Microsoft Hyper-V

Hyper-V ist eine Vir­tua­li­sie­rungs­platt­form von Microsoft, die es er­mög­licht, mehrere virtuelle Maschinen auf einem phy­si­schen Server aus­zu­füh­ren. Der Windows-eigene Hy­per­vi­sor macht es Nutzenden leicht, denn sie sind somit nicht auf externe – und teilweise sehr komplexe – Software an­ge­wie­sen.

Was ist Hyper-V?

Um Hardware zu vir­tua­li­sie­ren, also eine Hardware-Umgebung zu rea­li­sie­ren, die in dieser Form gar nicht physisch existiert, braucht man einen Ver­mitt­ler zwischen dem phy­si­schen Computer und der vir­tu­el­len Maschine. Diese Schnitt­stel­le wird Hy­per­vi­sor genannt. Auf dem phy­si­schen Host­sys­tem lassen sich auf diese Weise mehrere virtuelle Gast­sys­te­me abbilden, die sich die Hardware des Gast­ge­bers teilen. Microsoft hat mit Hyper-V einen eigenen Hy­per­vi­sor ge­schaf­fen, der direkt in den pro­fes­sio­nel­len Versionen von Windows 11, 10 oder Windows 8 enthalten ist. Auch in Windows Server ist die Software stan­dard­mä­ßig bereits in­stal­liert.

Hyper-V gibt Windows-Nutzenden die Mög­lich­keit, eine eigene virtuelle Maschine zu starten. In dieser lässt sich eine komplette Hardware-In­fra­struk­tur mit Ar­beits­spei­cher, Fest­plat­ten­spei­cher, Pro­zes­sor­leis­tung und anderen Kom­po­nen­ten vir­tua­li­sie­ren. Auf dieser Basis läuft dann wiederum ein eigenes Be­triebs­sys­tem, das nicht zwingend Windows sein muss. Sehr beliebt ist es bei­spiels­wei­se, in einer vir­tu­el­len Maschine, eine Open-Source-Dis­tri­bu­ti­on von Linux laufen zu lassen.

An­wen­dungs­ge­bie­te von Hyper-V

Test­um­ge­bun­gen

Vir­tua­li­sie­rungs­tech­nik kann in ver­schie­de­nen Szenarien ein­ge­setzt werden. Gerade Hyper-V wird aber üb­li­cher­wei­se im Rahmen von Test­um­ge­bun­gen verwendet. In diesem Zu­sam­men­hang hat Vir­tua­li­sie­rung gleich zwei Vorteile:

1. Es können Com­pu­ter­um­ge­bun­gen dar­ge­stellt werden, auf die man sonst keinen Zugriff hat. Statt bei­spiel­wei­se einen eigenen PC mit Linux ein­zu­rich­ten, kann man das Be­triebs­sys­tem relativ einfach in einer vir­tu­el­len Maschine dar­stel­len.
2. Die virtuelle Maschine ist zudem in sich ge­schlos­sen. Sollte man also bei­spiels­wei­se eine Software ausführen, die einen Sys­tem­ab­sturz her­bei­führt, ist das physische Gerät nicht in Gefahr. Nur die virtuelle Maschine müsste zu­rück­ge­setzt werden.

Pri­vat­an­wen­den­de können Hyper-V zum Beispiel einsetzen, wenn sie Software verwenden möchten, die nicht unter ihrer aktuellen Windows-Version laufen würde – sei es, weil das Programm eine ältere Fassung des Be­triebs­sys­tems benötigt oder weil nur Linux un­ter­stützt wird.

Besonders für Software-Ent­wick­le­rin­nen und -Ent­wick­ler ist die Vir­tua­li­sie­rung per Hyper-V ein großer Vorteil: Das erstellte Programm kann so unter un­ter­schied­lichs­ten Soft- und Hardware-Vor­aus­set­zun­gen getestet werden. Außerdem braucht man sich aufgrund der in sich ge­schlos­se­nen vir­tu­el­len Maschinen keine Sorgen machen, dass feh­ler­haf­ter Code einen Schaden am eigenen System ver­ur­sacht.

