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2025/04/16

12. Vergleich von Server-Virtualisierungssoftware

Seit etwa 25 Jahren gibt es Server-Virtualisierungssoftware für x86-Systeme. Anfangs dominierte VMware den Markt überwältigend, aber mittlerweile wird auch Linux KVM weit verbreitet eingesetzt. Besonders KVM-basierte Dienste sind bei virtuellen Maschinen von öffentlichen Cloud-Anbietern (wie Amazon EC2 und OCI Compute) sehr beliebt.

In dieser Kolumne haben wir Oracle Linux KVM als Server-Virtualisierungssoftware bereits mehrfach behandelt. Wir blicken auf die Geschichte der Server-Virtualisierungssoftware zurück und erläutern die aktuellen Optionen sowie wichtige Überlegungen bei der Auswahl.

Entstehung und Entwicklung der Server-Virtualisierungssoftware

Die erste Server-Virtualisierungssoftware für x86-Systeme, VMware Workstation, wurde 1999 veröffentlicht. Im Jahr 2001 erschien VMware ESX Server, die erste Version des heutigen VMware vSphere ESXi.

Schon vor VMware gab es Virtualisierungstechnologien für Großrechner und hochwertige UNIX-Server, um einen Server in mehrere aufzuteilen, doch es war ein Schock, als dies auf kostengünstigen x86-Systemen möglich wurde.

Seitdem hat sich die Server-Virtualisierung durch drastische Verbesserungen der Hardwareleistung und die Weiterentwicklung der Software etabliert. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf die Hardwareverbesserungen und die Geschichte der Virtualisierungssoftware.

Verbesserungen der Hardwareleistung

Der größte Einfluss auf die Verbreitung der Server-Virtualisierung war die Verbesserung der Hardwareleistung. Selbst Low-End-Server sind heute mit CPUs mit etwa vier Kernen ausgestattet, und CPUs mit über 50 Kernen sind keine Seltenheit. Server-Virtualisierung ist unerlässlich, um diese Server effizient zu nutzen.

Die Hardwareleistung hat sich in den letzten 20 Jahren dramatisch verbessert.

  • Multi-Core- und Many-Core-CPUs
  • Erhöhte Anzahl an CPU-Threads durch Hyper-Threading und Simultaneous Multi Threading (SMT)
  • CPU-Virtualisierungsunterstützung durch Technologien wie Intel VT und AMD-V (AMD SVM)
  • Verbreitung von großem Arbeitsspeicher im Bereich von Hunderten Gigabyte bis Terabyte
  • Beschleunigter Datenzugriff durch SSD/NVMe

Entwicklung der Server-Virtualisierungssoftware

Es gibt mittlerweile viele Server-Virtualisierungssoftwareprogramme. Hier stellen wir die wichtigsten bisher erschienenen Programme vor.

Seit dem Aufkommen von VMware
Mit VMware ESX (heute VMware ESXi) wurde eine effiziente Virtualisierung durch Hypervisoren möglich. Es bietet mittlerweile viele Funktionen wie Live-Migration mit vMotion und das leistungsstarke Verwaltungstool vCenter Server.

Auf der VMware-Website sieht man, dass es allein von VMware vSphere viele Editionen mit einer breiten Palette an Funktionen gibt. Zudem wurden viele verwandte Produkte wie vSAN und NSX veröffentlicht.

Xen
Xen war der erste Hypervisor, der unter Linux erschien. Die erste Version wurde 2003 veröffentlicht, und seitdem haben Unternehmen wie Citrix Systems und Oracle Xen-basierte Hypervisoren herausgebracht.

Das von Oracle veröffentlichte Produkt war Oracle VM Server für x86. Oracle VM Server ermöglichte Hard Partitioning, was zuvor in Virtualisierungsumgebungen wie VMware nicht erlaubt war.

Oracle VM Server wird weiterhin genutzt, aber der Premier Support ist bereits abgelaufen, und es wurde angekündigt, dass der Extended Support im Juni 2024 endet. Das Nachfolgeprodukt ist Oracle Linux KVM, das später beschrieben wird.

Linux KVM
KVM (Kernel-based Virtual Machine) wurde 2007 in den Linux-Hauptkernel integriert. Anfangs war es Xen unterlegen (Amazon EC2 basierte zunächst ebenfalls auf Xen). Da es jedoch in den Hauptkernel integriert wurde, gewann es allmählich die Oberhand, und heute ist KVM der führende Linux-Hypervisor.

Viele öffentliche Clouds wie Amazon Web Services, Oracle Cloud Infrastructure und Google Cloud verwenden KVM-basierte Systeme.

KVM ist im Linux-Kernel enthalten und daher in den meisten aktuellen Linux-Distributionen verfügbar.

