Hlavní rozdíl mezi hypervizory typu 1 a typu 2 spočívá v tom, že typ 1 běží na holém železe a typ 2 běží nad operačním systémem. Každý typ hypervizoru má také své výhody a nevýhody a specifické případy použití.
Virtualizace funguje tak, že abstrahuje fyzický hardware a zařízení od aplikací, které na tomto hardwaru běží. Proces virtualizace spravuje a zajišťuje systémové prostředky, včetně procesoru, paměti, úložiště a síťových prostředků. Díky tomu může systém hostovat více pracovních zátěží současně, což umožňuje nákladově i energeticky efektivnější využití dostupných serverů a systémů v organizaci.
Virtualizace vyžaduje použití hypervizoru, který se původně nazýval monitor virtuálního stroje nebo VMM. Hypervizor abstrahuje operační systémy a aplikace od jejich základního hardwaru. Fyzický hardware, na kterém hypervisor běží, se obvykle označuje jako hostitelský počítač, zatímco virtuální počítače, které hypervisor vytváří a podporuje, se souhrnně nazývají hostované počítače.
Hypervisor umožňuje hostitelskému hardwaru provozovat více virtuálních počítačů nezávisle na sobě a sdílet mezi těmito počítači abstrahované prostředky. Virtualizace pomocí hypervizoru zvyšuje efektivitu datového centra ve srovnání s fyzickým hostováním pracovní zátěže.
Existují dva typy hypervizorů: Hypervizory typu 1 a typu 2. Obě varianty hypervizoru mohou virtualizovat běžné prvky, jako je procesor, paměť a síť, ale na základě svého umístění v zásobníku hypervizor tyto prvky virtualizuje odlišně.
Hypervizory typu 1
Hypervizor typu 1 běží přímo na fyzickém hardwaru hostitelského počítače a označuje se jako bare-metal hypervizor. Hypervizor typu 1 nemusí načítat základní operační systém. Díky přímému přístupu k podkladovému hardwaru a absenci dalšího softwaru – například operačních systémů a ovladačů zařízení -, s nimiž by se virtualizace musela potýkat, jsou hypervisory typu 1 považovány za nejefektivnější a nejvýkonnější hypervisory dostupné pro podnikovou výpočetní techniku.
Hypervisory, které běží přímo na fyzickém hardwaru, jsou také vysoce bezpečné. Virtualizace snižuje riziko útoků zaměřených na bezpečnostní chyby a zranitelnosti operačních systémů, protože každý host má svůj vlastní operační systém. To zajišťuje, že útok na virtuální počítač hosta je logicky izolován na tento virtuální počítač a nemůže se rozšířit na ostatní, které běží na stejném hardwaru.
IT organizace používají hypervizory typu 1 pro pracovní zátěže na produkční úrovni, které vyžadují zvýšenou dobu provozu, pokročilé převzetí služeb při selhání a další funkce připravené pro produkci. Typický hypervizor typu 1 lze škálovat tak, aby virtualizoval pracovní zátěže v několika terabajtech paměti RAM a stovkách jader procesoru.
Hypervizory typu 1 navíc často poskytují podporu softwarově definovaných úložišť a sítí, což vytváří další zabezpečení a přenositelnost virtualizovaných pracovních zátěží. Tyto funkce jsou však spojeny s mnohem vyššími počátečními náklady a většími požadavky na smlouvu o podpoře.
Typický hypervizor typu 1 vyžaduje určitou úroveň externí správy – s rozhraními, jako je Microsoft System Center Virtual Machine Manager nebo VMware vCenter – pro přístup k plnému rozsahu schopností hypervizoru.
Hypervizory typu 2
Hypervizor typu 2 se obvykle instaluje nad stávající operační systém. Někdy se mu říká hostovaný hypervizor, protože při správě volání procesoru, paměti, úložiště a síťových prostředků spoléhá na již existující OS hostitelského počítače.
