RDP an die VM zu tunneln

• iSCSI Unterstützung - um iSCSI Geräte auch dann als virtuelle Festplatten zu benutzen, wenn das Gastsystem kein iSCSI unterstützt

• Serial ATA Unterstützung - um statt eines virtuellen IDE Controllers einen virtuellen SATA Controller anzulegen, der bei geringerer CPU-Last schneller arbeiten würde und mehr virtuelle Festplatten zuließe

innotek hat angekündigt, dass die Funktionen der proprietären Version schrittweise in die Open-Source-Edition einfließen sollen. Mehr zu den Unterschieden der Versionen findet man bei den Editionshinweisen des Projekts.

• mehr über VirtualBox

VMware Server¶

VMware Server ist eine closed-source Variante (vergleichbar mit der Workstation), die nach einer Registrierung kostenlos genutzt werden darf. VMware Server ist als Client/Server Anwendung konzipiert. Man kann also VMware Server auf einem leistungsfähigen Rechner installieren und über eine Bedienoberfläche von einem Client-Rechner auf die virtuellen Maschinen zugreifen. Die ältere Version VMware Server arbeitet mit der Bedienoberfläche VMware Server Console, die neuere Variante VMware Server 2 setzt dagegen auf das Webinterface Vix.

VMware vSphere Hypervisor¶

vSphere Hypervisor , ehemals ESX(i) ist der kostenlose Einstieg in die serverbasierende Virtualisierung ganzer Umgebungen. Ein auf Linux basierender Kernel arbeitet mit einer Mini HAL zusammen und stellt den virtuellen Maschinen die Ressourcen zur Verfügung. Der Hypervisor ist die Grundlage für hochverfügbare Umgebungen, welche das Verschieben von virtuellen Rechnern zur Laufzeit unterstützen. Bedient wird vSphere, durchaus komfortabel, über den mitgelieferten vSphere Client (aktuell leider nur für Windows).

VMware Workstation¶

Die VMware Workstation ist eine proprietäre Variante und richtet sich an professionelle Nutzer im IT-Bereich.

VMware Player¶

Der VMware Player ist nach einer Registrierung für den nicht-kommerziellen persönlichen Gebrauch kostenlos. Mit dem Player kann man existierende virtuelle Maschinen benutzen oder eigene Maschinen erstellen. Bei VMware kann man dafür zahlreiche fertige VM herunterladen. In den früheren Versionen des VMware Players war es nicht möglich, Änderungen an einer virtuellen Maschine vorzunehmen oder eine neue VM zu erstellen. Dies ist nun in der aktuellen Version möglich.

Neben diesen vier Exemplaren gibt es noch weitere VMware Produkte die sich nach Art der Verwendung unterscheiden, hier aber keine Rolle spielen sollen.

• VMware Player

Allgemein¶

Mit Windowsversionen der bereits vorgestellten Programme kann Ubuntu auch unter Windows installiert werden:

• QEMU für Windows (im Entwicklungsstadium)

• VirtualBox

• VMware

• Parallels

Microsoft¶

Auch Microsoft bietet Virtualisierungslösungen an.

Wubi¶

Eigentlich ist Wubi hier völlig falsch am Platz, denn Wubi ist gar keine Virtualisierung. Es steht nur hier für diejenigen, die nach einer Möglichkeit suchen, Ubuntu einfach unter Windows zu installieren. Installiert wird Ubuntu über das Wubi-Programm und die Deinstallation verläuft wie gewohnt über die Systemsteuerung (unter Software).

Wubi legt keine Partition an, stattdessen wird auf einem beliebigen Windows-Laufwerk der Ordner Ubuntu (bzw. Kubuntu) mit mehreren großen Dateien als virtuelle Festplatte (Container) angelegt. Der Start des Ubuntu-Systems erfolgt über einen Eintrag im Windows-Bootmanager (und nicht in GRUB). Wubi ist auf der Desktop-CD enthalten und kann damit installiert werden.

• mehr über Wubi