Virtualisierung mit Microsoft Hyper-V

Allgemeines über Hyper-V

Mit der Hyper-V-Technologie erhalten Unternehmen eine leistungsfähige, serverbasierte Virtualisierungsplattform für Hosts mit x64-Prozessoren. Die Hyper-V-Technologie ist auf zwei Arten erhältlich: als Merkmal von Windows Server 2008 oder als eigenständiges Produkt Microsoft Hyper-V Server. Bei Windows Server 2008 steht Hyper-V als Rolle zur Verfügung – nicht nur bei der vollständigen, sondern auch bei der Server Core-Installationsoption. So können Unternehmen eine „schlanke“, kostengünstig verwaltbare Virtualisierungsplattform realisieren.  

Hyper-V ist fester Bestandteil der x64-Versionen von Windows Server 2008 Standard, Windows Server 2008 Enterprise und Windows Server 2008 Datacenter. Nicht verfügbar ist Hyper-V bei den 32-Bit-Versionen von Windows Server 2008, bei Windows Server 2008 Standard without Hyper-V, Windows Server 2008 Enterprise without Hyper-V und Windows Server 2008 Datacenter without Hyper-V, bei Windows Web Server 2008 und Windows Server 2008 for Itanium-based Systems.  

Hyper-V ist die neueste Microsoft-Technologie zur Servervirtualisierung. Für Windows Server 2003 R2-basierte Hostsysteme gibt es Microsoft Virtual Server 2005 R2 SP1.

Hyper-V Architektur

Hyper-V verwendet eine Hypervisor-Architektur mit flachem Microkernel. Dieser Ansatz weist mehrere Vorteile auf:

• Der Windows-Hypervisor beinhaltet keinen Code (beispielsweise Treiber), der von Drittherstellern stammt. Dadurch wird die potenzielle Angriffsfläche sowohl für den Hypervisor als auch für den Host und seine Gäste minimiert.  
• Die enge Integration in das Hostbetriebssystem ermöglicht es Unternehmen, bei der Virtualisierung ihrer Infrastruktur von noch besserer Zuverlässigkeit und höherer Skalierbarkeit zu profitieren. Zusammen mit dem in Windows Server 2008 Enterprise und Windows Server 2008 Datacenter enthaltenen Failover-Clustering bietet die Quick-Migration (virtuelle Maschinen bei ungeplantem oder geplantem Hostausfall automatisch verschieben und schnell auf einem anderen Host im Cluster wieder in Betrieb nehmen) zudem Hochverfügbarkeit ohne Mehrkosten. Hyper-V unterteilt die Hardwareressourcen des physischen Hosts in Partitionen. Eine Partition ist eine logische Isolationseinheit. Die startende Instanz von Windows Server 2008 wird als Parent-Partition betrachtet. Diese besondere Partition, die nur einmal vorhanden ist, erhält direkten Zugriff auf Hardwaregeräte wie Festplatten- und Netzwerkadapter. Die Parent-Partition beinhaltet den Virtualization-Stack, der direkten Zugriff auf die Geräte des physischen Hosts besitzt. Die einzelnen Gäste laufen jeweils in isolierten Child-Partitions ab. Als Kommunikationskanal für Parent- und Child-Partitions, die synthetische Gerätetreiber verwenden, dient der VMBus (Virtual Machine Bus). Die Parent-Partition enthält Virtualization Service Providers (VSPs), die über den VMBus kommunizieren, um Anfragen von Child-Partitions zum Zugriff auf synthetische Geräte zu bedienen. Analog dazu beinhalten Child-Partitions Virtualization Service Consumers (VSCs). Diese leiten Anfragen für synthetische Geräte über den VMBus zu den VSPs in der Parent-Partition weiter (Gastbetriebssysteme, die über keine Integrationskomponenten für Hyper-V verfügen, müssen dagegen ohne den VMBus auskommen und daher emulierte Gerätetreiber beispielsweise für Netzwerkadapter verwenden). Für Gastbetriebssysteme finden diese Vorgänge vollkommen transparent statt.

Schnelle I/O-Zugriffe

Da Hyper-V synthetische Gerätetreiber verwenden kann, sodass keine Softwareemulation der jeweiligen Hardwarekomponenten erforderlich ist, werden I/O-Zugriffe im Vergleich zu traditionellen Virtualisierungslösungen erheblich beschleunigt:

• Die optimale Performance erzielen Unternehmen mit Gästen, die wie Windows Server 2008 und Windows Vista™ synthetische Treiber verwenden. Hierbei kommen zum Beispiel für Netzwerk- und Speicheradapter synthetische Gerätetreiber zum Einsatz, die eng an die Windows-APIs angelehnt sind. Dies gestattet es Hyper-V, I/O-Zugriffsanfragen von Gästen schnell und einfach in I/O-Zugriffsanfragen auf dem Host umzuwandeln.
• Über entsprechende „Integration Components“ können auch Nicht-Windows-Betriebssysteme (wie XEN-fähige Linux-Betriebssysteme) synthetische Gerätetreiber nutzen. Für Gäste, die über keine Integrationskomponenten verfügen, nimmt Hyper-V genauso wie andere traditionelle Virtualisierungslösungen eine Emulation der jeweiligen Geräte (etwa des Netzwerkadapters) vor. Somit lassen sich unter Hyper-V auch solche Betriebssysteme als Gast einsetzen, für die keine Integration Components zur Verfügung stehen.

