Hyper-V

Hyper-V ist die Hardware-Virtualisierungstechnologie von Microsoft, mit der sich mehrere isolierte virtuelle Maschinen (VMs) auf einem einzigen physischen Server oder Computer erstellen und betreiben lassen. Jede virtuelle Maschine erhält virtuelle Prozessoren, Arbeitsspeicher, Festplatten und Netzwerkschnittstellen und kann als eigenständiges System mit einem eigenen Gastbetriebssystem arbeiten.

Hyper-V wird für die Servervirtualisierung, die Konsolidierung von IT-Infrastrukturen, Private Clouds, Entwicklungs- und Testumgebungen, die Notfallwiederherstellung sowie den Betrieb isolierter Workloads eingesetzt. Die Technologie ist in Windows Server enthalten und steht außerdem als Funktion in bestimmten Editionen der Windows-Client-Betriebssysteme zur Verfügung.

Wie funktioniert Hyper-V?

Hyper-V nutzt eine hypervisorbasierte Architektur. Sobald die Technologie aktiviert ist, läuft der Microsoft-Hypervisor direkt oberhalb der Hardwareebene und verteilt die physischen Rechenressourcen auf die virtuellen Maschinen.

Die Hyper-V-Architektur unterteilt die Umgebung in Partitionen. Beim Start wird eine übergeordnete Partition, die sogenannte Root-Partition, erstellt. Sie führt das Verwaltungsbetriebssystem aus und enthält die Komponenten, die für die Verwaltung der Virtualisierung erforderlich sind. Für Gastsysteme werden separate untergeordnete Partitionen (Child Partitions) erstellt.

Vereinfacht lässt sich die Architektur folgendermaßen darstellen:

Physische Hardware → Hyper-V Hypervisor → Root-/Child-Partitionen → Virtuelle Maschinen

Hyper-V setzt einen kompatiblen Prozessor voraus, der die hardwaregestützte Virtualisierung sowie die erforderlichen Mechanismen für Speicherschutz und Speicherübersetzung unterstützt. Moderne Intel- und AMD-Prozessoren bieten die entsprechenden Hardwarefunktionen.

Welche Ressourcen erhält eine virtuelle Maschine?

Für jede VM legt ein Administrator einen Satz virtueller Ressourcen fest. Hyper-V abstrahiert diese Ressourcen von der physischen Hardware und stellt sie dem Gastbetriebssystem als eigenständige Rechenumgebung bereit.

Einer virtuellen Maschine können zugewiesen werden:

• vCPUs — virtuelle Prozessoren;
• Arbeitsspeicher, einschließlich Unterstützung für Dynamic Memory;
• virtuelle Festplatten, etwa im Format VHDX;
• virtuelle Netzwerkadapter;
• virtuelle Geräte und weitere erforderliche Ressourcen.

Beispielsweise erhält eine Test-VM zwei vCPUs, 4 GB Arbeitsspeicher und eine VHDX-Datei als virtuelle Festplatte, während der Host seine übrigen Ressourcen anderen Workloads zuweist.

Die Gastsysteme arbeiten unabhängig voneinander. Im Normalfall erfordert ein Ausfall oder Neustart einer virtuellen Maschine nicht, dass andere VMs auf demselben physischen Server gestoppt werden.

Virtuelle Netzwerke in Hyper-V

Virtuelle Maschinen werden über den Hyper-V Virtual Switch mit Netzwerken verbunden, einen softwarebasierten Ethernet-Switch. Er verbindet die virtuellen Netzwerkadapter der VMs untereinander, mit dem Verwaltungsbetriebssystem und – bei entsprechender Konfiguration – mit dem physischen Netzwerk.

Hyper-V unterstützt mehrere Haupttypen virtueller Switches:

• External — ermöglicht virtuellen Maschinen über den Netzwerkadapter des Hosts den Zugriff auf ein externes physisches Netzwerk;
• Internal — ermöglicht die Verbindung zwischen VMs und dem Verwaltungsbetriebssystem ohne direkten Zugriff auf ein externes Netzwerk;
• Private — ermöglicht ausschließlich die Verbindung zwischen virtuellen Maschinen auf demselben Host.