Oracle Linux ist eine davon, und es gibt kein Produkt namens Oracle Linux KVM. Man kann KVM mit regulärem Oracle Linux nutzen. In Kombination mit dem 2019 veröffentlichten Oracle Linux Virtualization Manager kann man nicht nur eine integrierte Verwaltung erreichen, sondern auch Hard Partitioning ähnlich wie bei Oracle VM Server.

Ein Beispiel für ein auf Virtualisierung spezialisiertes Produkt ist Red Hat Virtualization (ehemals Red Hat Enterprise Virtualization), das 2009 von Red Hat veröffentlicht wurde.
Das Produkt war für virtuelle Umgebungen optimiert und mit Verwaltungstools gebündelt, aber es wurde angekündigt, dass die Wartungsunterstützung 2022 endet, und die längste Extended Life Phase-Unterstützung endet im August 2026.

Red Hat Virtualization ist mittlerweile in die Container-Plattform Red Hat OpenShift integriert und existiert als Funktion namens Red Hat OpenShift Virtualization.

Microsoft Hyper-V
Hyper-V wurde 2008 als eine der Funktionen von Windows Server eingeführt. Anfangs litt es unter unzureichender Leistung und einer geringen Anzahl unterstützter Gast-Betriebssysteme, aber mittlerweile bildet es die Grundlage für Azure. Einige Editionen von Windows 8 und später haben auch Client Hyper-V, aber dieser Artikel konzentriert sich auf Windows Server Hyper-V.

Weitere Optionen

Bisher haben wir die wichtigsten Hypervisoren vorgestellt, aber in den letzten Jahren wurden auch andere Server-Virtualisierungstechnologien genutzt. Wir stellen hier einige davon vor. Da sie sich jedoch von den bisher erklärten Hypervisoren unterscheiden, werden sie im nächsten Kapitel nicht verglichen.

Dieses Produkt wird als Nutanix klassifiziert
Hyperkonvergente Infrastruktur (HCI). Es ist ein Produkt, das alle für die Server-Virtualisierung erforderlichen Funktionen kombiniert und Server, Speicher, Netzwerke und Software umfasst. Es ist vorkonfiguriert, sodass es schnell aufgebaut werden kann, und wird von einem einzigen Anbieter bereitgestellt, was Komplexität und Betriebskosten reduziert.

Als Hypervisor kann standardmäßig der Linux KVM-basierte Nutanix AVH verwendet werden, aber auch externe Hypervisoren wie ESXi sind nutzbar.

Die Nachteile sind, dass es schwierig ist, mit der gewünschten Anzahl an CPU-Kernen zu konfigurieren, da die Serverkonfiguration begrenzt ist, und dass es Einschränkungen bei der I/O-Leistung gibt, da es sich um softwarebasierten Speicher handelt. Nutanix kann jedoch auch externen Speicher verwenden.

OpenStack
OpenStack ist eine Software zum Aufbau von Cloud-Computing-Umgebungen. Sie wird hauptsächlich in privaten Cloud-Umgebungen verwendet und umfasst virtuelle Maschinen, Speicher, Netzwerke, Verwaltungstools usw. Es unterstützt Hypervisoren wie KVM, ESXi und Hyper-V.

Anfangs wurde erwartet, dass es eine kostengünstige virtuelle Umgebung sein würde, aber aufgrund der komplexen Struktur, Schwierigkeiten beim Aufbau und Betrieb, einem kurzen sechsmonatigen Veröffentlichungszyklus und einer begrenzten Wartungszeit wird es heute als Infrastruktur einiger Technologieunternehmen und öffentlicher Cloud-Anbieter genutzt.

OpenStack wird auch als Distribution veröffentlicht, wie z. B. die Red Hat OpenStack Platform.

Tabelle 01: Kompatibilitätstabelle von OpenStack und öffentlichen Cloud-Komponenten

OpenStack AWS OCI
Compute Nova EC2 Compute
Netzwerk Neutron VPC VCN
Block Storage Cinder EBS Block Volume
Object Storage Swift S3 Object Storage
Betriebsverwaltungstools Horizon Management Console OCI Console

Container
Mit Docker, das 2013 erschien, wurde Kubernetes um 2018 zum Standard als Container-Infrastruktur-Orchestrator. Server-Virtualisierung mit Containern hat eine höhere Konsolidierungskraft, ist schneller und leichter als Hypervisoren. Es ist auch mit DevOps kompatibel, was von fortschrittlichen Anwendungsingenieuren geschätzt wird.

Die Nutzung in lokalen Produktionsumgebungen ist jedoch aus folgenden Gründen begrenzt, insbesondere bei bestehenden Anwendungen.

