Kostenlose Virtualisierungssoftware im Vergleich

Der Hypervisor ist der Antriebsmotor der Server-Virtualisierung: Diese Komponente stellt den Kern der Virtualisierungslösungen von Microsoft, Citrix, VMware und Linux-Systemen dar, indem sie die Ressourcen der Rechnersysteme so verteilt, dass darauf parallel mehrere Betriebssysteme als Virtuelle Maschinen (VM) laufen können.

Die führenden Hersteller der Virtualisierungslösungen bieten abgespeckte Pakete ihrer Vollprodukte kostenfrei an. Das Geld wird über die Managementwerkzeuge verdient, die das Vollprodukt erst ausmachen und für größere Umgebungen zwingend benötigt werden. Mit den kostenfreien Varianten versuchen die Hersteller, potenzielle Kundschaft zu locken und zu binden.

Microsoft mit Hyper-V Server 2016 und VMware mit ESXi sind die Vertreter der proprietären Lösungen. Sie stellen kostenlos ihren Hypervisor als Kern zur Verfügung, während die eigentlichen Werte - die Management-Suites System Center 2016 und vSphere, die die Tools für die Administration größerer Umgebungen von High Availability über Storage- und Netzwerk-Virtualisierung bis hin zu Disaster Recovery enthalten - den zahlenden Kunden vorbehalten bleiben. So positionieren die beiden Virtualisierungs-Riesen ihre kostenfreien Pakete konsequenterweise als Lösungen für Stand-alone-Server mit den Anwendungsschwerpunkten Testing, Betrieb von Entwicklungs- und Testumgebungen sowie für weniger kritische Workloads.

XenServer von Citrix stellt inzwischen seine komplette Software als Open Source bereit, bei Linux mit KVM ist das sowieso der Fall. Hier steht Anwendern der vollständige Stack an vorhandenen Management-Tools frei zur Verfügung, sodass sich auf dieser Basis potenziell auch größere Virtualisierungsvorhaben komplett zum Nulltarif realisieren lassen.

Mit Ausnahme von KVM ist allen vorgestellten Produkten gemeinsam, dass es sich um Bare-Metal-Systeme handelt (Hypervisor des Typs 1). Das heißt, die Virtualisierungsschicht ist direkt oberhalb der Hardware angesiedelt und nicht "auf" einem Betriebssystem. KVM ist ein "Hosted Hypervisor" vom Typ 2.

Darüber hinaus verfolgen alle Hersteller unterschiedliche Ansätze: Während Microsoft Hyper-V und Citrix XenServer sowie KVM untrennbar mit den jeweiligen Managementbetriebssystemen - Windows 2016 respektive Linux - verbunden sind, kommt VMware ESXi als eigenständige Mini-Appliance daher.

Microsoft Hyper-V Server 2016

Die nächste Ausgabe von Hyper-V wird mit Windows Server 2016 voraussichtlich in Q3/2016 erscheinen und wieder in zwei Geschmacksrichtungen verfügbar sein: als kostenfreies Stand-alone-System Microsoft Hyper-V Server 2016 sowie als installierbare Serverrolle auf Basis von Windows Server 2016.

Da es sich bei Hyper-V Server um eine Variante von Server Core handelt, die auf die Hyper-V-Rolle beschränkt ist, läuft auch die Installation bei beiden Alternativen ähnlich ab.

Beim kostenfreien Hypervisor sind im Wesentlichen die Managementmöglichkeiten beschnitten. Für das Remote-Management von VMs auf Hyper-V Server 2016 steht als GUI der Hyper-V Manager unter Windows 10 zur Verfügung. Zusätzlich kann die PowerShell mit einer umfangreichen Sammlung von cmdlets für Konfiguration und Steuerung verwendet werden.