Gastbetriebssysteme: Vielfalt und Interoperabilität

Auf einem einzigen Host können 32-Bit x86- sowie 64-Bit x64-Betriebssysteme (Windows, Linux etc.) gleichzeitig ablaufen. Als Gäste unterstützt Hyper-V neben Windows Server 2008, Windows Vista SP1, Windows Server 2003 SP2 und Windows XP SP3 auch Nicht-Windows- Betriebssysteme (etwa Novell SUSE Linux).

Diese Flexibilität und Interoperabilität von Hyper-V bietet Unternehmen die Wahl, losgelöst von Betriebssystemabhängigkeiten zum Beispiel vorhandene Anwendungen in einer virtualisierten Umgebung auf der modernen Windows Server 2008-Plattform weiterhin einzusetzen. Hyper-V speichert den Inhalt der Festplatte einer virtuellen Maschine als Image im einheitlichen und veröffentlichten allgemeinen VHD-(Virtual Hard Disk-) Format. Somit nutzt Hyper-V dasselbe Imageformat, das auch bei Microsoft Virtual Server 2005 R2 Verwendung findet. Vorhandene, virtuelle Maschinen können direkt genutzt werden.

Hochverfügbarkeit

Zusammen mit dem Failover-Clustering von Windows Server 2008 Enterprise und Windows Server 2008 Datacenter vereinfacht Hyper-V das Desaster Recovery von virtuellen Maschinen, die im SAN (Storage Area Network) gespeichert sind – ohne dass dafür Zusatzprodukte erforderlich sind. Sollte der physische Host, auf dem die virtuellen Maschinen laufen, plötzlich mit einem Hardwaredefekt ausfallen oder zu Wartungsarbeiten offline genommen werden, lassen sich die betreffenden virtuellen Maschinen automatisch auf einem anderen Serverknoten des Clusters wieder in Betrieb nehmen – Quick-Migration macht es möglich. Auf diese Weise werden Unterbrechungen des IT-Betriebs im Unternehmen minimiert.

Verwaltung

Hyper-V passt sich nahtlos in die IT-Infrastruktur ein, da sich vorhandene Tools wie Microsoft System Center für Patching, Provisionierung, Verwaltung und Support weiterverwenden lassen. Über die WMI-(Windows Management Instrumentation-)Schnittstelle sowie die Windows PowerShell ™ können Unternehmen Hyper-V-Lösungen ohne zusätzliche Komponenten individuell anpassen und in die eigenen Abläufe integrieren. Hyper-V ermöglicht die Verwendung einheitlicher Tools, um sowohl physische als auch virtuelle IT-Infrastrukturen einheitlich zu verwalten und zu sichern – beispielsweise über Microsoft System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) und Microsoft System Center Data Protection Manager (SCDPM). 

Mithilfe der in Windows Server 2008 enthaltenen PowerShell sind Hyper-V und SCVMM komplett skriptbar. Dies ermöglicht die effiziente Automatisierung: Ist zum Beispiel die Auslastung auf einem physischen Host besonders hoch, können die darauf laufenden virtuellen Gäste mithilfe von System Center Operations Manager 2007 automatisch auf einen anderen Host verschoben werden. Ebenso ist es möglich, physische Computer mittels SCVMM automatisch zu virtualisieren und so die „P2V“-Umwandlung für eine Vielzahl von Maschinen automatisiert durchzuführen.

Vollständiger Support

Volle Unterstützung durch den Microsoft-Produktsupport sowohl für die Virtualisierungsplattform als auch für die virtuellen Maschinen und ihre Verwaltung; offizielle Knowledge-Base-Artikel definieren, welche Betriebssysteme und Anwendungen innerhalb einer virtuellen Maschine unterstützt werden.

Kostengünstig

Hyper-V ist fester Bestandteil der x64-Editionen von Windows Server 2008; daher entstehen für die Virtualisierungsplattform beim generellen Einsatz von Windows Server 2008 keine Zusatzkosten. Gleiches gilt für die Nutzung der Hochverfügbarkeitsfunktionen, die fester Bestandteil von Windows Server 2008 Enterprise und Windows Server 2008 Datacenter sind.

Individuell erweiterbar

Hyper-V ist nicht nur einfach zu installieren und zu verwalten, sondern durch die vollständig dokumentierte WMI-Schnittstelle auch individuell erweiterbar und automatisierbar.

Leichte Integration

Die Virtualisierungsplattform Hyper-V ist komplett in die Microsoft-Infrastruktur integriert (zum Beispiel in das Active Directory® für die Vergabe von Sicherheitsberechtigungen); Hochverfügbarkeit und Quick-Migration basieren auf den bewährten Clusterverfahren von Windows Server 2008, sodass sich dieselben Technologien zur Vermeidung der Folgen geplanter und ungeplanter Ausfallzeiten nutzen lassen.

Einfache Verwaltung

Integrierte, bewährte Methoden zur Verwaltung durch die Microsoft System Center-Produkte; dies geschieht unabhängig davon, ob es sich um physische oder virtuelle Server handelt.

Vielfältiges Training

Durch die bekannte Oberfläche auf Basis der MMC 3.0 sowie gleiche Oberflächen für die Microsoft System Center Suite besitzt die Hyper-V-Virtualisierungsplattform einen hohen Wiedererkennungswert; vorhandenes Know-how kann direkt weitergenutzt werden.