VMware, Hyper-V, Citrix, KVM & Co. – Vor- und Nachteile

Eine Gegenüberstellung

Unternehmen benötigen heute oft viele Server, häufig über verschiedene physische Standorte hinweg verteilt, die jeweils mit ihrer höchsten Kapazität arbeiten, um Effizienz und ROI zu steigern. Dies wird durch den Einsatz von Virtualisierungstechnologien ermöglicht. Das Prinzip dahinter ist, auf einem einzigen physischen Server mehrere virtuelle Maschinen (VM) mit jeweils eigenem Gast-Betriebssystem auszuführen.
Die Virtualisierungstechnologie hat ihre Ursprünge in den 1960er Jahren, als IBM an der gemeinsamen Nutzung von Großrechnern arbeitete. Für Virtualisierung bedarf es einer Software, den Hypervisor. Diese zentrale Komponente bildet bzw. verwaltet die Virtualisierungsschicht und läuft (als Typ-1- oder Bare-Metal-Hypervisor) direkt auf der Hardware. Darauf wird dann ein Gast-Betriebssystem oder werden mehrere Gast-Betriebssysteme betrieben, häufig als VMs. Es gibt auch Typ-2-Hypervisoren, die als Software-Virtualisierungsschicht in einem vorhandenem Betriebssystem, wie Windows laufen. Die folgende Abbildung veranschaulicht die Architekturen von Typ-1- und Typ-2 Hypervisoren.

Typ-1- und Typ-2-Hypervisor
Typ-1- und Typ-2-Hypervisor (eigene Darstellung)

Heutzutage ist es Standard, Virtualisierung zu nutzen, um die Auslastung der Rechenressourcen im Computer bzw. Server zu erhöhen. Bei Virtualisierung wird unterschieden zwischen Server-, Netzwerk-, Desktop-, Anwendungs-, Speicher- und Datenvirtualisierung.

1. Virtualisierungsarten



1.1. Servervirtualisierung

Dies ermöglicht die Erstellung mehrerer virtueller Server-Instanzen auf einem einzigen physischen Server. Das bedeutet, dass Unternehmen mehrere Geschäftsanwendungen auf diesen Servern ausführen können, wobei jede Anwendung in ihrer eigenen virtuellen Maschine (VM) läuft:
Anstelle von fünf Servern für fünf Abteilungen wird nur ein Server mit fünf virtuellen Maschinen verwendet.
Durch die optimierte Serverauslastung benötigen Unternehmen weniger physische Ausstattung, und die mit dem Betrieb von Servern im Rechenzentrum einhergehenden Strom- und Kühlungskosten werden reduziert.



1.2. Netzwerkvirtualisierung

Hierbei werden die Netzwerkressourcen von der Hardware getrennt und auf einer einzigen, softwarebasierten Verwaltungseinheit neu erstellt. Anwendungen können auf einem virtuellen Netzwerk laufen, als ob es ein physisches Netzwerk wäre. Die zugrunde liegende physische Hardware wird zwar weiterhin benötigt, muss aber nicht jedes Mal neu konfiguriert werden, wenn eine neue virtuelle Maschine zum Netzwerk hinzugefügt oder in einen anderen Teil des Netzwerks verschoben wird. Netzwerke können mit Netzwerk-Virtualisierung in Sekundenschnelle geklont und neu erstellt werden. Netzwerkressourcen werden nach Bedarf flexibel zugewiesen, geändert, verschoben oder eingerichtet.



1.3. Desktopvirtualisierung

Bei der Virtualisierung von Desktops wird eine virtuelle Version des Arbeitsplatzes zusammen mit seinem Betriebssystem erstellt, auf die aus der Ferne zugegriffen werden kann, d. h. ein Betriebssystem wird nicht auf der physischen Hardware installiert, sondern auf dem Hypervisor zwischen Hardware und dem virtuellen Desktop.



1.4. Anwendungsvirtualisierung

Ein Programm wird auf einer Virtualisierungsebene (Hypervisor) statt direkt auf dem Betriebssystem ausgeführt und „glaubt“ lediglich, dass es direkt auf die Kapazitäten des Betriebssystems zugreift. Dabei leitet die Virtualisierungsebene alle Anwendungsprozesse zu einer einzigen ausführbaren Datei um, statt auf mehrere im Betriebssystem verteilte Dateien. Dadurch kann die Anwendung problemlos auf einem anderen Gerät ausgeführt werden bzw. ist es zum Beispiel mit Anwendungsvirtualisierung möglich, auf einem Gerät ein Linux-System neben einem Microsoft-System auszuführen.



