Balkanisierung prägt die Server-Virtualisierung

Virtualisierung gehört derzeit zu den großen Themen der IT, Gartner sieht darin den Trend mit den größten Auswirkungen bis in das Jahr 2012. Im Vordergrund steht dabei die Konsolidierung von x86/x64-Servern, die den Wildwuchs an Rechnern zügeln und zu einer effizienteren Nutzung der Hardwareressourcen führen soll. Daneben nehmen neue Desktop-Konzepte Gestalt an, bei denen nicht nur die Virtualisierung der Client-Hardware eine Rolle spielt, sondern bei der die vollständige Auftrennung aller Schichten des monolithischen Arbeitsplatzrechners auf der Tagesordnung steht.

Die meisten Aktivitäten drehen sich derzeit um die Server-Virtualisierung, sowohl von Seiten der Industrie als auch der Anwender. Die Analysten von Saugatuck gehen davon aus, dass sich der Anteil der virtualisierten Infrastruktur (ohne Desktops) von fünf Prozent im Jahr 2007 auf über 30 Prozent im Jahr 2010 steigen wird.

Neue Anbieter drängen in den Markt

Dem steigenden Interesse der Unternehmen an Server-Virtualisierung steht ein sich rasch verändernder Markt gegenüber. Während dieses Segment bis vor ein oder zwei Jahren fast vollständig im Besitz des Pioniers VMware war, formt sich eine zunehmend starke Konkurrenz. Sie erweitert nicht nur die Auswahl an Produkten, sondern treibt auch die Preise nach unten.

Während der ersten Phase galt die Basissoftware zur Einrichtung von virtuellen Maschinen auf physikalischen Server als besondere Errungenschaft und bescherte dem Vorreiter VMware hohe Gewinnspannen. Die heute gängigen Ausführungen dieser Abstraktionsschicht setzen direkt auf die Hardware auf und erzeugen gegeneinander abgeschottete virtuelle Rechner. Mit dieser als "Hypervisor Typ 1" bezeichneten Software lässt sich jedoch mittlerweile kaum noch ein Geschäft machen. Entscheidend dafür war neben der Existenz der Open-Source- Implementierung Xen vor allem der Markteintritt Microsofts.

Auch wenn die Basissoftware zu Virtualisierung von Server-Hardware bereits als Commodity gehandelt wird, existieren derzeit noch erhebliche Entwicklungsunterschiede. Der vorschnelle Vergleich von VMware mit Netscape durch Oracles lautstarken CEO Larry Ellison übersieht, dass etwa Microsoft mit Hyper-V derzeit gegenüber VMware ESX einen erheblichen Entwicklungsrückstand aufweist oder dass Sun mit seinem quelloffenen xVM nach mehreren Verzögerungen erst auf den Markt kommen muss.

Hypervisor bestimmt die Plattformentscheidung

Die absehbare ökonomische Entwertung des Hypervisors bedeutet indes nicht, dass den betreffenden Anbietern die Geschäftgrundlage entzogen wird. Vielmehr verlagert sich deren Schwerpunkt in das Management virtueller Umgebungen, wobei die ehrgeizigsten Vorhaben darauf hinauslaufen, dass sie die kompletten Ressourcen eines Rechenzentrums verwalten und dynamisch zwischen Anwendungen mit ihren wechselnden Anforderungen verschieben. In diese Kategorie fällt etwa das von VMware angekündigte VDC-OS, das die Backend-Systeme der Unternehmens-IT in eine "interne Cloud" verwandeln soll. Diese könnte bei Bedarfsspitzen automatisch auch externe Ressourcen aus dem Internet integrieren.

Solche Visionen würden derzeit jedoch daran scheitern, dass ausgerechnet die in ihrer Bedeutung klein geredete Basistechnik erhebliche Hürden zwischen den Systemen verschiedener Anbieter errichtet. Alleine die proprietären Formate für die Systemabbilder erfordern eine Konvertierung von Images, wenn sie zwischen Hypervisor unterschiedlicher Herkunft umgezogen werden sollen.