  1. Der Kubernetes-Veröffentlichungszyklus ist schnell (eine Version wird neun Monate unterstützt), und Kubernetes selbst sowie das Ökosystem entwickeln sich rasant weiter, was das Mitkommen erschwert.
  2. Die Fehlersuche ist schwieriger als bei virtuellen Maschinen.
  3. Bestehende Anwendungen müssen angepasst werden, da der Mechanismus anders ist als bei virtuellen Maschinen.

Problem 1 kann durch die Nutzung verwalteter Dienste in der öffentlichen Cloud gemildert werden, dies ist jedoch lokal nicht verfügbar.

Vergleich von Server-Virtualisierungssoftware

Bisher haben wir mehrere Server-Virtualisierungsmethoden vorgestellt. Diesmal vergleichen wir die folgenden drei Produkte als lokale Hypervisoren.

  • VMware vSphere
  • Microsoft Hyper-V
  • Oracle Linux KVM

Vor zehn Jahren war VMware überwältigend überlegen. Seitdem haben die Verbreitung öffentlicher Clouds und die Nutzung von Linux KVM durch viele Cloud-Anbieter erhebliche Verbesserungen gebracht, und heute gibt es keinen Unterschied in grundlegenden Funktionen wie Funktionalität, Leistung und Stabilität (Azure verwendet Hyper-V). Einige Umfragen zeigen sogar, dass KVM in Bezug auf Skalierbarkeit überlegen ist.

Zum Beispiel besteht das AWS Nitro System, das die Grundlage von Amazon EC2 bildet, aus Hardware mit einem dedizierten SoC (System on a Chip) und einem KVM-basierten Hypervisor.

In diesem Softwarevergleich blicken wir zurück und vergleichen die Übersichten sowie die Kosten- und Betriebsaspekte, bei denen Unterschiede auftreten.

Vergleich der Übersicht

Die folgende Tabelle zeigt die grundlegende Übersicht und die Hauptfunktionen jedes Hypervisors. Es gibt detailliertere Vergleichstabellen, aber die Unterschiede sind gering, daher belassen wir es bei diesem Niveau. Bitte betrachten Sie diese Tabelle, um einen Überblick über jeden Hypervisor zu bekommen.

Tabelle 02: Hypervisor-Vergleich (Grundlagen)

*1: Dies zeigt nur an, dass der Hypervisor die Funktion hat, aber es kann je nach Host- und Gast-Einstellungen nicht funktionieren.

Kostenvergleich

Der größte Unterschied liegt in den Lizenz- und Supportkosten. VMware und Hyper-V haben komplizierte Preismodelle, und einige Teile sind nicht öffentlich zugänglich, daher nenne ich keine genauen Preise. Wenn Sie jedoch jemals Angebote für diese eingeholt haben, wissen Sie, dass Oracle Linux KVM überwältigend günstiger ist. Wenn Sie Oracle-Produkte nutzen, ist es als Hard Partitioning zertifiziert, sodass Sie Ihre Oracle-Lizenzkosten erheblich senken können.

Tabelle 03: Hypervisor-Vergleich (Kosten)

Vergleich der Betriebsaspekte

Im Gegensatz zu den Kosten ist Oracle Linux KVM im Betrieb unterlegen. Selbst wenn der Server Ihres bevorzugten Anbieters nicht offiziell unterstützt wird, können Sie das Supportproblem durch die Nutzung von Oracles Oracle x86 Server lösen. Das Problem ist der Mangel an Drittanbieter-Tools wie Backups und Ingenieuren mit dem nötigen Know-how.

Tabelle 04: Vergleich der Hypervisoren (Betrieb)

Zusammenfassung

Da die Unterschiede in grundlegenden Funktionen, Leistung und Stabilität geringer geworden sind, sind die wichtigen Vergleichspunkte „Kosten“ und „Betrieb“. Wenn Sie ein großes Budget haben und sicher betreiben möchten, ist VMware eine starke Wahl. Wenn Sie viele Windows-Server verwenden, sollte Hyper-V eine hohe Kompatibilität bieten.

Oracle Linux KVM ist attraktiv für diejenigen, die sich um die Kosten sorgen. Es ist lizenzfrei, und der Support ist günstig. Besonders bei der Nutzung von Oracle-Produkten wird der Preisunterschied zu anderen Anbietern durch Hard Partitioning noch deutlicher. Die verbleibende Sorge ist der Betriebsaspekt. Ob dies durch Schulung interner Ingenieure oder durch einen guten Partner gelöst wird, hängt von der Unternehmenspolitik und den Gegebenheiten ab.

Zum Abschluss möchte ich ein Vergleichsdokument von Oracle zwischen KVM und VMware vSphere vorstellen.