Hypervizory typu 2 mají své kořeny v počátcích virtualizace x86, kdy byl hypervizor přidáván nad stávající OS systémů. Ačkoli účel a cíle hypervizorů typu 1 a typu 2 jsou totožné, přítomnost základního operačního systému u hypervizorů typu 2 přináší nevyhnutelné zpoždění; všechny činnosti hypervizoru a práce každého virtuálního počítače musí procházet hostitelským operačním systémem. Také jakékoli bezpečnostní chyby nebo zranitelnosti v hostitelském OS mohou potenciálně ohrozit všechny virtuální počítače běžící nad ním.
Hypervizory typu 2 se proto obecně nepoužívají pro výpočetní centra a jsou vyhrazeny pro klientské systémy nebo systémy pro koncové uživatele – někdy se nazývají klientské hypervizory – kde výkon a zabezpečení představují menší problém. Jsou také levnější než hypervizory typu 1 a představují ideální testovací platformu ve srovnání s produkčními virtualizovanými prostředími nebo cloudem. Například vývojáři softwaru mohou používat hypervizory typu 2 k vytváření virtuálních počítačů pro testování softwarového produktu před jeho vydáním. IT organizace obvykle používají hypervisory typu 2 k vytváření virtuálních desktopů. Hypervizory typu 2 mohou podporovat rozsáhlá a složitá vnořená prostředí.
Rozdíly mezi hypervizory typu 1 a typu 2
Hardwarová podpora hypervizorů typu 1 a typu 2
Pro úlohy virtualizace jsou široce dostupné technologie hardwarové akcelerace. Mezi takové technologie patří rozšíření technologie Intel Virtualization pro procesory Intel a rozšíření technologie AMD Virtualization pro procesory AMD. Existuje řada dalších rozšíření a funkcí založených na virtualizaci, včetně překladu adres druhé úrovně a podpory vnořené virtualizace.
Hypervizory typu 1 i typu 2 používají podporu hardwarové akcelerace, ale v různé míře.
Technologie hardwarové akcelerace provádějí mnoho procesně náročných úloh potřebných k vytvoření a správě virtuálních prostředků v počítači. Hardwarová akcelerace zvyšuje výkon virtualizace a praktický počet virtuálních počítačů, které může počítač hostit, nad úroveň, kterou zvládne samotný hypervizor.
Hypervizory typu 1 i typu 2 používají podporu hardwarové akcelerace, ale v různé míře. Hypervizory typu 1 spoléhají na technologie hardwarové akcelerace a obvykle nefungují bez těchto technologií dostupných a povolených prostřednictvím systému BIOS. Hypervizory typu 2 jsou obecně schopny používat technologie hardwarové akcelerace, pokud jsou tyto funkce k dispozici, ale při absenci nativní hardwarové podpory se obvykle mohou vrátit k softwarové emulaci.
Zjistěte si u dodavatele hypervizoru požadavky na hardwarovou podporu konkrétního hypervizoru.
Dodavatelé hypervizorů typu 1 a typu 2
Trh s hypervizory obsahuje několik dodavatelů, včetně společností VMware, Microsoft, Oracle a Citrix. Níže jsou uvedeny některé oblíbené produkty pro hypervizory typu 1 i typu 2.
Hypervizory typu 1:
VMware vSphere. VMware vSphere zahrnuje hypervizor ESXi a software pro správu vCenter, které poskytují sadu virtualizačních produktů, jako je klient vSphere, vývojové sady vSphere, Storage vMotion, Distributed Resource Scheduler a Fault Tolerance. VMware vSphere je zaměřen na podniková datová centra; pro menší podniky může být obtížné odůvodnit jeho cenu.
Microsoft Hyper-V. Microsoft Hyper-V běží na operačních systémech Windows a umožňuje správcům provozovat více operačních systémů uvnitř virtuálního počítače. Správci a vývojáři často používají Hyper-V k vytváření testovacích prostředí pro provoz softwaru na několika operačních systémech vytvořením virtuálních počítačů pro každý test.
KVM. Hypervizor KVM je open source virtualizační architektura vytvořená pro linuxové distribuce. Hypervizor KVM umožňuje správcům převést linuxové jádro na hypervizor a má přímý přístup k hardwaru spolu se všemi virtuálními počítači, které hypervizor hostuje. Mezi funkce patří živá migrace, plánování a řízení prostředků.