Das von der Distributed Management Task Force (DMTF) entwickelte Open Virtualization Format (OVF) leistet einen Beitrag zur einfacheren Migration. Es beschreibt die Konfiguration für virtuelle Maschinen, wie etwa der benötigte Arbeitsspeicher oder erforderliche virtuelle Festplatten. Es ersetzt aber nicht proprietäre Disk-Formate wie .vmdk (VMware) oder .vhd (Microsoft). Mehrere führende Anbieter stellen dafür bereits Import- und Exportroutinen zur Verfügung.

Offenheit nur in eine Richtung

Die von den meisten Herstellern mitgelieferten Konvertierungstools beschränken sich häufig nur auf den Import einiger Formate. Falls dies nicht ausreicht, müssen Anwender auf Werkzeuge von Drittanbietern zurückgreifen. Das Verschieben von virtuellen Maschinen zwischen Plattformen verschiedener Hersteller während des laufenden Betriebs bleibt unter diesen Bedingungen Zukunftsmusik.

Eine heterogene virtuelle Umgebung verlangt auch nach Management-Werkzeugen, die Systeme herstellerübergreifend verwalten können und nach Möglichkeit nicht auf virtuelle Server beschränkt sind, sondern auch physikalische Rechner einbeziehen. Jene Anbieter, die Software für virtuelle Infrastrukturen entwickeln, richten ihre Administrationswerkzeuge in der Regel auf ihre eigenen Plattformen aus und berücksichtigen höchstens einzelne Konkurrenzsysteme. Angesichts von immer neuen komplexen Funktionen wie das Lifecycle-Management von virtuellen Maschinen, Hochverfügbarkeit, Integration mit Speicherlösungen, Patch-Management oder Hotplugging von Datenträgern und RAM dürften übergreifende Tools noch schwieriger zu entwickeln sein.

Schließlich bereitet nicht nur die geringe Interoperabilität zwischen den Systemen verschiedener Hersteller Probleme, sondern das Portfolio einiger Anbieter kann Anwender durch die Festlegung auf bestimmte Hardware oder Betriebssysteme einschränken. Das gilt etwa für das mächtige "Virtual Server Environment" von HP, das an die hauseigenen "Integrity"- und "HP 9000" Server gebunden ist. Redhat wendet sich nach dem Kauf von Qumranet zukünftig von Xen ab und setzt mit KVM auf Virtualisierungsfunktionen im Linux-Kern. Anwender, die Server auf Basis von RHEL und Xen virtualisieren, müssen sich auf diesen Kurswechsel des Herstellers einrichten. Schließlich erschweren die Inkonsistenzen zwischen den Produkten einiger Anbieter zusätzlich die Server-Virtualisierung.

VMware verteidigt seine Marktposition

Vergleichsweise einfach stellt sich die Situation bei VMware dar, obwohl dort zwei Ausführungen des Hypervisors vom Typ 1 (ESX und ESXi) und eine vom Typ 2 (VMware Server 2.0) existieren. Letzterer ist kostenlos zu haben und benötigt ein Hostbetriebssystem, das neben Windows auch Linux sein kann. Die beiden ESX-Varianten liegen in der Version 3.5 vor und sind Vollvirtualiserer, das heißt, sie übernehmen die gesamte Steuerung der Hardware und benötigen im Gegensatz zu Hyper-V und Xen kein Service-Betriebssystem, über das die Ein- und Ausgabeoperationen laufen. Die Evangelisten beider Seiten liefern sich regelmäßige Glaubenskriege über die tatsächlichen oder vermeintlichen Vor- und Nachteile der beiden Ansätze.

Bei ESXi handelt es sich um die leichtgewichtige Variante von ESX, aus dem ein als Konsolenbetriebssystem fungierendes Linux entfernt wurde. ESXi eignet sich mit einem Platzbedarf von 32 MB besonders, um in Server-Hardware eingebettet zu werden. VMware hat zu diesem Zweck Abkommen mit mehreren Herstellern geschlossen. Darüber hinaus ist ESXi für Anwender kostenlos verfügbar.