Beispielsweise lässt sich mit einem privaten Switch ein vollständig isoliertes Testsegment aufbauen, in dem die VMs nur untereinander kommunizieren, während produktive Systeme über einen externen Switch am physischen Netzwerk hängen.

Durch diese Trennung lassen sich sowohl herkömmliche Servernetzwerke als auch vollständig isolierte virtuelle Netzwerksegmente für Testzwecke oder andere Anwendungsfälle aufbauen.

Wichtige Funktionen von Hyper-V

Hyper-V ist nicht nur für den Betrieb einzelner VMs ausgelegt, sondern auch für den Aufbau virtualisierter Serverinfrastrukturen. Je nach Windows-Server-Version, Konfiguration und eingesetzten Verwaltungswerkzeugen stehen verschiedene Funktionen zur Verfügung:

• Live-Migration zum Verschieben laufender VMs zwischen kompatiblen Hyper-V-Hosts;
• Storage Migration zum Verschieben des Speichers virtueller Maschinen;
• Hyper-V Replica zur asynchronen Replikation von VMs auf einen anderen Hyper-V-Host;
• Prüfpunkte (Checkpoints) zum Festhalten des Zustands einer virtuellen Maschine zu einem bestimmten Zeitpunkt;
• Failover Clustering zum Aufbau einer hochverfügbaren virtualisierten Infrastruktur;
• Dynamic Memory für eine flexiblere Speicherzuweisung.

In einem Hyper-V-Cluster lassen sich virtuelle Maschinen beispielsweise auf mehrere physische Server verteilen. Fällt ein Knoten aus, können die Cluster-Mechanismen die betroffenen VMs auf verfügbaren Knoten neu starten, sofern die Hochverfügbarkeitsinfrastruktur entsprechend konfiguriert ist.

Wo wird Hyper-V eingesetzt?

Hyper-V ist besonders in Organisationen verbreitet, deren Infrastruktur auf Windows Server und weiteren Microsoft-Technologien basiert. Es hilft dabei, die Anzahl physischer Server zu reduzieren, indem mehrere Workloads auf einem Host konsolidiert werden, und ermöglicht die zentrale Verwaltung der Rechenressourcen.

Typische Einsatzszenarien sind die Virtualisierung von Windows- und Linux-Servern, der Aufbau von Testumgebungen, die Konsolidierung von Altanwendungen, der Aufbau von Clustern sowie die Einrichtung von Standorten für die Notfallwiederherstellung mithilfe von Replikation.

Hyper-V unterstützt nicht nur Windows-Gastbetriebssysteme. Auch kompatible Linux-Distributionen können in virtuellen Hyper-V-Maschinen ausgeführt werden, wobei die verfügbaren Integrationsfunktionen vom jeweiligen Gastbetriebssystem abhängen.

Hyper-V und KVM: Worin besteht der Unterschied?

Beide Technologien erfüllen dieselbe grundlegende Anforderung: den Betrieb mehrerer virtueller Maschinen auf einem einzigen physischen Server mithilfe hardwaregestützter Virtualisierung.

Der wesentliche Unterschied liegt in den jeweiligen Software-Ökosystemen. Hyper-V wird von Microsoft entwickelt und ist eng in Windows Server und das gesamte Microsoft-Ökosystem integriert. KVM (Kernel-based Virtual Machine) ist Bestandteil des Linux-Kernels und wird in Linux-Umgebungen, auf Cloud-Plattformen und in VPS/VDS-Hosting-Infrastrukturen häufig eingesetzt.

Die Wahl zwischen beiden hängt nicht nur von der Hypervisor-Leistung ab, sondern auch von der vorhandenen IT-Infrastruktur, den Betriebssystemen, den Administrationswerkzeugen, den Lizenzanforderungen und der Managementplattform.

FAQ

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