Die Hypervisor-Technik von Hyper-V Server ist nicht nur identisch mit der Rolle in Windows Server 2016, sondern enthält dabei auch nahezu sämtliche Features des Vollprodukts. Damit stehen so mächtige Funktionen wie Live-Migration, High Availability, VM-Replikation, der Hyper-V-Switch für Netzwerkvirtualisierung und Mandantenfähigkeit der virtualisierten Umgebung zur Verfügung - um nur die wichtigsten Features zu nennen.

Auch das VHDX-Dateiformat ist an Bord, das enorm große virtuelle Festplatten sowie Änderungen seiner Kapazitäten im Live-Betrieb ermöglicht. Das kommende Release, welches Interessierte derzeit als Tech Preview 4 testen können, verbessert Details bei Verfügbarkeit und Skalierungsfähigkeiten. So können nun virtuelle Netzwerkadapter im laufenden Betrieb zu VMs zugefügt werden. Praktisch, gerade für Test-Szenarios, ist die integrierte Fähigkeit für Nested Virtualization, mit der VMs innerhalb von VMs betrieben werden können.

Der Hyper-V-Server erbt auch die Leistungsdaten des großen Bruders, die bereits mit Windows Server 2012 R2 spürbar gewachsen sind und den Hypervisor auf Augenhöhe mit dem Wettbewerb bringen: Der Host unterstützt bis zu 320 CPUs und 4 TB RAM. Einzelnen VMs können bis zu 1 TByte Arbeitsspeicher und 64 CPUs zugewiesen werden; dabei können - theoretisch - bis zu 1024 virtuelle Maschinen auf einem Host laufen.

Wer sich allerdings diese Features sinnvoll erschließen will und nicht auf den - inzwischen erweiterten - mitgelieferten Hyper-V Manager angewiesen sein will, ist auf fremde Management-Tools angewiesen. Manche Editionen von Drittanbietern wie Veeam (Backup) oder 5nine (Administration) sind kostenfrei. Um auf Enterprise-Level zu spielen, wird jedoch Microsofts System Center mit dem Virtual Machine Manager (VMM) nötig, der kostenpflichtig lizenziert werden muss.

Da Windows Server die Rechte zur Ausführung des Betriebssystems in virtuellen Maschinen enthält, diese beim kostenlosen Hyper-V Server aber extra erworben werden müssten, eignet sich das Produkt primär zur Virtualisierung von Desktops oder von Linux.

Hyper-V Server 2016 TP 4 kann nach der Registrierung kostenlos von Microsofts Website heruntergeladen werden.

Microsoft Hyper-V Server - Pro und Contra

Vorteile

• Integration mit Windows-Server-Plattform, dadurch einfache Installation und geläufige Verwaltungsoptionen

• Umfangreiche Features

• Breite Hardwareunterstützung

Nachteile

• Lange Innovations-/Release-Zyklen

Citrix XenServer 6.5

Citrix XenServer blickt auf eine bewegte Historie zurück: Den Opensource Hypervisor Xen in sich tragend, vermarktete ursprünglich die Firma XenServer die Virtualisierungssoftware als kommerzielles Paket mit Management-Tools. Dieses wurde von Citrix einverleibt und in verschiedenen Editionen inklusive einer kostenfreien Basisvariante vermarktet. Citrix hat erst kürzlich den kompletten Software-Stack inklusive der Managementwerkzeuge als Open-Source-Paket an die Community zurückgegeben. Damit ist Citrix XenServer die kommerziell supportete Version des Opensource Hypervisors Xen.

Somit steht das komplette Produkt mit allen Features, die bis 2013 nur käuflich erworben werden konnten, inzwischen gratis zur Verfügung. Die Liste ist lang: XenCenter als zentrale Management-GUI (nur für Windows), Pooling von XenServer-Hosts für zentrales Management, Live Migration und High Availability Features, Site Recovery für DR-Szenarien, Backups auf Basis von VM-Snapshots. Dazu diverse Technologien, die XenServer als Basis für die Citrix-VDI-Lösung XenDesktop optimieren, wie IntelliCache oder die Unterstützung für Host-Pools mit heterogenen Prozessoren. Die neueste Version 6.5 erweitert vor allem die Skalierungsfähigkeiten und setzt auf Release 4.4 des Xen-Hypervisors.

