Definition Was ist KVM?

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Linux für Desktop und privat? Weiterhin die Ausnahme! Anders im Bereich Unternehmens-Server: Per Virtualisierung mittels virtueller Gastsysteme auf einem Rechner lassen sich Aufgaben wie File-, Mail- oder Anwendungsserver unkompliziert strukturieren - dank KVM auch ohne extra Hardware.

KVM steht für Kernel-based Virtual Machine. Nicht zu verwechseln mit dem für KMUs interessanten KVM-Switch (für Keyboard, Video, Mouse), das als Schaltstelle mehrere Rechner gleichzeitig ansteuert. Als Betriebssystemkomponente auf einem physischen Linux-Rechner installiert, kann die Lösung virtuelle Maschinen bzw. Gastsysteme erstellen. Anwendungen, die wie autonome Computer im Computer arbeiten, aber Ressourcen wie CPU-Zyklen, Netzwerkbandbreite und Speicherkapazitäten mitnutzen.

Wer entwickelte KVM?

2006 präsentierte Qumranet seine Kernel-based Virtual Machine, die 2007 integraler Teil des Linux-Kernel 2.6.20 wurde. Linux-Distributor RedHat kaufte Qumranet und gründete mit IBM die Open Virtualization Alliance (OVA) unter Beteiligung von Firmen wie Intel, um die Idee weiterzuentwickeln. KVM/QEMU bezeichnet die Verknüpfung mit der Emulationssoftware QEMU: Diese stellt Funktionen zur Virtualisierung der Hardware bereit, während Linux-KVM die Ressourcenzuteilung vom Wirtsrechner an die Gastsysteme regelt.

Was zeichnet KVM-Virtualisierung aus?

Bei Virtualisierung werden eigenständige Betriebssysteme (Gastsysteme) auf einem Wirtsrechner (Host) ausgeführt. Die genutzte Hardware kann softwareseitig nachgebildet oder per Hypervisor gesteuert sein. Hardwareunterstützte Paravirtualisierung performt besonders effizient. Während der Hypervisor-Typ 1 (Bare Metal) ohne Einbettung ins Betriebssystem läuft, wird Typ 2 (Hosted) aus dem Betriebssystem des Hosts aktiviert - wie der kernelintegrierte Linux-KVM.

Was ist das KVM-Funktionsprinzip?

Kernel in KVM steht für den Kern des Betriebssystems - mit Grundfunktionen wie Hardware-Zugriff und Zuteilung von Prozessoren-Rechenzeit. Linux-Kernel interagiert mit der Hardware und weist auf Linux ausgeführter Software die nötigen Rechenressourcen zu. Kernel-based Virtual Machine funktioniert nur, wo die CPU Virtualisierungserweiterungen unterstützt. Dies trifft etwa für x86-CPU-Chips zu, in der Lage, Intel x86-Befehlssprache zu verarbeiten.

Wie mit Kernel-based Virtual Machine durchstarten?

Ist der Linux-Kernel installiert, braucht es noch:

• Host-Kernel-Modul

• prozessorspezifisches Modul

• Emulator

• Linux-Pakete für weitere Funktionen und Leistungsoptimierung

Der Serveradministrator richtet mittels Befehlszeilentool oder grafischer Benutzeroberfläche eine virtuelle Maschine ein, als separater Linux-Prozess gestartet. Per Hypervisor erhält diese virtuellen Arbeitsspeicher, Speicherplatz, Netzwerk, CPU etc.

Was macht KVM so praktisch?

Die Recheninfrastruktur kann für unterschiedlichste Betriebssysteme ohne extra Hardware skaliert werden. Wo alle Gastsysteme eine Hardware-Basis nutzen, treten Treiberkonflikte gar nicht erst auf; manuelle Bereitstellung von Virtualisierungsinfrastruktur entfällt. Flexibel nutzbar ist ein Gastsystem bei Bedarf - etwa bei Belastungsspitzen - skalierbar bzw. auf Wunsch aktivierbar. Auf neue Hardware umziehen? Auch das geht schnell.

Woraus besteht ein KVM-Paket?

Zu den Komponenten gehören:

• die Kernel-Erweiterung kernel.ko, Übersetzungsschicht von realer zu virtueller Hardware

• auf Prozessoren abgestimmte Module kvm-amd, kvm-intel

• libvirt als Programmierschnittstelle (API) zur (automatisierten) Administration

• die Emulationssoftware QEMU (oder Kvmtool als schlankere Alternative)

• VirtIO-Treiber für Gastsysteme, auf den Hypervisor zugeschnitten

Wie profitieren Unternehmen von Kernel-based Virtual Machine?

Die kostenlose Lösung verwaltet anspruchsvolle Anwendungen nahtlos. Ein Gastbetriebssystem steht dem Linux-Hostsystem in Leistung oder Sicherheitsfunktionen in nichts nach, Security-Enhanced Linux (SELinux) eingeschlossen. Business-Anwender nutzen das Konzept seit langem, sein Quellcode gilt als ausgereift. 2017 lobte das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) Kernel-based Virtual Machine als relevanteste Open-Source-Virtualisierungslösung. Außerdem ist KVM flexibel, ob potenzielle Hardware-Konfigurationen, Installationsoptionen oder Zuweisen von Ressourcen wie zusätzliche CPU oder (Arbeits-)Speicher. Gibt es auch Nachteile? Die Lösung ist nur für Linux-Systeme verfügbar; der Hostrechner verlangt leistungsstarke Hardware - und Hardware-Zentralisierung erhöht die Risiken bei Systemausfall.

Welche KVM-Alternativen gibt es?

Auch die Bezahllösung VMware ESXi Hypervisoren wird auf dem Linux-Kernel bereitgestellt. Seine User profitieren von professionellem Support, während KVM-User bei Problemen auf eine wachsende Open-Source-Community zugreifen. Frei zugänglich dagegen ist die an Linux angebundene XEN - funktional ähnlich, aber nicht im Kernel integriert. Microsoft bietet unter Windows 10 Professional mit Hyper-V eine eigene Virtualisierungslösung.

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