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.