Die Featurevergleiche zwischen ESX und ESXi sind in der Regel verwirrend, weil bei der kleinen Ausgabe die Managementfunktionen auf externe Tools verschoben wurden. Setzt man nur die kostenlose Standalone-Ausführung ein, dann mangelt es tatsächlich an Werkzeugen zur Systemverwaltung, die auch die fortgeschrittenen Funktionen steuern können. Unter der Obhut des kostenpflichtigen "Virtual Infrastructure Enterprise" bieten beide aber die gleichen Möglichkeiten. Deshalb gehen Marktbeobachter davon aus, dass dem schlanken ESXi die Zukunft gehört.

ESX und ESXi laufen sowohl auf 32- als auch 64-Bit-Hardware, wobei 64-Bit-Gäste nur auf ebensolcher Hardware unterstützt werden. Die kommende Version 4 wird indes nur noch auf 64-Bit-Maschinen einsetzbar sein. Der Hypervisor von VMware gilt auch im Vergleich zu Hyper-V 2008 R2 als das fortgeschrittenere und funktionsreichere Produkt, auch wenn der Wert von Funktionen wie Memory Overcommit, Memory Page Sharing, Memory Ballooning und eine eigenes verteiltes Dateisystem (VMFS) von den Konkurrenten heruntergespielt wird.

Als Dreh- und Angelpunkt in der Verwaltung von VMware-Installationen dient "Virtual Center" (neuerdings "vCenter"). Dieses mächtige Werkzeug erlaubt zwar die umfassende Administration einer virtuellen Infrastruktur mit Hunderten Servern, aber nur auf Basis von ESX beziehungsweise ESXi. Das Tool beherrscht auch die Konvertierung von Fremdformaten, darunter von Microsofts Virtual PC und Virtual Server, Acronis True Image, Symantec Backup Exec, Norton Ghost oder OVF. Die Umwandlung klappt jedoch nur in eine Richtung, nämlich zu VMware. Dies gilt auch für die Standalone-Ausführung "VMware Converter".

Microsoft bindet Virtualisierung an Windows

Als Bestandteil von Windows Server 2008 liefert Microsoft die erste Version von Hyper-V aus, einen Hypervisor vom Typ 1. Neben der mit Windows ausgelieferten Variante des Hypervisors existiert noch eine Standalone-Ausführung namens "Hyper-V Server 2008", die Microsoft kostenlos abgibt.

Hyper-V fehlen in der aktuellen Ausführung noch einige wesentliche Features, darunter das Verschieben von laufenden virtuellen Maschinen auf andere physikalische Server oder das Hinzufügen und Entfernen von virtuellen Festplatten (VHD) zur Laufzeit. Diese sollen in der kommenden Version nachgereicht werden, wobei das Hot-Plugging von virtuellem RAM entgegen ersten Ankündigungen vermutlich nicht unterstützt wird. Hyper-V 2.0 wird 2010 mit Windows Server 2008 R2 auf den Markt kommen, es liegt derzeit in einer Betaversion vor.

Die Bündelung der Virtualisierungssoftware mit Windows sowie die zusätzlichen eigenständigen Ausführungen machen die Lage für Anwender kompliziert. So bleiben die fortgeschrittenen Features der nächsten Hyper-V-Version den Anwendern von Windows Server 2008 R2 vorbehalten. Wenn Anwender von Hyper-V 1.0 etwa in den Genuss von Live Migration kommen wollen, dann müssen sie nicht nur den Hypervisor, sondern auch das Betriebssystem aktualisieren. Außerdem sorgen die Lizenzbedingungen dafür, dass die kostenlose Standalone-Ausführung von Hyper-V nur in Frage kommt, um ältere Windows-Versionen als Gastsysteme zu betreiben. Ein Update von dieser Gratisvariante auf jene, die mit Windows Server 2008 ausgeliefert wird, ist nicht möglich. Schließlich hält Microsoft noch den ebenfalls kostenlosen Typ-2-Hypervisor "Virtual Server 2005" bereit, um 32-Bit-Server zu virtualisieren, da Hyper-V nur auf 64-Bit-Hardware läuft.

