Hy­per­vi­sor Typ 1 und 2: Das sind die Un­ter­schie­de

In Bereich der Vir­tua­li­sie­rung zählen der Hy­per­vi­sor Typ 1 und 2 zu den zentralen Elementen, um virtuelle Maschinen zu betreiben. Beide Ansätze haben ihre eigenen Stärken, Schwächen und An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten.

Was ist ein Hy­per­vi­sor?

Ein Hy­per­vi­sor ist eine Software, die mehrere virtuelle Maschinen (VMs) auf derselben phy­si­schen Hardware ausführen kann. Er wird auch Virtual Machine Monitor (VMM) genannt. Der Hy­per­vi­sor verwaltet Res­sour­cen wie CPU, Speicher und Netzwerke und weist sie den VMs zu. Dadurch können Nut­ze­rin­nen und Nutzer ver­schie­de­ne Be­triebs­sys­te­me wie Windows oder Linux-Dis­tri­bu­tio­nen parallel in den VMs betreiben.

Es gibt zwei Arten von Hy­per­vi­so­ren:

• Hy­per­vi­sor Typ 1
• Hy­per­vi­sor Typ 2

Hy­per­vi­sor Typ 1 und 2 haben einige Ge­mein­sam­kei­ten. Beide können mehrere VMs auf einer einzigen Hardware erstellen. Sie isolieren die VMs von­ein­an­der, was die Si­cher­heit erhöht und ver­hin­dert, dass Probleme in einer VM andere be­ein­flus­sen. Beide Hy­per­vi­sor-Typen bieten Ver­wal­tungs­funk­tio­nen, darunter das Starten, Stoppen und Über­wa­chen von VMs sowie die Zuteilung und Anpassung von Res­sour­cen nach Bedarf. Diese Funk­tio­nen können in der Regel über eine Be­nut­zer­ober­flä­che oder eine API gesteuert werden.

Worin un­ter­schei­den sich Hy­per­vi­sor Typ 1 und 2?

Sie können einen Typ-1-Hy­per­vi­sor daran erkennen, dass er im Gegensatz zum Typ-2-Hy­per­vi­sor kein dar­un­ter­lie­gen­des Be­triebs­sys­tem erfordert. Im Folgenden gehen wir etwas genauer auf die einzelnen Merkmale beider Arten der Vir­tua­li­sie­rung ein.

Hy­per­vi­sor Typ 1

Ein Hy­per­vi­sor vom Typ 1, auch Bare-Metal-Hy­per­vi­sor genannt, läuft direkt auf der phy­si­schen Hardware. Der Hy­per­vi­sor ist in diesem Fall die erste Software-Schicht, die auf dem PC oder Server geladen wird. Er agiert somit als Ver­mitt­ler zwischen der Hardware und den vir­tu­el­len Maschinen (VMs). Diese Ar­chi­tek­tur führt zu einer besonders leis­tungs­star­ken und ef­fi­zi­en­ten Lösung für die Vir­tua­li­sie­rung.

Durch den direkten Zugriff auf physische Res­sour­cen haben Typ-1-Hy­per­vi­so­ren eine geringe Latenz und eine schnelle Re­ak­ti­ons­zeit. Sie können CPU-Kerne, Ar­beits­spei­cher und Netz­werk­schnitt­stel­len sehr effizient und präzise verteilen und die Leistung der vir­tu­el­len Maschinen op­ti­mie­ren. Ebenso wird eine starke Isolation zwischen den VMs ge­währ­leis­tet. Dies erhöht die Si­cher­heit und Sta­bi­li­tät der gesamten vir­tu­el­len Umgebung.

Typ-1-Hy­per­vi­so­ren bieten häufig Funk­tio­nen wie Live-Migration, bei dem VMs während des Betriebs von einer phy­si­schen Maschine auf eine andere ver­scho­ben werden können. Viele Anbieter un­ter­stüt­zen außerdem Hoch­ver­füg­bar­keit und Disaster Recovery. Typ-1-Hy­per­vi­so­ren haben zudem oft Schnitt­stel­len für Au­to­ma­ti­sie­rung und Steuerung, wie APIs oder spezielle Ma­nage­ment-Tools.