Hypervizor Xen. Projekt Xen s otevřeným zdrojovým kódem původně začal jako výzkumný projekt na univerzitě v Cambridge v roce 2003. Později přešel do působnosti nadace Linux Foundation. Xen se používá jako upstreamová verze pro další hypervisory, včetně Oracle VM a Citrix Hypervisor. Společnost Amazon Web Services používá upravenou verzi hypervizoru Xen jako základ pro svůj Elastic Compute Cloud.
Oracle VM. Oracle VM je virtualizační architektura s otevřeným zdrojovým kódem, která ve svém jádru využívá Xen a umožňuje správcům nasazovat operační systémy a aplikační software ve virtuálních počítačích. Mezi funkce Oracle VM patří vytváření a konfigurace serverových poolů, vytváření a správa úložišť, klonování virtuálních počítačů, migrace virtuálních počítačů a vyrovnávání zátěže.
Citrix Hypervisor. Citrix Hypervisor – dříve známý jako Citrix XenServer – je open source serverová virtualizační platforma založená na hypervizoru Xen. Správci používají Citrix Hypervisor k nasazení, hostování a správě virtuálních počítačů a také k distribuci hardwarových prostředků těmto virtuálním počítačům. Mezi klíčové funkce patří šablony virtuálních počítačů, XenMotion a hostitelské živé záplaty. Citrix Hypervisor se dodává ve dvou verzích: Standard a Enterprise.
Produkty hypervizoru typu 2:
Oracle VM VirtualBox. Oracle VM VirtualBox je open source hostovaný hypervizor, který běží na hostitelském operačním systému a podporuje hostované virtuální počítače. VirtualBox podporuje různé hostitelské operační systémy, například Windows, Apple macOS, Linux a Oracle Solaris. VirtualBox nabízí vícegenerační rozvětvené snímky, funkce Guest Additions, multiprocessing hostů, podporu ACPI a síťové spouštění Preboot Execution Environment.
VMware Workstation Pro a VMware Fusion. VMware Workstation Pro je 64bitový hostovaný hypervisor schopný implementovat virtualizaci v systémech Windows a Linux. Mezi funkce nástroje Workstation patří sdílení souborů mezi hostitelem a hosty, vytváření a nasazování šifrovaných virtuálních počítačů a snímky virtuálních počítačů.
VMware vyvinul nástroj Fusion jako alternativu k nástroji Workstation. VMware Fusion nabízí mnoho stejných funkcí jako Workstation, ale je kompatibilní se systémem MacOS a nabízí méně funkcí za nižší cenu.
QEMU. QEMU je virtualizační nástroj s otevřeným zdrojovým kódem, který emuluje architektury CPU a umožňuje vývojářům a správcům spouštět aplikace zkompilované pro jednu architekturu na jiné. QEMU nabízí funkce, jako je podpora nevolatilního hardwaru s dvěma řadovými paměťovými moduly, sdílený souborový systém, zabezpečení hostů a šifrování paměti.
Parallels Desktop. Parallels Desktop je primárně určen pro správce macOS a umožňuje spouštět operační systémy a aplikace Windows, Linux a Google Chrome na počítačích Apple Mac. Mezi běžné funkce patří síťová podmíněnost, podpora 128 GB na virtuální počítač a integrace Chef/Ohai, Docker a HashiCorp Vagrant. Parallels Desktop se dodává ve třech režimech:
Hypervizor typu 1 vs. hypervizor typu 2
Při výběru mezi hypervizorem typu 1 a typu 2 musí správci zvážit typ a velikost pracovních úloh. Pokud správci pracují především v podniku nebo velké organizaci a musí nasadit stovky virtuálních počítačů, bude jejich potřebám vyhovovat hypervizor typu 1.
Pokud však správci mají menší nasazení nebo vyžadují testovací prostředí, jsou hypervizory typu 2 méně komplexní a mají nižší cenu. A podniky a organizace mohou hypervizory typu 2 používat podle potřeby pro pracovní zátěže, které této technologii vyhovují.