Mitä eroa on tyypin 1 ja tyypin 2 hypervisorin välillä?

Tyypin 1 vs. tyypin 2 hypervisorien tärkein ero on se, että tyyppi 1 toimii paljaalla metallilla ja tyyppi 2 käyttöjärjestelmän päällä. Kullakin hypervisor-tyypillä on myös omat hyvät ja huonot puolensa ja erityiset käyttötapauksensa.

Virtualisointi toimii abstrahoimalla fyysiset laitteistot ja laitteet kyseisellä laitteistolla toimivista sovelluksista. Virtualisointiprosessi hallinnoi ja varaa järjestelmän resursseja, kuten prosessori-, muisti-, tallennus- ja verkkoresursseja. Näin järjestelmä voi isännöidä useampaa kuin yhtä työmäärää samanaikaisesti, jolloin käytettävissä olevia palvelimia ja järjestelmiä voidaan käyttää kustannus- ja energiatehokkaammin koko organisaatiossa.

Mitä ovat hypervisorit?

Virtualisointi edellyttää hypervisorin käyttöä, jota alun perin kutsuttiin virtuaalikoneiden monitoriksi eli VMM:ksi. Hypervisor abstrahoi käyttöjärjestelmät ja sovellukset niiden taustalla olevasta laitteistosta. Fyysistä laitteistoa, jossa hypervisoria käytetään, kutsutaan yleensä isäntäkoneeksi, kun taas hypervisorin luomia ja tukemia VM:iä kutsutaan yhteisesti vieraskoneiksi.

Hypervisorin avulla isäntälaitteisto voi käyttää useita toisistaan riippumattomia VM:iä ja jakaa abstrahoituja resursseja näiden VM:ien kesken. Virtualisointi hypervisorilla lisää datakeskuksen tehokkuutta verrattuna fyysisen työmäärän isännöintiin.

Hypervisoreita on kahdenlaisia: Tyypin 1 ja tyypin 2 hypervisoreita. Molemmat hypervisorilajit voivat virtualisoida yleisiä elementtejä, kuten suorittimen, muistin ja verkon, mutta sen perusteella, missä pinossa hypervisor sijaitsee, hypervisor virtualisoi nämä elementit eri tavalla.

Tyypin 1 hypervisorit

Tyypin 1 hypervisor toimii suoraan isäntäkoneen fyysisellä laitteistolla, ja siitä käytetään nimitystä bare-metal-hypervisor. Tyypin 1 hypervisorin ei tarvitse ladata taustalla olevaa käyttöjärjestelmää. Koska tyypin 1 hypervisoreita pidetään tehokkaimpina ja suorituskykyisimpinä yrityslaskentaan saatavilla olevina hypervisoreina, koska niillä on suora pääsy taustalla olevaan laitteistoon eikä muita ohjelmistoja – kuten käyttöjärjestelmiä ja laiteajureita – tarvitse käyttää virtualisoinnissa.

Suoraan fyysisessä laitteistossa toimivat hypervisorit ovat myös erittäin turvallisia. Virtualisointi pienentää sellaisten hyökkäysten riskiä, jotka kohdistuvat käyttöjärjestelmien tietoturva-aukkoihin ja haavoittuvuuksiin, koska jokaisella vieraalla on oma käyttöjärjestelmänsä. Näin varmistetaan, että vieras-VM:ään kohdistuva hyökkäys on loogisesti eristetty kyseiseen VM:ään, eikä se voi levitä muihin samalla laitteistolla toimiviin VM:iin.

Tietotekniikkaorganisaatiot käyttävät tyypin 1 hypervisoreita tuotantotason työtehtäviin, jotka edellyttävät parempia käyttöaikoja, kehittynyttä vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa vikasietoisempaa. Tyypillinen tyypin 1 hypervisor voi skaalautua virtualisoimaan työkuormia useiden teratavujen RAM-muistilla ja satojen prosessoriytimien avulla.

