Virtualisierung mit Hyper-V
Heutzutage gibt es viele Anbieter für die Virtualisierung von PC und Serverbetriebssystemen. Microsoft bietet mit Hyper-V eine eigene Lösung. Im folgenden möchte ich auf die Grundlagen der Virtualisierung eingehen, Vor- und Nachteile der Virtualisierung ansprechen, Virtualisierung mit Hyper-V kurz erklären und als Beispiel schlussendlich die Virtualisierung einer Betriebssystemumgebung mit Hyper-V auf einem HP ProLiant DL380P Gen 8 Server zeigen.
Grundlagen der Virtualisierung
Was ist Virtualisierung???
Virtualisierung bezeichnet in der Informatik die Nachbildung eines Hard- oder Software-Objekts durch ein ähnliches Objekt vom selben Typ mit Hilfe eines Abstraktions-Layers. Dadurch lassen sich virtuelle (d. h. nicht-physische) Geräte oder Dienste wie emulierte Hardware, Betriebssysteme, Datenspeicher oder Netzwerkressourcen erzeugen. Dies erlaubt es etwa, Computer-Ressourcen (insbesondere im Server-Bereich) transparent zusammenzufassen oder aufzuteilen, oder ein Betriebssystem innerhalb eines anderen auszuführen.
Aus Wikipedia: Virtualisierung (Informatik) [Stand 10.04.2020]
Also was bedeutet die nun? Virtualisierung ist nichts anderes, als das Abbilden von Hardwarekomponenten, wie z.B. Festplatten, Netzwerkkarten in Software. Es wird dem Betriebssystem nur vorgeschwindelt, dass Hardware überhaupt vorhanden ist.Allerdings ist das nur in gewissem Maße möglich, reale Hardware ist immer noch essentiell.
Die Bezeichnung für einzelne Instanzen werden virtuelle Maschinen (VM) genannt.
Vor- und Nachteile der Virtualisierung
Auch bei der Virtualisierung gibt es sowohl Vorteile als auch einige Nachteile. Im folgenden möchte ich diese gegenüberstellen und dann ein Fazit ziehen.
Vorteile
+ Ressourcen können dynamisch verteilt werden
+ Anlegen einer weiteren Instanz ist schnell möglich
+ Hardware kann überbucht werden
+ Umzug der VMs auf anderen Server in dem meisten Fällen problemlos möglich
Nachteile
– Hardware ist in der Erstanschaffung teurer
– Backup des Systems aufwendiger
– Ausfall des Hosts legt alle ausgeführten VMs lahm
Wie zu erkennen ist, bietet die Virtualisierung mehr Vor-als Nachteile. Bei der Anschaffung ist ein Host-Server im ersten Moment teurer und größer als ein einzelner Server mit nur einer laufenden Instanz. Dies wird aber durch den geringeren Platzbedarf und Energiebedarf mittelfristig aufgehoben. Ein großer, mit mittlerer Auslastung laufender Server ist energiesparender als viele kleine Server zusammen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Hardware des Hosts schnell zwischen den VMs dynamisch verteilt werden kann. Auf starke, temporäre Laständerungen kann so sehr schnell reagiert werden. Hardwareänderungen lassen sich mit nur geringer oder gar keiner Downtime realisieren.
Alles in allem ist die Virtualisierung ein großer Fortschritt, welcher immer noch weiter ausgebaut werden wird.
Virtualisierung mit Hyper-V
Als einer der etwas größeren Anbieter hat sich Microsoft auf dem Markt der Virtualisierung hervorgetan. Microsoft nennt seine Virtualisierungstechnologie Hyper-V. Diese ist in allen Windows Varianten, außer der Home, ab Windows 8 vorhanden. Zusätzlich bietet Microsoft einen ganzen auf Windows Server Core basierenden Windows Hyper-V Server an. Auch die Cloudinfrastruktur von Microsoft, die Azure Cloud, basiert weitestgehend auf dieser Technik.
Der Hyper-V Server, aktuell in der Version 2019, ist kostenfrei. In diesem angelegte VMs müssen einzeln lizenziert werden. Bei Microsoft Hyper-V handelt es sich um einen sogenannten Typ-1 virtualisierer. Dies bedeutet, die Anbindung an die Hardware ist sehr eng. Der Vorteil ist dabei, dass an VMs verteilte Ressourcen nahezu ohne Leistungseinbußen an die VM weitergegeben werden können. Eine Besonderheit stellt dabei die Verwendung von Hyper-V in Windows 10, oder Windows Server 2019 Standard/ Datacenter dar. Nach der Aktivierung der entsprechenden Rollen wird das aktuell laufende Betriebssystem auch in eine VM umgewandelt. Der Benutzer bekommt von diesem Vorgang nichts mit, das Hostbetriebssystem läuft augenscheinlich ganz normal weiter.
Da es sich bei einem Hyper-V Server um eine Core-Installation handelt, hat dieser keine graphische Oberfläche. Es läuft nur eine rudimentäre Oberfläche in der Kommandozeile. Davon darf man sich nicht verwirren lassen, er bringt dennoch sehr viele Funktionen eines normalen Servers mit. Verwaltet wird der Server entweder über das Windows Admin Center, PowerShell oder dem Windows Server Manager. Zur Verwaltung der VMs bietet jede Windows 10 Installation (außer Home) Tools zur VM-Verwaltung. Diese müssen nur nachinstalliert werden. Hyper-V selbst muss dafür nicht installiert werden.
Hyper-V installiert die Clients in virtuellen Festplatten des Types .vhd(x). Diese können in jedem Windows 8 oder neuer per Doppelklick eingebunden werden. Zudem bietet Windows Hyper-V Server 2019 StorageSpaces. Dabei handelt es sich um softwaredefinierte Speichertechniken, SDS (software defined storage), quasi ein Software-RAID. Es werden auch virtuelle Datenträger unterstützt, die aus einem Zusammenschluss von (NVME-)SSD und HDD besteht.
Bei den Netzwerken kennt Hyper-V drei Typen:
- extern: Es wird sich ein realer Netzwerkadapter des Hosts geteilt oder eigenständig benutzt. Über diesen finden Netzwerk-und Internetzugriffe statt. Die VM benötigt hierfür eine eigene IP-Adresse.
- intern: Dieser Typ des Netzwerks lässt nur Zugriffe zwischen den VMs und dem Host zu. Außenstehende Clients können nicht mit den VMs kommunizieren. Jede VM benötigt auch hierfür eine individuelle IP.
- Privat: Dieser Typ lässt ausschließlich die Kommunikation zwischen den einzelnen VMs zu. Die Kommunikation mit externen Clients, dem Internet oder sogar dem Host sind nicht möglich. Es ist also ein VM exklusives Netzwerk. IPs werden auch hier manuell vergeben.
Microsoft Hyper-V ist gute, auf Windows basierende Virtualisierungsumgebeung. Der Start benötigt eine gewisse Einarbeitungsphase, besonders der Umgang mit der PowerShell, aber dann lassen sich VMs komfortabel erstellen und verwalten.
Beispielprojekt HP ProLiant DL380P
Um die Virtualisierung nach der Theorie etwas mehr Praxis zu verleihen, findet sich hier ein Beispielprojekt beschrieben.