Zum mächtigsten Tool zur Verwaltung virtueller Microsoft-Umgebungen avancierte der "System Center Virtual Machine Manager", der in der Version 2008 neben VMs unter Hyper-V und Virtual Server auch solche auf Basis von VMware verwalten kann. Diese Öffnung gegenüber dem Marktführer erklärt sich vor allem damit, dass Microsoft seine eigene Virtualisierungssoftware erst relativ spät herausbrachte und nun in vielen Unternehmen auf VMware-Installationen stößt. Aufgrund der beschränkten Interoperabilität der beiden Plattformen müssten potenzielle Kunden ihre VMware-Investitionen über Bord werfen, um zu Microsoft zu wechseln. Mit VMM 2008 können sie beide Systeme parallel betreiben, allerdings nur in Zusammenspiel mit einer kompletten "Virtual Infrastructure".

Citrix als Microsoft-Verbündeter

Zu den neuen Konkurrenten von VMware, der ebenfalls den Preisdruck auf die Basissoftware erhöht, gehört Citrix seit der Übernahme von Xensource vor eineinhalb Jahren. Dazu trägt nicht nur die Open-Source-Variante von Xen bei, sondern auch eine kostenlose Ausführung des kommerziellen Produkts unter dem Namen "XenServer Express". Wie seine Pendants von Microsoft und VMware verzichtet die Einsteigervariante auf eine Reihe von Enterprise-Features, darunter das Verschieben con VMs während des laufenden Betriebs ("XenMotion"), Unterstützung für Shared Storage (SAN) sowie Hochverfügbarkeit.

Die Vollversionen "Enterprise" und "Platinum" von XenServer sind ähnlich leistungsfähig wie das Flaggschiffprodukt von VMware. Hinsichtlich der Architektur gleicht die Software Hyper-V, weil Microsoft seinen Hypervisor in enger Zusammenarbeit mit Xensource entwickelt hat. Als Service-Betriebssystem, über das die Ein- und Ausgabeoperationen der Gastsysteme laufen, setzt Citrix jedoch Linux ein. Entsprechend ist XenServer gegenüber Linux-Gästen wesentlich offener als Hyper-V, das in der ersten Ausführung ausschließlich Novells "SUSE Linux Enterprise Server" unterstützt und dieses bei der Administration gegenüber Windows benachteiligt.

Angesichts des Kooperationsabkommens zwischen Microsoft und Citrix ist eine solche Arbeitsteilung durchaus beabsichtigt. Ähnlich wie der "Presentation Server" (neuerdings "XenApp") seit Jahren die Terminaldienste von Windows erweitert, bieten XenServer und XenDesktop fortgeschrittene Virtualisierungsfunktionen für die Microsoft-Welt. Allerdings konzentriert sich Citrix aufgrund seiner Ausrichtung auf "Application Delivery" stärker auf die Desktop-Virtualisierung, so dass nicht absehbar ist, ob das Unternehmen tatsächlich ein führender Anbieter bei Server-Virtualisierung wird - auch wenn es die technischen Voraussetzungen dafür mitbringt.

Die von beiden Unternehmen geplanten Verwaltungs- und Migrationswerkzeuge sollen einen möglichst reibungslosen Parallelbetrieb der Systeme ermöglichen. Derzeit kann Microsofts Virtual Machine Manager 2008 zwar VMware-Server mitverwalten, die Unterstützung für XenServer soll erst in einer späteren Version nachgeliefert werden. Citrix möchte seinerseits im Lauf dieses Quartals die "Essentials for Hyper-V" auf den Markt bringen, die voraussichtlich einige XenServer-Features für Hyper-V nachrüsten, beispielsweise Live Migration. In Bezug auf die Format für virtuelle Festplatten marschieren beide Hersteller bereits im Gleichschritt, seit der XenServer VHD-Images unterstützt.

Sun xVM ist offen und spät

Neben den drei meistgenannten Playern VMware, Citrix und Microsoft versuchen eine Reihe anderer Hersteller, auf Basis des quelloffenen Xen eine eigene Infrastruktur für die Virtualisierung der Server-Hardware zu entwickeln. Dazu zählen neben kleineren Anbietern wie Virtual Iron auch IT-Größen wie Sun.