Tyypin 1 hypervisorit tarjoavat lisäksi usein tuen ohjelmistomääritellylle tallennukselle ja verkottumiselle, mikä luo lisäturvaa ja siirrettävyyttä virtualisoituja työkuormia varten. Tällaisiin ominaisuuksiin liittyy kuitenkin paljon korkeampi alkukustannus ja suuremmat tukisopimusvaatimukset.

Tyypin 1 hypervisor vaatii jonkinasteista ulkoista hallintaa – esimerkiksi Microsoft System Center Virtual Machine Managerin tai VMware vCenterin kaltaisilla käyttöliittymillä – jotta hypervisorin kaikki kyvyt voidaan hyödyntää.

Tyypin 2 hypervisorit

Tyypin 2 hypervisor asennetaan tyypillisesti nykyisen käyttöjärjestelmän päälle. Sitä kutsutaan joskus isännöidyksi hypervisoriksi, koska se luottaa isäntäkoneen jo olemassa olevaan käyttöjärjestelmään CPU-, muisti-, tallennus- ja verkkoresurssien kutsujen hallinnassa.

Tyypin 2 hypervisorit juontavat juurensa x86-virtualisoinnin alkuaikoihin, jolloin hypervisori lisättiin olemassa olevien järjestelmien käyttöjärjestelmien päälle. Vaikka tyypin 1 ja tyypin 2 hypervisorien tarkoitus ja tavoitteet ovat identtiset, taustalla olevan käyttöjärjestelmän läsnäolo tyypin 2 hypervisoreissa aiheuttaa väistämätöntä latenssia; kaikki hypervisorin toiminnot ja jokaisen VM:n työ on kuljettava isäntäjärjestelmän kautta. Lisäksi kaikki isäntäjärjestelmän tietoturva-aukot tai haavoittuvuudet voivat mahdollisesti vaarantaa kaikki sen yläpuolella toimivat VM:t.

Tämän vuoksi tyypin 2 hypervisoreita ei yleensä käytetä datakeskusten tietojenkäsittelyssä, vaan ne on varattu asiakas- tai loppukäyttäjäjärjestelmiin – joita kutsutaan toisinaan asiakkaan hypervisoreiksi – joissa suorituskyky ja tietoturva ovat vähäisempiä huolenaiheita. Ne ovat myös halvempia kuin tyypin 1 hypervisorit, ja ne ovat ihanteellinen testialusta verrattuna tuotantovirtualisoituihin ympäristöihin tai pilvipalveluun. Esimerkiksi ohjelmistokehittäjät voivat käyttää tyypin 2 hypervisoria VM:ien luomiseen ohjelmistotuotteen testaamiseen ennen julkaisua. IT-organisaatiot käyttävät tyypillisesti tyypin 2 hypervisoreita virtuaalisten työpöytien luomiseen. Tyypin 2 hypervisorit voivat tukea suuria ja monimutkaisia sisäkkäisiä ympäristöjä.

Tyypin 1 ja tyypin 2 hypervisoreiden laitteistotuki

Hardware-kiihdytystekniikoita on laajalti saatavana virtualisoinnin tehtäviä varten. Tällaisia tekniikoita ovat Intelin prosessoreille tarkoitetut Intel Virtualization Technology -laajennukset ja AMD:n prosessoreille tarkoitetut AMD Virtualization -laajennukset. On olemassa lukuisia muita virtualisointiin perustuvia laajennuksia ja ominaisuuksia, kuten toisen tason osoitekäännöksiä ja tuki sisäkkäiselle virtualisoinnille.

Sekä tyypin 1 että tyypin 2 hypervisorit käyttävät laitteistokiihtyvyystukea, mutta vaihtelevassa määrin.