1.5. Speichervirtualisierung

Ähnlich wie bei der Netzwerkvirtualisierung werden physische Speicher von verschiedenen Speichergeräten virtuell zusammengeführt und wie ein einziger großer Speicher verwaltet, um nach Bedarf flexibel Ressourcen zu verschieben, zuzuweisen, einzurichten oder zu ändern.



1.6. Datenvirtualisierung

Daten werden systemübergreifend zusammengeführt und virtualisiert im Netzwerk bereitgestellt. Dadurch dass die Daten nicht mehr über die Systeme verteilt gespeichert dargestellt werden, können Geräte im Netzwerk effizienter darauf zugreifen, da sie die einzelnen Speicherorte nicht mehr kennen bzw. vom jeweiligen physischen Speicherort abrufen müssen: Originaldateien müssen nicht mehr verschoben oder kopiert werden.

(Etwas Ähnliches gibt es auch für Heim-PCs und Laptops. In Windows 10 können mit der Tastenkombination [STRG] + [Windows-Taste Woindows-Logo] + [D] virtuelle Desktops erstellt werden. Mit den Tasten [STRG] + [Windows-Taste Windows-Logo] + [horizontale Pfeiltasten] kann zwischen den virtuellen Desktops gewechselt werden.)

 

Für Virtualisierung gibt es unterschiedliche Lösungen von verschiedenen Anbietern. Wir stellen hier in erster Linie die beiden größten und meist verwendeten Anbieter – Microsoft Hyper-V und VMware vSphere Hypervisor – vor. Die Alternativen zu Hyper-V und VMware führen wir ebenso auf, erläutern sie jedoch nicht im Detail.



2. Was ist Hyper-V und wie funktioniert es?

Microsofts Hardware-Virtualisierungsprodukt Hyper-V ermöglicht es, eine Softwareversion eines Computers, eine so genannte virtuelle Maschine (VM), zu erstellen und auszuführen. Hyper-V kann mehrere virtuelle Maschinen mit jeweils eigenem Betriebssystem (Operating System, OS) auf einem Computer verwalten, so dass die VMs diese verschiedenen Betriebssysteme nebeneinander ausführen können. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine einzelne Maschine für ein bestimmtes Betriebssystem zu reservieren.

Microsoft Hyper-V ist ebenfalls ein Typ-1-Hypervisor. In Hyper-V gibt es eine übergeordnete Partition und eine beliebige Anzahl von untergeordneten Partitionen. Das Host-Betriebssystem läuft in der übergeordneten Partition. Jede untergeordnete Partition ist eine VM, die ein vollständiger virtueller Computer ist, auf dem ein Gastbetriebssystem (muss nicht Microsoft sein) und Programme laufen. Die VMs nutzen die gleichen Hardware-Ressourcen wie der Host. Auf einem einzelnen Hyper-V-Host können viele VMs erstellt werden.



2.1. Warum wird Hyper-V verwendet?

Der Bare-Metal-Hypervisor von Microsoft hat die beste Leistung in Windows-Netzwerken und unterstützt auch die gängigen Linux-Distributionen RedHat und SUSE. Hyper-V ist in die Serverbetriebssysteme integriert, aber auch als kostenlose Standalone-Lösung
(z. B. Microsoft Hyper-V Server 2019) erhältlich.
Mit Hyper-V wird die im Unternehmen vorhandene physische Hardware effektiver genutzt, indem mehrere Workloads auf einem einzigen Rechner ausgeführt werden. Dadurch sind weniger physische Server erforderlich, wodurch wiederum die Hardware-, Platz-, Strom- und Kühlungskosten reduziert werden. Mit Hyper-V können Unternehmen Ihre eigene private Cloud-Umgebung einrichten und skalieren. Viele Unternehmen nutzen Hyper-V, um die Verwaltung von Serverfarmen zu zentralisieren. So können sie ihre VMs effizient steuern und benötigen weniger Zeitaufwand für die Verwaltung der IT-Infrastruktur.