Hy­per­vi­sor Typ 2

Ein Typ-2-Hy­per­vi­sor oder Hosted Hy­per­vi­sor ist eine Vir­tua­li­sie­rungs­tech­no­lo­gie, die als Anwendung auf einem vor­han­de­nen Be­triebs­sys­tem (Host-OS) aus­ge­führt wird. Der Hy­per­vi­sor vom Typ 2 fungiert als Schicht zwischen dem Host-Be­triebs­sys­tem und den VMs, die als Prozesse oder Threads innerhalb des Host-OS laufen. Er pro­fi­tiert dabei von den be­stehen­den Treibern und Diensten des Hosts. Dadurch ist die Ein­rich­tung oft un­kom­pli­ziert. Die VMs können ver­schie­de­ne Gast­be­triebs­sys­te­me wie Windows, Linux oder andere spe­zia­li­sier­te Systeme be­reit­stel­len.

Da der Hosted Hy­per­vi­sor über das Host-OS auf die Hardware-Res­sour­cen zugreift, teilt er sich die phy­si­schen Res­sour­cen mit dem Host-System. Dies kann zu Leis­tungs­ein­bu­ßen führen, ins­be­son­de­re wenn das Host-OS stark aus­ge­las­tet ist oder viele Prozesse gleich­zei­tig laufen. Ein Vorteil gegenüber Typ-1-Hy­per­vi­so­ren ist al­ler­dings die Kom­pa­ti­bi­li­tät mit der be­stehen­den Hardware und Software-In­fra­struk­tur, was die Ein­füh­rung und In­te­gra­ti­on in be­stehen­de IT-Um­ge­bun­gen er­leich­tert.

Typ-2-Hy­per­vi­so­ren bieten stan­dard­mä­ßig eine grafische Be­nut­zer­ober­flä­che oder ein Dashboard für die Ein­rich­tung und Ver­wal­tung der vir­tu­el­len Maschinen. Dies ist beim Typ-1-Hy­per­vi­sor nicht immer der Fall. Über das Dashboard können Be­nut­ze­rin­nen und Benutzer bequem VMs erstellen, kon­fi­gu­rie­ren und starten sowie Res­sour­cen wie CPU, RAM und Speicher dynamisch anpassen.

Beispiele für Hy­per­vi­sor Typ 1

• KVM: KVM (Kernel-based Virtual Machine) ist ein Bare-Metal-Hy­per­vi­sor, der im Linux-Kernel in­te­griert ist. Er bietet daher eine hohe Leistung und Fle­xi­bi­li­tät in Linux-Um­ge­bun­gen. KVM ist ein häufiger Be­stand­teil vieler moderner Vir­tua­li­sie­rungs- und Cloud-In­fra­struk­tu­ren.
• Nutanix AHV: Nutanix AHV (Acropolis Hy­per­vi­sor) ist ein Typ-1-Hy­per­vi­sor, der als Kern­ele­ment der Nutanix-Hy­per­kon­ver­gen­ten-In­fra­struk­tur läuft. AHV zeichnet sich durch eine sehr gute Per­for­mance und eine einfache, zentrale Ver­wal­tung über die Nutanix-Software aus.
• Citrix Hy­per­vi­sor: Dieser Bare-Metal-Hy­per­vi­sor trug früher den Namen XenServer. Er ist eine Kom­po­nen­te der Citrix-Vir­tua­li­sie­rungs­in­fra­struk­tur. Der Citrix Hy­per­vi­sor verfügt über in­te­grier­te Si­cher­heits­funk­tio­nen, um die Isolation der Gast­be­triebs­sys­te­me zu ge­währ­leis­ten und Angriffe zu ver­hin­dern.

Beispiele für Hy­per­vi­sor Typ 2

• Vir­tu­al­Box: Vir­tu­al­Box von Oracle ist ein Hosted-Hy­per­vi­sor, der als Anwendung auf einem be­stehen­den Be­triebs­sys­tem wie Windows, macOS oder Linux in­stal­liert wird. Vir­tu­al­Box ist bekannt für seine starke Be­nut­zer­freund­lich­keit und Fle­xi­bi­li­tät.
• Parallels Desktop: Parallels un­ter­stützt Gast­be­triebs­sys­te­me wie Windows, Linux oder sogar andere Versionen von macOS. Sie können An­wen­dun­gen aus vir­tu­el­len Maschinen direkt im Dock plat­zie­ren. Auch der Drag-and-Drop-Austausch von Dateien und Daten zwischen macOS und den vir­tu­el­len Maschinen ist möglich.
• QEMU: ist eine Open-Source-Vir­tua­li­sie­rungs­platt­form, die die CPU-Ar­chi­tek­tur emulieren kann, was es er­mög­licht, virtuelle Maschinen mit ver­schie­de­nen Ar­chi­tek­tu­ren zu erstellen und aus­zu­füh­ren. Zum Beispiel kann QEMU x86-Ar­chi­tek­tu­ren auf ARM-Hardware emulieren oder umgekehrt.