Citrix positioniert XenServer dabei im Microsoft- und VMware-Wettbewerb als Cloud-optimierte Virtualisierungstechnologie durch direkte Integrationsmöglichkeiten mit gängigen Orchestrierungsplattformen wie Apache CloudStack und OpenStack. Hierzu gehören zum einen auch wettbewerbsfähige Skalierungskapazitäten und zum anderen Netzwerktechniken für den Aufbau mandantenfähiger Virtualisierungsumgebungen, die durch VLANs und IPTables entsprechend isoliert und abgesichert werden können.

Damit ist XenServer das einzige System in diesem Vergleich, das ein komplettes Produkt aus Hypervisor und Management auch für größere Umgebungen zur Verfügung stellt, und zwar kostenfrei.

Zahlungswilligen Enterprise-Anwendern stellt Citrix neben kostenpflichtigem Support ebenfalls zwei kommerzielle Versionen (Standard und Enterprise) zur Verfügung, die im Gegensatz zum kostenfreien Paket auch die automatische Installation von Sicherheits-Fixes, Updates und Maintenance-Releases beherrscht. Die Enterprise-Edition verfügt zudem über exklusive Features wie dynamisches Workload-Balancing und vGPU-Support für Nvidia Grid. Anwender können von der kostenlosen Testumgebung auf eine kommerziell supportete Edition nahtlos upgraden.

Citrix XenServer - Pro und Contra

Vorteile

• Leistungsfähiger Hypervisor

• Enterprise-Level-Management-Tools im Paket enthalten

• Einfaches Setup

• Unterstützung vieler Gast-Betriebssysteme

• Open-Source-Software

Nachteile

• Keine Web-GUI

• Partner-Ökosystem kleiner als bei den großen Wettbewerbern

VMware ESXi 6.0

Seit jeher stellt VMware zusätzlich zu seinem Flaggschiffprodukt vSphere, derzeit in Version 6, den eigentlichen Hypervisor ESXi kostenfrei zur Verfügung.

Im Gegensatz zu Vollprodukten, die an ein Betriebssystem für das Management gebunden sind, wie das bei Microsoft Hyper-V und Citrix XenServer der Fall ist, weist der VMware vSphere Hypervisor, so sein offizieller Name, einen extrem kleinen Footprint auf. Er erbt dabei die gesteigerten technischen Fähigkeiten und erweiterten Skalierungskapazitäten seines großen vSphere-Bruders, ist jedoch durch künstliche Limitierungen und lizenzmäßige Einschränkungen geprägt.

So entfällt zwar inzwischen die Obergrenze von 32 GB RAM je Host, die noch in ESXi 5.1 galt, jedoch existiert nach wie vor die Beschränkung des Servers auf zwei Prozessoren und maximal acht vCPUs in einer VM.

Während neue Storage-Features wie Virtual Volumes oder vSAN 6.0 mindestens die Standard Edition voraussetzen oder für eine der kostenpflichtigen Editionen extra erworben werden müssen, profitiert auch ESXi 6.0 Free von der verbesserten Unterstützung für NFS. Diese ist nun kompatibel mit der Version 4.1 des Dateisystems und bietet damit Features wie Kerberos-Authentifizierung und ein effizienteres Dateilocking.

Zudem sind die meisten APIs eingeschränkt, sodass der Einsatz vieler Management-Tools verhindert wird, wie beispielsweise der meisten Host-basierten Backup-Lösungen. Zu den wenigen Ausnahmen, die den kostenlosen Hypervisor von VMware unterstützen, zählt der Trilead Explorer, von dem es ebenfalls eine kostenfreie Edition gibt.