Hoch­ver­füg­bar­keit und Disaster Recovery

Der Einsatz von Hyper-V kann dabei helfen, Ausfälle zu mi­ni­mie­ren und ge­schäfts­kri­ti­sche Systeme zu schützen. Eine zentrale Tech­no­lo­gie ist Hyper-V Replica, mit der virtuelle Maschinen (VMs) asynchron auf einen zweiten Server re­pli­ziert werden können. Im Falle eines Ser­ver­aus­falls kann die re­pli­zier­te VM schnell aktiviert werden, um den Betrieb ohne größere Un­ter­bre­chun­gen fort­zu­set­zen. Zu­sätz­lich er­mög­licht Live-Migration das Ver­schie­ben laufender VMs zwischen Hosts, ohne dass diese ab­ge­schal­tet werden müssen, was War­tungs­ar­bei­ten er­leich­tert und Aus­fall­zei­ten reduziert. Für eine noch höhere Ver­füg­bar­keit kann Hyper-V mit so­ge­nann­tem Failover Clus­te­ring kom­bi­niert werden, wodurch die vir­tu­el­len Maschinen au­to­ma­tisch auf einen anderen Knoten im Cluster ver­scho­ben werden, falls ein Host ausfällt.

Cloud und Hybrid Cloud

Hyper-V spielt außerdem eine zentrale Rolle bei der Vir­tua­li­sie­rung in Cloud- und Hybrid-Cloud-Um­ge­bun­gen, ins­be­son­de­re in Ver­bin­dung mit Microsoft Azure. Un­ter­neh­men nutzen Hyper-V, um lokale Re­chen­zen­tren effizient zu verwalten und gleich­zei­tig Cloud-Res­sour­cen flexibel ein­zu­bin­den. Durch die In­te­gra­ti­on mit Azure Virtual Machines und Azure Local können IT-In­fra­struk­tu­ren sowohl On-Premises als auch in der Cloud betrieben und skaliert werden. Dank der bereits erwähnten Live-Migration von Hyper-V können Un­ter­neh­men je nach Bedarf Workloads ver­schie­ben. Diese Hybrid-Cloud-Funk­tio­na­li­tät bietet Fle­xi­bi­li­tät, reduziert Hardware-Kosten und ver­bes­sert die Ska­lier­bar­keit von IT-Res­sour­cen.

Ar­chi­tek­tur von Microsoft Hyper-V

Mit Hyper-V lassen sich unter x64-Versionen von Windows eine oder mehrere virtuelle Maschinen hosten, die wiederum ein komplett ein­ge­rich­te­tes Be­triebs­sys­tem be­inhal­ten. Diese Gast­sys­te­me werden wie Par­ti­tio­nen behandelt. Den Begriff kennt man ansonsten von der Auf­tei­lung von Fest­plat­ten – und ganz ähnlich funk­tio­niert auch die Vir­tua­li­sie­rung per Hyper-V. Jede virtuelle Maschine ist eine isolierte Einheit neben der Stamm­par­ti­ti­on, also dem ei­gent­li­chen Be­triebs­sys­tem.

Or­ches­triert werden die einzelnen Par­ti­tio­nen bzw. Gast­sys­te­me durch den Hy­per­vi­sor. Über eine Schnitt­stel­le (das so­ge­nann­te Hypercall-API) im Host­sys­tem können die un­ter­ge­ord­ne­ten Par­ti­tio­nen erstellt und verwaltet werden. Die Isolation bleibt dabei aber immer bestehen. Gast­sys­te­me bekommen virtuelle Hardware-Res­sour­cen zu­ge­ord­net, können selbst aber niemals auf die physische Hardware des Hosts zugreifen. Um Hardware-Res­sour­cen anfragen zu können, verwenden un­ter­ge­ord­ne­te Par­ti­tio­nen den so­ge­nann­ten VMBus. Hierbei handelt es sich um einen Kanal, der die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwischen den Par­ti­tio­nen er­mög­licht. Gast­sys­te­me können beim Host um Res­sour­cen bitten, haben aber theo­re­tisch auch die Mög­lich­keit, un­ter­ein­an­der zu kom­mu­ni­zie­ren.

Auf den Par­ti­tio­nen laufen Dienste, welche die Anfragen und Antworten, die über den VMBus laufen, be­ar­bei­ten. Das Host­sys­tem führt den Vir­tua­liza­ti­on Service Provider (VSP) aus, die un­ter­ge­ord­ne­ten Par­ti­tio­nen die Vir­tua­liza­ti­on Service Clients (VSC).