Die Unix-Company verfolgt weitgehende Ambitionen, indem sie komplette Lösungen von der Hardware (Server, Speicher und Netzkomponenten) über das Betriebssystem bis zur Virtualisierungssoftware anbieten möchte. Die Fertigstellung der zentralen Bausteine, des Hypervisors "xVM Server" und des dazugehörige Management-Tool "Ops Center 2.0" verzögerten sich mittlerweile um mehr als ein Jahr. Während Letzteres nun Ende Januar freigegeben wurde, harrt die Basissoftware weiter ihrer Fertigstellung. Sun ist daher gezwungen, seine Hardware zusammen mit ESXi oder Hyper-V auszuliefern und seine Lösung zur Desktop-Virtualisierung "Sun VDI 3.0" auf Grundlage des Typ-2-Hypervisors "VirtualBox" anzubieten.

Im Gegensatz zu den führenden Herstellern von Virtualisierungssoftware setzt Sun stärker auf Open Source. Es beteiligt sich nicht nur an der Weiterentwicklung von Xen, sondern gibt die meisten eigenen Erweiterungen, die Teil des xVM Server sind, als freie Software frei. Auch Ops Center und VDI sollten laut einer Ankündigung von Sun in quelloffenen Ausführungen erscheinen. Derzeit stehen sie aber nur als kostenpflichtige und geschlossene Software zur Verfügung, auf openxvm.org findet sich kein Hinweis auf eines der beiden Produkte. VirtualBox, das mit der Übernahme der Innotek GmbH zu Sun gelangte, unterliegt ebenfalls der GNU General Public License (GPL).

Auch technisch betrachtet beschreitet Sun mit xVM und Ops Center interessante Wege. Der Hypervisor nutzt als Servicebetriebssystem in Dom0 nicht wie bei Xen üblich Linux, sondern Solaris. Auf diese Weise gelangen einige Enterprise-Features in die Virtualisierungssoftware, beispielsweise Selbstheilungsfunktionen ("Predictive Self Healing"), die Gastsysteme von diversen Hardwaredefekten abschirmen können. Außerdem können Gäste, inklusive Windows und Linux, transparent auf das ZFS-Dateisystem zugreifen und so dessen Snapshot-, Backup- und Verschlüsselungsoptionen nutzen.

Bei virtuellen Festplatten verzichtet Sun auf die Entwicklung eines eigenen Formats und möchte VHD sowie VMDK unterstützen. Images für virtuelle Maschinen sollen laut Steve Wilson, Vice President für xVM, von Hyper-V oder ESX direkt übernehmen und starten lassen.

Neben der Virtualisierung der Server-Hardware bietet Sun seit Solaris 10 auch eine solche des Betriebsystems an. "Solaris Container" erlaubt die Partitionierung des Systems in voneinander getrennte virtuelle Maschinen. Ähnlich wie bei Parallels, das eine derartige Technik für Windows und Linux anbietet, hat dieser Ansatz zwar den Vorteil, dass die Virtualisierungsschicht relativ wenige Ressourcen beansprucht, dafür kann als Gäste nur weitere Instanzen des Host-Betriebssystems in Frage. Aufgrund dieser Merkmale setzen vor allem Hosting-Unternehmen auf diese Virtualisierungsvariante.

Oracle virtualisiert seine Welt

Oracle stellte vor rund einem Jahr seine eigene Virtualisierungslösung namens "VM" vor, die ebenfalls auf Xen basiert. Der kalifornische Softwareanbieter ist seit Ende 2008 Mitglied bei Xen.org und beteiligt sich an der Weiterentwicklung des freien Hypervisors. Oracle VM kann kostenlos von der Website des Herstellers heruntergeladen werden, der Support ist jedoch kostenpflichtig. Die Software umfasst neben Xen ein eigenes Administrations-Tool, das jedoch nicht als Open Source verfügbar ist. Es bietet dem Systemverwalter eine Browser-basierende Oberfläche und setzt zwingend eine Oracle Datenbank voraus (wobei auch die kostenlose "Express Edition" unterstützt wird).