Das kastrierte Management erweist sich als größte Beschränkung des kostenfreien Hypervisors. Setup und Basiskonfiguration gelingen noch sehr einfach über eine Textkonsole. Für alles Weitere wird der vSphere-Client benötigt, der als Werkzeug für das Remote Management dient. Von einem Windows-Rechner aus lässt sich damit der ESXi Host mit VMs bestücken und steuern. Das System bringt nur eine Testlizenz mit, die nach 60 Tagen abläuft. Für den dauerhaften Betrieb wird eine Lizenz benötigt, die zwar kostenlos ist, jedoch einer Registrierung bei VMware bedarf.

Problematisch dabei ist für Anwender des kostenfreien VMware-Hypervisors, dass VMware den Windows-vSphere-Client abgekündigt hat zugunsten des weiterentwickelten vSphere-Webclients. Dieser bedarf jedoch eines lizenzierten (kostenpflichtigen) vCenter-Servers und eignet sich nicht für die Verwaltung des kostenfreien Hypervisors. Zudem weist der alte Client gravierende Einschränkungen auf. So kann er seit ESXi zwar VMs mit Virtual Hardware 11 ausstatten, jedoch keines der Features, die seit Version 5.1 hinzugekommen sind, nutzbar machen.

Abhilfe wird hier demnächst wohl aber der derzeit noch in Entwicklung befindliche Host Client schaffen, der eine Web-Konsole auf Basis von HTML5 mit deutlich verbesserten Verwaltungsoptionen bereitstellen wird.

Somit reduziert sich in der Praxis der VMware Hypervisor, sofern keine kostenpflichtigen Optionen erworben werden sollen, auf eben jenen Verwendungszweck, den der Hersteller offiziell nennt: auf die Evaluierung der Technologie sowie auf den Betrieb von Stand-alone-Servern, die ohne Anspruch an Management-Features auskommen. Hierbei glänzt das System VMware-typisch mit dem breitesten Support für Gast-Betriebssysteme sowie umfassenden, zuzukaufenden Managementwerkzeugen.

VMware ESXi - Pro und Contra

Vorteile:

• Ausgereifter, leistungsfähiger Hypervisor

• Breiteste OS-Unterstützung

• Erweiterungspfad durch umfangreiche Managementoptionen

Nachteile:

• Stark eingeschränkte Admin-Werkzeuge

KVM

Im Fahrwasser von Xen ist KVM als weiterer Open-Source-Hypervisor groß geworden und macht ersterem bereits seit längerem den Titel des führenden quelloffenen Virtualisierungssystems streitig. Die "Kernel-based Virtual Machine" ist als Modul direkt in den Linux-Kernel integriert. Ein separater Hypervisor und eine gesonderte virtuelle "Partition" für den Betrieb virtueller Maschinen sind nicht erforderlich. Der Linux-Kernel selbst stellt unter anderem Scheduling, Memory Management und Treiber zur Verfügung.

Neben den Kernelmodulen benötigt die KVM-Umgebung die Emulationssoftware QEMU. Diese ist für die virtualisierte Bereitstellung von Geräten auf den Gastsystemen zuständig und bietet gleichzeitig die Ablaufumgebung der VMs.

KVM präsentiert sich bereits bei der Installation sehr schlank und einfach: Es sind im Wesentlichen die Kernel-Module zum bestehenden System dazuzuinstallieren sowie Qemu und Management-Tools einzurichten. Damit kann auch ein bereits vorhandener Linux-Server nachträglich zum Virtualisierungssystem aufgerüstet werden.

Auch beim Handling finden sich Linux-Administratoren sofort zurecht: Jeder Gast beziehungsweise jede virtuelle CPU verhalten sich wie ganz gewöhnliche Linux-Prozesse und können so beispielsweise auch über normale Kommandos wie top oder kill kontrolliert und gesteuert werden. Dies gilt auch für die Gerätelandschaft - speziell für Speichergeräte. Da hier die normalen Linux-Treiber genutzt werden, ist eine Umgewöhnung nicht nötig. Zugleich wird damit klar, dass für den Aufbau und den Einsatz von KVM-basierten Umgebungen tiefer gehendes Linux-Know-how unabdingbar ist.