Laitteistokiihdytystekniikat suorittavat monia prosessi-intensiivisiä tehtäviä, joita tarvitaan tietokoneen virtuaalisten resurssien luomiseen ja hallintaan. Laitteistokiihdytykset parantavat virtualisoinnin suorituskykyä ja tietokoneen isännöimien VM:ien käytännön lukumäärää yli sen, mihin hypervisor pystyy yksinään.

Sekä tyypin 1 että tyypin 2 hypervisorit käyttävät laitteistokiihdytystukea, mutta vaihtelevassa määrin. Tyypin 1 hypervisorit ovat riippuvaisia laitteistokiihdytystekniikoista, eivätkä ne yleensä toimi ilman, että nämä tekniikat ovat käytettävissä ja käytössä järjestelmän BIOSin kautta. Tyypin 2 hypervisorit pystyvät yleensä käyttämään laitteistokiihdytystekniikoita, jos nämä ominaisuudet ovat käytettävissä, mutta ne voivat yleensä turvautua ohjelmistoemulaatioon, jos natiivia laitteistotukea ei ole.

Kysy hypervisor-toimittajalta tietyn hypervisorin laitteistotukivaatimuksia.

Tyypin 1 ja tyypin 2 hypervisor-toimittajat

Hypervisor-markkinat koostuvat useista eri toimittajista, muun muassa VMwaresta, Microsoftista, Oraclesta ja Citrixistä. Alla on joitakin suosittuja tuotteita sekä tyypin 1 että tyypin 2 hypervisoreille.

Tyypin 1 hypervisorit:

• VMware vSphere. VMware vSphere sisältää ESXi-hypervisorin ja vCenter-hallintaohjelmiston, jotka tarjoavat valikoiman virtualisointituotteita, kuten vSphere Client, vSphere-ohjelmistokehityspaketit, Storage vMotion, Distributed Resource Scheduler ja Fault Tolerance. VMware vSphere on suunnattu yritysten datakeskuksille; pienempien yritysten voi olla vaikea perustella sen hintaa.
• Microsoft Hyper-V. Microsoft Hyper-V toimii Windows-käyttöjärjestelmissä ja antaa ylläpitäjille mahdollisuuden käyttää useita käyttöjärjestelmiä VM:n sisällä. Ylläpitäjät ja kehittäjät käyttävät Hyper-V:tä usein testiympäristöjen rakentamiseen ohjelmistojen ajamiseksi useilla käyttöjärjestelmillä luomalla VM:t jokaista testiä varten.
• KVM. KVM-hypervisor on avoimen lähdekoodin virtualisointiarkkitehtuuri, joka on tehty Linux-jakeluja varten. KVM-hypervisorin avulla ylläpitäjät voivat muuntaa Linux-ytimen hypervisoriksi ja sillä on suora pääsy laitteistoon yhdessä hypervisorin isännöimien VM:ien kanssa. Ominaisuuksiin kuuluvat suorasiirto, aikataulutus ja resurssien hallinta.
• Xen-hypervisor. Avoimen lähdekoodin Xen-projekti alkoi alun perin tutkimusprojektina Cambridgen yliopistossa vuonna 2003. Myöhemmin se siirtyi Linux Foundationin alaisuuteen. Xeniä käytetään muiden hypervisorien, kuten Oracle VM:n ja Citrix Hypervisorin, upstream-versiona. Amazon Web Services käyttää räätälöityä versiota Xen-hypervisorista Elastic Compute Cloudin perustana.
• Oracle VM. Oracle VM on avoimen lähdekoodin virtualisointiarkkitehtuuri, joka käyttää Xeniä ytimenään ja jonka avulla ylläpitäjät voivat ottaa käyttöjärjestelmiä ja sovellusohjelmistoja käyttöön VM:issä. Oracle VM:n ominaisuuksiin kuuluvat palvelinpoolien luominen ja konfigurointi, tallennusvarastojen luominen ja hallinta, VM:n kloonaus, VM:n siirto ja kuorman tasaus.
• Citrix Hypervisor. Citrix Hypervisor — aiemmin tunnettu nimellä Citrix XenServer — on avoimen lähdekoodin palvelinvirtualisointialusta, joka perustuu Xen-hypervisoriin. Järjestelmänvalvojat käyttävät Citrix Hypervisoria VM:ien käyttöönottoon, isännöintiin ja hallintaan sekä laitteistoresurssien jakamiseen näille VM:ille. Joitakin keskeisiä ominaisuuksia ovat VM-mallit, XenMotion ja isännän live-korjaukset. Citrix Hypervisorista on kaksi versiota: Standard ja Enterprise.

