Ein Hypervisor ist Software, die virtuelle Maschinen erstellt und verwaltet. Er teilt physische Hardware zwischen mehreren Betriebssystemen auf.

Grundkonzept

Ohne Virtualisierung:
┌────────────────────┐
│ Betriebssystem     │
├────────────────────┤
│ Hardware           │
└────────────────────┘

Mit Virtualisierung:
┌─────────┬─────────┬─────────┐
│  VM 1   │  VM 2   │  VM 3   │
│ Ubuntu  │ Windows │ Debian  │
├─────────┴─────────┴─────────┤
│        Hypervisor           │
├─────────────────────────────┤
│        Hardware             │
└─────────────────────────────┘

Hypervisor-Typen

Typ-1 (Bare-Metal)

Läuft direkt auf der Hardware ohne darunterliegendes Betriebssystem.

┌─────────────────────┐
│ Virtuelle Maschinen │
├─────────────────────┤
│ Typ-1 Hypervisor    │  ← Direkt auf Hardware
├─────────────────────┤
│ Hardware            │
└─────────────────────┘

Beispiele:

  • VMware ESXi
  • Microsoft Hyper-V (Server)
  • Proxmox VE
  • KVM (mit Linux als Host)
  • Citrix XenServer

Vorteile:

  • Beste Performance
  • Direkte Hardware-Kontrolle
  • Für Produktivumgebungen

Typ-2 (Hosted)

Läuft als Anwendung auf einem Betriebssystem.

┌─────────────────────┐
│ Virtuelle Maschinen │
├─────────────────────┤
│ Typ-2 Hypervisor    │  ← Anwendung
├─────────────────────┤
│ Host-Betriebssystem │
├─────────────────────┤
│ Hardware            │
└─────────────────────┘

Beispiele:

  • VirtualBox
  • VMware Workstation/Fusion
  • Parallels Desktop
  • QEMU (ohne KVM)

Vorteile:

  • Einfache Installation
  • Für Entwicklung und Tests
  • Auf Desktop-Systemen

Vergleich Typ-1 vs. Typ-2

| Eigenschaft | Typ-1 | Typ-2 | |-------------|-------|-------| | Performance | Hoch | Geringer | | Overhead | Minimal | Höher | | Installation | Eigenes System | Anwendung | | Nutzung | Server/Produktion | Desktop/Entwicklung | | Beispiel | VMware ESXi | VirtualBox |

KVM (Kernel-based Virtual Machine)

KVM ist in den Linux-Kernel integriert und macht Linux selbst zum Typ-1 Hypervisor.

Architektur

┌─────────────────────┐
│        VMs          │
│    (QEMU/KVM)       │
├─────────────────────┤
│ Linux-Kernel + KVM  │
├─────────────────────┤
│     Hardware        │
└─────────────────────┘

Vorteile

  • Kostenlos: Open Source
  • Performance: Native Hardware-Virtualisierung
  • Integriert: Teil des Linux-Kernels
  • Flexibel: Unterstützt viele Gast-OS
  • Sicherheit: SELinux/AppArmor-Integration

KVM prüfen

# CPU-Unterstützung prüfen
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

# KVM-Module laden
modprobe kvm
modprobe kvm_intel  # oder kvm_amd

# Status prüfen
lsmod | grep kvm

VM erstellen mit virt-install

# Installation
apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system virtinst

# VM erstellen
virt-install \
  --name ubuntu-vm \
  --ram 2048 \
  --vcpus 2 \
  --disk size=20 \
  --os-variant ubuntu22.04 \
  --cdrom ubuntu-22.04.iso

Verwaltung mit virsh

# VMs auflisten
virsh list --all

# VM starten
virsh start vm-name

# VM stoppen
virsh shutdown vm-name

# VM-Konsole
virsh console vm-name

VMware ESXi

Enterprise-Hypervisor für Rechenzentren.