Close

Un­ter­schie­de zwischen Hyper-V und anderen Vir­tua­li­sie­rungs­tech­ni­ken

Im Gegensatz zu allen anderen Anbietern von Vir­tua­li­sie­rungs­lö­sun­gen hat Hyper-V den Vorteil, dass es eng mit Windows verzahnt ist. Wer das Microsoft-Be­triebs­sys­tem für PC oder Server verwendet, kann von der guten In­te­gra­ti­on pro­fi­tie­ren. Hyper-V ist außerdem ein Hy­per­vi­sor des Typs 1, was ebenfalls nur wenige andere Lösungen bieten. Das bedeutet, dass Hyper-V direkt auf der Hardware des Systems aufsetzt. Ver­gleicht man Typ 1- und Typ-2-Hy­per­vi­so­ren, ist der zentrale Un­ter­schied, dass letztere immer über das Be­triebs­sys­tem des Hosts gehen müssen, um Res­sour­cen be­reit­stel­len zu können.

Vorteile

Für Windows-Nut­ze­rin­nen und -Nutzer ist ein ganz klarer Vorteil die enge Ver­bin­dung zum Be­triebs­sys­tem. Das kann auch bud­get­tech­ni­sche Vorteile haben, denn vielfach ist Hyper-V bereits kostenlos im Lie­fer­um­fang von Windows enthalten. Im Funk­ti­ons­um­fang kann Hyper-V mit der Kon­kur­renz mithalten. Auch in puncto Per­for­mance muss man bei Hyper-V (solange man nur mit Windows als Gast­sys­tem arbeitet) keine Abstriche machen. Da sich die Ver­wal­tung relativ einfach gestaltet, können auch An­fän­ge­rin­nen und Anfänger von der Vir­tua­li­sie­rung pro­fi­tie­ren.

Nachteile

Zwar arbeitet Hyper-V sehr gut mit Windows zusammen, bei anderen Be­triebs­sys­te­men kommt die Software aber an ihre Grenzen. Zum einen ist Hyper-V nicht dazu gedacht, auf anderen Systemen zu laufen, zum anderen sind aber auch die möglichen Gast­sys­te­me sehr begrenzt. Abseits von Windows können nur ein paar aus­ge­wähl­te Linux-Dis­tri­bu­tio­nen in einer vir­tu­el­len Maschine laufen. Wer zum Beispiel macOS als Gast­sys­tem verwenden möchte, muss zu einem Kon­kur­renz­pro­dukt greifen. Außerdem hat sich gezeigt, dass man beim Betrieb von mehreren Linux-Gast­sys­te­men mit starken Per­for­mance-Einbußen rechnen muss.

Al­ter­na­ti­ven zu Hyper-V

Wer nach Al­ter­na­ti­ven zu Hyper-V sucht, hat mehrere leis­tungs­star­ke Vir­tua­li­sie­rungs­lö­sun­gen zur Auswahl.

• VMware: Eine der be­kann­tes­ten ist VMware vSphere, die besonders in Un­ter­neh­mens­um­ge­bun­gen wegen ihrer Sta­bi­li­tät und ihrer hohen Ska­lier­bar­keit ein­ge­setzt wird. Für kleinere Un­ter­neh­men eignen sich VMware Work­sta­tion und VMware Fusion, die be­nut­zer­freund­lich und kom­pa­ti­bel mit vielen Be­triebs­sys­te­men sind.
• Vir­tu­al­Box: Vir­tu­al­Box ist eine kos­ten­lo­se Open-Source-Software von Oracle, die sich besonders für Test­zwe­cke und kleinere Vir­tua­li­sie­rungs­pro­jek­te eignet und sowohl für Windows als auch für MacOS verfügbar ist.
• Proxmox: Proxmox VE bietet sich als Open-Source-Al­ter­na­ti­ve für Server-Vir­tua­li­sie­rung an. Sowohl KVM (Kernel-based Virtual Machine) als auch LXC-Container werden un­ter­stützt.
• KVM / QEMU: QEMU ist eine in Linux in­te­grier­te Vir­tua­li­sie­rungs­lö­sung. Sie bietet eine flexible und per­for­man­te Al­ter­na­ti­ve, erfordert jedoch oft mehr manuelle Kon­fi­gu­ra­ti­on.
• Parallels Desktop: Für macOS-Nutzende ist Parallels Desktop eine der besten Lösungen, da sie speziell für Apple-Geräte optimiert ist.