Wann sollten Sie einen Hy­per­vi­sor Typ 1 oder 2 nutzen?

Bei der Wahl zwischen einem Hy­per­vi­sor Typ 1 und Typ 2 sollten Sie die spe­zi­fi­schen An­for­de­run­gen Ihrer Vir­tua­li­sie­rungs­um­ge­bung be­rück­sich­ti­gen. Beide Hy­per­vi­sor-Typen bieten ihre jeweils eigenen Vorteile und sind für ver­schie­de­ne An­wen­dungs­fäl­le geeignet.

An­wen­dungs­fäl­le für Typ-1-Hy­per­vi­so­ren

• Groß­an­ge­leg­te Un­ter­neh­mens­um­ge­bun­gen: Typ-1-Hy­per­vi­so­ren eignen sich besonders gut für Un­ter­neh­men, die eine hohe Anzahl von vir­tu­el­len Maschinen auf Servern betreiben möchten. Die direkte Kontrolle über die Hardware be­güns­tigt eine bessere Res­sour­cen­aus­las­tung und Leistung.
• Re­chen­zen­tren und Cloud-In­fra­struk­tu­ren: In Re­chen­zen­tren, in denen viele virtuelle Maschinen laufen, sind Typ-1-Hy­per­vi­so­ren die be­vor­zug­te Wahl, da sie hohe Leistung und Sta­bi­li­tät bieten. Vor allem Funk­tio­nen wie Live-Migration und Hoch­ver­füg­bar­keit sind hier aus­schlag­ge­bend.
• Hohe Si­cher­heits­an­for­de­run­gen: Typ-1-Hy­per­vi­so­ren haben weniger Software-Kom­po­nen­ten im Vergleich zu Typ-2-Hy­per­vi­so­ren. Dies reduziert die po­ten­zi­el­le An­griffs­flä­che. Zudem können Typ-1-Hy­per­vi­so­ren durch ihre Ar­chi­tek­tur eine bessere Isolation zwischen den vir­tu­el­len Maschinen (VMs) ge­währ­leis­ten.
• Leis­tungs­in­ten­si­ve Workloads: Programme, die eine hohe Leistung erfordern, wie Da­ten­ban­ken, An­wen­dun­gen für ma­schi­nel­les Lernen oder Big Data, pro­fi­tie­ren von der direkten Kontrolle über die Hardware durch Typ-1-Hy­per­vi­so­ren.

An­wen­dungs­fäl­le für Typ-2-Hy­per­vi­so­ren

• Ent­wick­lungs- und Test­um­ge­bun­gen: Hy­per­vi­so­ren vom Typ 2 sind ideal für Ent­wick­le­rin­nen und Ent­wick­ler, die ver­schie­de­ne Be­triebs­sys­te­me und An­wen­dun­gen auf derselben Hardware testen möchten. Typ-2-Hy­per­vi­so­ren sind eine schnelle und einfache Mög­lich­keit, VMs zu erstellen und zu verwalten.
• Trai­nings­um­ge­bun­gen: Gehostete Hy­per­vi­so­ren eignen sich für Schulungs- und Trai­nings­um­ge­bun­gen, in denen Be­nut­ze­rin­nen und Benutzer un­ter­schied­li­che Be­triebs­sys­te­me und An­wen­dun­gen erkunden und aus­pro­bie­ren können, ohne Aus­wir­kun­gen auf die Hardware oder das Host-Be­triebs­sys­tem fürchten zu müssen.
• Per­sön­li­che oder Heim­nut­zung: Für den per­sön­li­chen Gebrauch oder kleine Projekte sind Typ-2-Hy­per­vi­so­ren eine bequeme Lösung. Nut­ze­rin­nen und Nutzer können schnell und einfach Be­triebs­sys­te­me und An­wen­dun­gen auf ihrem eigenen Rechner ausführen, ohne zu­sätz­li­che Hardware oder komplexe Kon­fi­gu­ra­tio­nen.
• Kos­ten­güns­ti­ge Vir­tua­li­sie­rung: Hy­per­vi­so­ren vom Typ 2 stellen eine kos­ten­güns­ti­ge Option dar, um Vir­tua­li­sie­rung zu nutzen. Denn sie erfordern keine spezielle Hardware und sind oft kostenlos oder zu einem niedrigen Preis verfügbar.