2.2. Woraus besteht Hyper-V?

Hyper-V umfasst mehrere Komponenten, aus denen sich die Microsoft-Virtualisierungsplattform zusammensetzt. Dazu gehören:

  • Windows-Hypervisor
  • Hyper-V-Verwaltungsdienst für virtuelle Maschinen
  • Virtualisierungs-WMI-Anbieter (Windows Management Instrumentation)
  • Bus für virtuelle Maschinen (VMbus)
  • Anbieter von Virtualisierungsdiensten (Virtualization Service Provider, VSP)
  • Virtualisierungsinfrastrukturtreiber (Virtual Infrastructure Driver, VID)

Weitere Hyper-V-Tools, die installiert werden müssen, sind:

  • Hyper-V-Manager
  • Hyper-V-Modul für Windows PowerShell
  • Verbindung zu virtuellen Maschinen (VMConnect)
  • Windows PowerShell Direct

Hyper-V ist in drei Versionen verfügbar:

  • Hyper-V unter Windows 10
  • Hyper-V auf Servern
  • Hyper-V unter Windows Server


2.3. Was sind die Vorteile von Hyper-V?

  • Hohe Skalierbarkeit und Flexibilität:
    Mit der Installation von Hyper-V in einer privaten Cloud-Umgebung können Unternehmen ihre On-Demand-IT-Services flexibler gestalten und bei Bedarf erweitern. Hyper-V nutzt die vorhandene Hardware optimal aus, was letztlich die Kosten senkt und die Effizienz erhöht.
     
  • Verbesserte Sicherheit:
    Hyper-V schützt VMs vor Malware und unbefugtem Zugriff, wodurch IT-Umgebungen und die darin verwalteten Daten sicherer werden.
     
  • Minimierte Ausfallzeiten:
    Der Einsatz mehrerer Instanzen virtueller Server minimiert die Auswirkungen plötzlicher Ausfallzeiten, was bedeutet, dass die Systemverfügbarkeit steigt und Unternehmen die Geschäftskontinuität verbessern können.


3. Was ist VMware?

VMware trat erst in den späten 1990er Jahren auf den Plan. Im Jahr 2001 hat das Unternehmen seinen Typ-1-Hypervisor „VMware ESX 1.0 Server“ vorgestellt. Inzwischen heißt der Hypervisor von VMware „VMware vSphere Hypervisor“.

VMware ist ebenfalls eine Hypervisor-basierte Virtualisierungstechnologie, mit der mehrere virtuelle Maschinen auf derselben physischen Hardware ausgeführt werden können. Jede VM kann ihr eigenes Betriebssystem und ihre eigenen Anwendungen ausführen. Als führender Anbieter von Virtualisierungssoftware ermöglicht VMware die Ausführung mehrerer Kopien desselben Betriebssystems oder mehrerer unterschiedlicher Betriebssysteme auf demselben x86-basierten Rechner.
Der Web Client vSphere von VMware mit einer GUI (samt Objektnavigator, Arbeitsbereich, etc.) stellt die Verbindung zum Server vCenter her und ist die Administrator-Schnittstelle zu den Host-Servern der VMs und des Hypervisors ESXi. Der Hypervisor ESXi von VMware basiert auf einem Linux-Kern und ist am längsten am Markt.



3.1. Was sind Vorteile von VMware?

Der Hypervisor von VMware zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

  • Ausgereifter, leistungsfähiger Hypervisor (Virtualisierungslösungen seit 1999)
  • Breiteste Betriebssystem-Unterstützung
  • Gute Leistung, stabiler Betrieb (auch bei hoher Auslastung)
  • Gut bei speicherintensiven Anwendungen
  • Stark individualisierbar: vSphere hat viele Konfigurationsmöglichkeiten
  • Erweiterungspfad durch umfangreiche Managementoptionen
  • Optimal für Mittelstand und große Unternehmen


4. Hyper-V vs. VMware: Was sind die Unterschiede?

Hyper-V und VMware haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile, und die Entscheidung zwischen beiden hängt von den spezifischen Geschäftsanforderungen ab.

Werfen wir einen Blick auf einige der auffälligen Unterschiede, wenn es um die Produktreife, die Komplexität und die Preisgestaltung geht. Dazu haben wir die folgenden tabellarischen Übersichten erstellt:



4.1. Hyper-V

Vor- und Nachteile von Hyper-V
Vor- und Nachteile von Hyper-V (eigene Darstellung)



4.2. VMware

Vor- und Nachteile von VMware
Vor- und Nachteile von VMware (eigenen Darstellung)

Darüber hinaus gibt es noch weitere bekannte und weniger bekannte Hypervisoren unterschiedlicher Anbieter, auf die wir in diesem Artikel im Folgenden kurz eingehen. Sie können auf unserer Wissen2Go-Startseite Ihren Artikelwunsch angeben, wenn Sie weiterführende Informationen benötigen, zum Beispiel zu anderen Hypervisor-Anbietern. Unsere Redaktion sammelt die Vorschläge und verfasst Artikel zu den verschiedenen Themen.