Tyypin 2 hypervisorituotteet:

• Oracle VM VirtualBox. Oracle VM VirtualBox on avoimen lähdekoodin hostattu hypervisor, joka toimii isäntäkäyttöjärjestelmässä ja tukee vieras-VM:iä. VirtualBox tukee erilaisia isäntäkäyttöjärjestelmiä, kuten Windows, Apple macOS, Linux ja Oracle Solaris. VirtualBox tarjoaa monipolvisia haarautuneita tilannekuvia, vieraslisäyksiä, vieraan moniprosessointia, ACPI-tuen ja Preboot Execution Environment -verkkokäynnistyksen.
• VMware Workstation Pro ja VMware Fusion. VMware Workstation Pro on 64-bittinen isännöity hypervisor, jolla voidaan toteuttaa virtualisointi Windows- ja Linux-järjestelmissä. Workstationin ominaisuuksiin kuuluvat muun muassa isäntä/vieras-tiedostojen jakaminen, salattujen VM:ien luominen ja käyttöönotto sekä VM-tilannekuvat.

VMware kehitti Fusionin vaihtoehtona Workstationille. VMware Fusion tarjoaa monia samoja ominaisuuksia kuin Workstation, mutta se on macOS-yhteensopiva ja sisältää vähemmän ominaisuuksia alennettuun hintaan.

• QEMU. QEMU on avoimen lähdekoodin virtualisointityökalu, joka emuloi prosessoriarkkitehtuureja ja antaa kehittäjille ja ylläpitäjille mahdollisuuden ajaa yhdelle arkkitehtuurille käännettyjä sovelluksia toisella arkkitehtuurilla. QEMU tarjoaa ominaisuuksia, kuten tuen haihtumattomalle dual in-line -muistimoduulilaitteistolle, jaetun tiedostojärjestelmän, suojatut vieraat ja muistin salauksen.
• Parallels Desktop. Ensisijaisesti macOS-ylläpitäjille suunnattu Parallels Desktop mahdollistaa Windows-, Linux- ja Google Chrome -käyttöjärjestelmien ja -sovellusten käytön Apple Macissa. Yleisiä ominaisuuksia ovat verkon ilmastointi, tuki 128 Gt:lle per VM ja Chef/Ohai-, Docker- ja HashiCorp Vagrant -integraatiot. Parallels Desktop on saatavana kolmessa tilassa: Coherence-, Full Screen- ja Modality-tila.

Tyypin 1 vs. tyypin 2 hypervisor

Tyypin 1 ja tyypin 2 hypervisorin välillä valittaessa ylläpitäjien on otettava huomioon työmäärän tyyppi ja koko. Jos ylläpitäjät työskentelevät pääasiassa yrityksessä tai suuressa organisaatiossa ja heidän on otettava käyttöön satoja VM:iä, tyypin 1 hypervisor sopii heidän tarpeisiinsa.

Mutta jos ylläpitäjillä on pienempi käyttöönotto tai he tarvitsevat testausympäristön, tyypin 2 hypervisorit ovat yksinkertaisempia ja niiden hinta on pienempi. Ja yritykset ja organisaatiot voivat käyttää tyypin 2 hypervisoreita tarpeen mukaan tekniikkaan sopiviin työtehtäviin.