Die Zahl unterstützter Gast-Betriebssysteme ist ansehnlich: Sämtliche wichtigen Windows-Varianten sind dabei, darüber hinaus natürlich Linux, Solaris, BSD, FreeBSD und einige eher exotische wie etwa ReactOS. Dabei ist die Software eindeutig auf den Betrieb (nicht-grafischer) Server-Systeme ausgerichtet.

Beim Management zeigt sich, wie stark die Marktposition des Open-Source-Hypervisors geworden ist. Eine Fülle von Administrationswerkzeugen ist verfügbar, zudem wird KVM in vielen Virtualisierungslösungen und Cloud-Plattformen als Antrieb eingebaut.

So ist KVM in vielen Linux-Distributionen als Sammlung von Paketen bereits mit an Bord. Zum Standard gehören hier zum Beispiel bei Ubuntu der grafische virt-manager sowie die Kommandozeilen-Toolbox virsh. Beide laufen auf Basis des Hypervisor-übergreifenden Schnittstellenpakets libvirt. Remote-Management ist damit möglich, jedoch keine "Orchestrierung" ganzer Pools virtueller Maschinen mit weitergehenden Funktionen wie Failover, High Availability und dergleichen.

Hier springen Drittprojekte sowie Softwarehersteller in die Bresche, typischerweise allesamt aus dem Open Source Lager. Dazu gehören Stand-alone-Tools wie ConVirt (GUI oder Web) und oVirt sowie eine wachsende Liste von Cloud-Frameworks, die den KVM-Hypervisor integrieren, wie Ganeti, Enomaly, openQRM und Eucalyptus.

Aufbauend auf KVM als Virtualisierungs-Engine sind inzwischen verschiedene Komplettlösungen für die Servervirtualisierung am Markt angekommen, allen voran RHEV (Red Hat Virtualization): Das Lösungspaket enthält Komponenten für HA, Scheduling, Migration, Storage- und Energieverwaltung sowie für Monitoring. Auch Univention, Linux-Hersteller aus Bremen, integriert KVM als Hypervisor in seinen UCS Virtual Machine Manager (UVMM), auf Basis seiner Univention-Linux-Distribution. Proxmox VE als Open-Source-Paket bietet eine Out-of-the-Box-Virtualisierungsplattform für KVM und openVZ.

KVM - Pro und Contra

Vorteile:

• Ausgereifter, leistungsfähiger Hypervisor

• Breite OS-Unterstützung

• Viele Managementalternativen

Nachteile:

• Linux-Know-how notwendig

• Leistungsumfang stark von den Management-Tools abhängig

Fazit

Alle vorgestellten Hypervisor-Produkte sind leistungsfähig und ausgereift und eignen sich als Basistechnologie gleichermaßen für den Betrieb virtualisierter Betriebssysteme. Für wen welches System geeignet ist, hängt primär vom Anwendungszweck ab.

Die Tatsache, dass Citrix seinen XenServer komplett kostenfrei abgibt, macht ihn attraktiv, da hier im Gegensatz zu den anderen kommerziellen Wettbewerbern ein vollständiges Managementpaket inbegriffen ist und die Lösung damit auch hohen Ansprüchen genügt.

Hyper-V ist auch in seiner Stand-alone-Ausgabe enorm leistungsfähig und mag, wie auch der VMware-Bruder, in größeren Umgebungen zunächst als Evaluationsplattform dienen, um die Umgebung dann durch Zukauf der Management-Tools zu erweitern.

Für jene mit Linux-Know-how schließlich ist KVM eine äußerst interessante Alternative, da eine Fülle unterschiedlichster Managementpakete verfügbar ist, auf deren Basis sich nahezu alle Anforderungen bis hin zu größten Umgebungen umsetzen lassen und aufgrund der sehr breiten Community- und Industrie-Unterstützung die Zukunftssicherheit gewährleistet sein dürfte. (hal)