Der Softwarekonzern führt mit dem Einstieg in Virtualisierungstechnik einen Kurs fort, den er mit seinen Investitionen in Grid- und Middlewaresysteme schon länger beschreitet. Sie bilden zunehmend die Basis für die hauseigenen Anwendungen und die Datenbank. Bereits im Rahmen seiner Scale-out-Strategie verfolgte Oracle mit Cluster- und Grid-Technik das Ziel, vernetzte Server zu Pools zusammenzuschalten und ihre Ressourcen flexibel an Anwendungen zuzuteilen. Allerdings ist ein Server die kleinste Einheit in einem Grid, so dass sich dieser Ansatz vor allem dazu eignet, leistungshungrigen Applikationen den transparenten Zugriff auf die Ressourcen mehrerer Maschinen zu gewähren.

Mit Oracle VM lässt sich die Rechenleistung von Server-Farmen nun feiner abgestuft auf Anwendungen verteilen, weil die elementaren Einheiten des Grid nicht mehr physikalische Server, sondern virtuelle Maschinen sind.

Derzeit befindet sich die Software in einem relativ frühen Stadium. Der Funktionsumfang ist zwar vergleichbar mit jenem von gängigen Konkurrenzsystemen, in der Praxis weisen einige Features wie etwa Live Migratation noch Kinderkrankheiten auf. Die Interoperabilität mit anderen Systemen beschränkt sich auf den Import von virtuellen Maschinen aus VMware. Das P2V-Tool kann zudem physikalische in virtuelle überführen.

Die Virtualisierungssoftware präsentiert sich nicht nur technisch als eine Komponente des Oracle-Softwarestapels, sondern auch unter Marketinggesichtspunkten. Oracle leistet für seine Applikationen und seine Datenbank auf virtualisierten Servern nur dann Support, wenn sie unter Oracle VM laufen. Konkurrierende Systeme von VMware oder Microsoft werden nicht unterstützt. Keine Ausnahme macht Oracle indes für die Lizenzierung seiner Software, wenn sie unter VM läuft: Kunden müssen Gebühren immer auf Basis der in einer Rechnern physikalisch vorhandenen CPUs bezahlen, auch wenn sie in einer virtuellen Maschine laufen, die nur einen Teil der Gesamtleistung nutzt.

Die Brückenbauer

Neben zahlreichen kleineren Firmen, die das Management von virtualisierten Infrastrukturen mit spezialisierten Lösungen ergänzen, versuchen einige größere Hersteller mit ihren Frameworks die Gräben zwischen den Plattformen zu überbrücken. Freilich sind diese weit davon entfernt, die Infrastrukturen verschiedener Anbieter gegenüber dem Administrator wie ein homogenes System aussehen zu lassen. Der Anspruch geht kaum darüber hinaus, für die diversen Produkte eine einheitliche Konsole zu bieten.

• Die IBM gilt zwar als Erfinder der Hardwarevirtualisierung, sie möchte aber auf x86-Systemen auf einen eigenen Hypervisor verzichten. Das Unternehmen greift als Integrator in seinen Projekten auf VMware und Cirtix zurück. Allerdings bietet die IBM für das System-Management-Tool "Director" eine Extension an, die das quelloffene Xen um wesentliche Features für den Unternehmenseinsatz ergänzt. Dieser " Virtualization Manager" eignet sich auch als Frontend für VMware ESX, wobei für fortgeschrittene Funktionen wie VMotion doch wieder vCenter erforderlich ist. In Microsoft-Umgebungen kann Director den Virtual Server verwalten, eine Unterstützung für Hyper-V steht noch aus.

• Quest Software bietet über ihre Tochter Vizioncore mehrere Tools an, die das Management heterogener Umgebungen erleichtern sollen. "vConvert" etwa dient der Konvertierung von virtuellen Maschinen zwischen unterschiedlichsten Formaten, wobei das Werkzeug neben der manuellen Umwandlung auch einen Batchmodus kennt, der sich besonders für die Migration zahlreicher VMs auf eine andere Plattform eignet. Andere Tools von Vizioncore wie "vMigrate", " vFoglight" oder "vReplicate" beschränken sich derzeit noch auf den Marktführer VMware.

• Novell befindet sich mit Suse Linux Enterprise Server ebenfalls im Xen-Lager. Über den Zukauf von Platespin gelangte das Unternehmen an plattformübergreifende Tools, die neben der Konvertierung von Images auch weitergehende Aufgaben beherrschen. So ist etwa "Migrate" in der Lage, VMs zwischen allen gängigen Hypervisor zu verschieben.