5. Weitere Virtualisierungsprodukte

Die folgenden Hypervisoren sind für Server- und Personal Computer vorgesehen. Nicht aufgeführt sind Lösungen für eingebettete Systeme, Produktions- und Industrieanlagen.



5.1. Citrix Hypervisor (früher XenServer)

Auch Citrix bietet mit seinem Citrix Hypervisor (Bare-Metal) eine Open-Source-Virtualisierungslösung mit vielen kostenlosen Funktionen und Tools an. Citrix ist eines der führenden Unternehmen im Bereich Anwendungs-, Desktop-, und Server-Virtualisierung.

Vor- und Nachteile von Citrix Hypervisor
Vor- und Nachteile von Citrix Hypervisor (eigene Darstellung)



5.2. KVM (Kernel-based Virtual Machine, von Linux, Open Source)

In C geschriebene Kernel-based Virtual Machine (KVM) von Linux. Seit Version 2.6.20 des Linux-Kerns ist das KVM-Kernmodul bereits in Linux enthalten. KVM stellt nur die Infrastruktur für die Emulation durch QEMU (Quick Emulator) bereit, eine freie Software zur Virtualisierung der gesamten Hardware eines Computers. KVM ist auch zentraler Bestandteil der Cloud-Computing-Software OpenStack. Außerdem wurde dem System im Jahr 2017 vom Bundesamt für Sicherheit und Informationstechnik (BSI) als Resultat einer Sicherheitsanalyse bescheinigt, es handele sich um eine „technisch ausgereifte und sichere Virtualisierungsumgebung“.

Vor- und Nachteile von KVM
Vor- und Nachteile von KVM (eigene Darstellung)



5.3. PowerVM (IBM)

IBM PowerVM ist ein Virtualisierungsprodukt der Enterprise-Klasse von IBM, das allerdings nur mit der entsprechenden IBM-Hardware kompatibel ist, sodass sich Interessenten vorher genau überlegen müssen, ob sie diese Herstellerbindung (Vendor-Lockin) hinnehmen wollen. PowerVM besteht aus Hardware, Software und Firmware für die Virtualisierung von Netzwerk-, Speicher- und Prozessor-Kapazitäten. Zentrales Element der Firmware ist der Power-Hypervisor. Anstelle von VMs werden VM-ähnliche logische Partitionen (LPARs) virtualisiert bereitgestellt, um unabhängige Serversysteme zu erhalten. Ein mit PowerVM verwalteter Server unterstützt bis zu 1.000 LPARs für die Betriebssysteme AIX, ABM i bzw. Linux.

Vor- und Nachteile von PowerVM
Vor- und Nachteile von PowerVM (eigene Darstellung)



5.4. Proxmox

Dies ist eine auf Debian basierende Open-Source-Virtualisierungsplattform zum Betrieb von virtuellen Maschinen mit einer Web-Oberfläche zur Einrichtung und Steuerung von x86-Virtualisierungen. Proxmox ermöglicht mit dem offenen Quellcode vollständigen Zugriff auf alle Funktionalitäten, bietet eine höhere Flexibilität, Sicherheit und Zuverlässigkeit von Rechenzentren. Da keine Lizenzgebühren anfallen, ist es eine kostensparende Lösung.

Vor- und Nachteile von Proxmox
Vor- und Nachteile von Proxmox (eigene Darstellung)

 

Des Weiteren gibt es noch andere Lösungen im Bereich Virtualisierung, wie zum Beispiel VirtualBox. Dies ist ein leistungsfähiges x86- und AMD64/Intel64-Virtualisierungsprodukt sowohl für den Unternehmens- als auch für den Heimgebrauch. VirtualBox ist nicht nur ein funktionsreiches, hochleistungsfähiges Produkt für Unternehmenskunden, sondern auch die einzige professionelle Lösung, die als Open Source-Software unter den Bedingungen der GNU General Public License (GPL) Version 2 frei verfügbar ist.

Weitere Hypervisoren sind u. a.:


Typ 1 (Bare-Metal)
PowerVM for Power-Architektur, Adeos, CP/CMS, Logical Domains / Oracle VM Server for SPARC, LynxSecure, SIMMON, z/VM, VM2000, PR/SM, ArchivistaMini;

Typ 2 (hosted)
cgroups [lmctfy), Linux-VServer, LXC (Docker, rkt), OpenVZ (Virtuozzo)], FreeBSD jail, Parallels Workstation, Parallels Desktop for Mac, Parallels Server for Mac, PearPC, Solaris Containers, Virtual Iron, Windows Virtual PC, Workload Partitions;

 

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Alessandro Zotz

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