Architektur

┌─────────────────────┐
│ vCenter (optional)  │ ← Zentrale Verwaltung
├─────────────────────┤
│ VMware ESXi         │ ← Typ-1 Hypervisor
├─────────────────────┤
│ Hardware            │
└─────────────────────┘

Versionen

| Version | Beschreibung | |---------|--------------| | ESXi Free | Kostenlos, eingeschränkt | | vSphere Standard | Für einzelne Server | | vSphere Enterprise | Voller Funktionsumfang |

Vorteile

  • Bewährt: Marktführer bei Enterprise
  • Features: vMotion, HA, DRS
  • Support: Professioneller Herstellersupport
  • Ökosystem: Viele Integrationen

Nachteile

  • Kosten: Lizenzgebühren hoch
  • Proprietär: Nicht Open Source
  • Abhängigkeit: Vendor Lock-in

Microsoft Hyper-V

In Windows Server integrierter Hypervisor.

Architektur

Windows Server mit Hyper-V:
┌─────────────────────┐
│  VMs    │ Parent OS │
├─────────┴───────────┤
│      Hyper-V        │
├─────────────────────┤
│      Hardware       │
└─────────────────────┘

Versionen

| Version | Beschreibung | |---------|--------------| | Hyper-V Server | Kostenlos, nur Hypervisor | | Hyper-V (Windows Server) | In Lizenz enthalten | | Hyper-V (Windows 10/11 Pro) | Für Entwicklung |

Vorteile

  • Integration: Nahtlos mit Windows
  • Active Directory: AD-Integration
  • PowerShell: Vollständig automatisierbar
  • Kosten: In Windows Server enthalten

Nachteile

  • Windows-zentriert: Linux-VMs mit Einschränkungen
  • GUI-abhängig: Management oft über GUI
  • Ressourcen: Windows Server als Basis benötigt Ressourcen

Proxmox VE

Open-Source-Plattform basierend auf KVM und LXC.

Architektur

┌─────────────────────┐
│   Web-Oberfläche    │
├─────────────────────┤
│ KVM-VMs │ LXC-CT    │
├─────────┴───────────┤
│ Proxmox VE (Debian) │
├─────────────────────┤
│      Hardware       │
└─────────────────────┘

Vorteile

  • Kostenlos: Open Source
  • Web-UI: Einfache Verwaltung
  • KVM + LXC: VMs und Container
  • Cluster: Hochverfügbarkeit möglich
  • ZFS: Integrierte Speicherlösung

Nachteile

  • Support: Nur mit Subscription
  • Enterprise-Features: Teilweise kostenpflichtig
  • Lernkurve: Komplexer als einfache Lösungen

Vergleich der Hypervisoren

| Feature | KVM | VMware ESXi | Hyper-V | Proxmox | |---------|-----|-------------|---------|---------| | Kosten | Frei | $$$ | In Lizenz | Frei | | Performance | Sehr gut | Sehr gut | Gut | Sehr gut | | Web-UI | Optional | Ja | Nein | Ja | | Clustering | Ja | Ja | Ja | Ja | | Container | Mit Docker | Nein | Nein | LXC | | Live-Migration | Ja | Ja | Ja | Ja |

Hardware-Anforderungen

CPU-Virtualisierung

Intel: VT-x (VMX)
AMD: AMD-V (SVM)

Im BIOS/UEFI aktivieren!

Prüfen:

# Linux
grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

# Flags vorhanden = Unterstützung aktiv

Empfohlene Hardware

Minimum:
- CPU mit VT-x/AMD-V
- 8 GB RAM
- SSD für Performance

Empfohlen:
- Multi-Core CPU (8+ Kerne)
- 32+ GB RAM (ECC empfohlen)
- NVMe SSDs
- Dedizierte Netzwerkkarten

Anwendungsfälle

Homelab / Lernen

→ Proxmox VE oder KVM
  Kostenlos, Web-UI, gut dokumentiert

Entwicklungsumgebung

→ VirtualBox oder VMware Workstation
  Einfach auf Desktop installierbar

Kleiner Server

→ Proxmox VE oder KVM direkt
  Kostenlos, ausreichend Features

Unternehmen mit Windows-Fokus

→ Hyper-V
  Integriert, keine Zusatzkosten

Enterprise-Rechenzentrum

→ VMware vSphere
  Bewährt, Support, Features

Fazit

Hypervisoren sind die Grundlage moderner IT-Infrastruktur. KVM und Proxmox bieten eine kostenlose, leistungsfähige Lösung für Linux-basierte Umgebungen. VMware bleibt der Enterprise-Standard, während Hyper-V in Windows-Umgebungen überzeugt. Für Einsteiger empfehle ich Proxmox VE: kostenlos, einfache Web-Oberfläche und professionelle Features.