Vad är skillnaden mellan typ 1 och typ 2 hypervisor?

Den största skillnaden mellan hypervisorer av typ 1 och typ 2 är att typ 1 körs på bare metal och typ 2 körs ovanpå ett operativsystem. Varje hypervisortyp har också sina egna för- och nackdelar och specifika användningsområden.

Virtualisering fungerar genom att abstrahera fysisk hårdvara och enheter från de program som körs på den hårdvaran. Virtualiseringsprocessen hanterar och tillhandahåller systemets resurser, inklusive processor-, minnes-, lagrings- och nätverksresurser. Detta gör det möjligt för systemet att vara värd för mer än en arbetsbelastning samtidigt, vilket gör en mer kostnads- och energieffektiv användning av de tillgängliga servrarna och systemen i hela organisationen.

Vad är hypervisorer?

Virtualisering kräver användning av en hypervisor, som ursprungligen kallades för en virtuell maskinmonitor eller VMM. En hypervisor abstraherar operativsystem och program från deras underliggande hårdvara. Den fysiska maskinvara som en hypervisor körs på kallas vanligen värdmaskin, medan de virtuella maskiner som hypervisorn skapar och stöder kollektivt kallas gästmaskiner.

En hypervisor gör det möjligt för värdmaskinvaran att driva flera virtuella maskiner oberoende av varandra och dela abstraherade resurser mellan dessa virtuella maskiner. Virtualisering med en hypervisor ökar ett datacenters effektivitet jämfört med fysisk värdskap för arbetsuppgifter.

Det finns två typer av hypervisorer: Hypervisorer av typ 1 och hypervisorer av typ 2. Båda hypervisorvarianterna kan virtualisera gemensamma element som CPU, minne och nätverk, men utifrån sin placering i stapeln virtualiserar hypervisorn dessa element på olika sätt.

Typ 1-hypervisorer

En hypervisor av typ 1 körs direkt på värddatorns fysiska maskinvara, och den kallas en bare-metal hypervisor. Hypervisorn av typ 1 behöver inte ladda ett underliggande operativsystem. Med direkt tillgång till den underliggande maskinvaran och utan annan programvara – t.ex. operativsystem och enhetsdrivrutiner – som virtualiseringen måste hantera, anses hypervisorer av typ 1 vara de mest effektiva och bäst presterande hypervisorer som finns tillgängliga för företagsdatorer.

Hypervisorer som körs direkt på fysisk maskinvara är också mycket säkra. Virtualisering minskar risken för attacker som riktar sig mot säkerhetsbrister och sårbarheter i operativsystem eftersom varje gäst har sitt eget operativsystem. Detta säkerställer att en attack mot en gäst-VM är logiskt isolerad till den VM:n och inte kan spridas till andra som körs på samma maskinvara.

IT-organisationer använder hypervisorer av typ 1 för arbetsbelastningar på produktionsnivå som kräver ökad upptid, avancerad failover och andra produktionsfärdiga funktioner. Den typiska hypervisorn av typ 1 kan skalas för att virtualisera arbetsbelastningar över flera terabyte RAM och hundratals CPU-kärnor.

Den typiska hypervisorn av typ 1 ger dessutom ofta stöd för mjukvarudefinierad lagring och nätverk, vilket skapar ytterligare säkerhet och portabilitet för virtualiserade arbetsbelastningar. Sådana funktioner kommer dock med en mycket högre initialkostnad och större krav på supportkontrakt.

Den typiska hypervisorn av typ 1 kräver en viss nivå av extern hantering – med gränssnitt som Microsoft System Center Virtual Machine Manager eller VMware vCenter – för att få tillgång till hela omfattningen av hypervisorns förmågor.

Typ 2-hypervisorer

En typ 2-hypervisor installeras vanligtvis ovanpå ett befintligt operativsystem. Den kallas ibland hosted hypervisor eftersom den förlitar sig på värdmaskinens befintliga operativsystem för att hantera anrop till CPU-, minnes-, lagrings- och nätverksresurser.

Typ 2-hypervisorer har sina rötter i x86-virtualiseringens tidiga dagar då hypervisorn lades till ovanpå de befintliga systemens operativsystem. Även om syfte och mål för hypervisorer av typ 1 och typ 2 är identiska, medför närvaron av ett underliggande operativsystem med hypervisorer av typ 2 en oundviklig latenstid; all hypervisorns verksamhet och varje virtuell maskins arbete måste passera genom värdoperativsystemet. Dessutom kan säkerhetsbrister eller sårbarheter i värdoperativsystemet potentiellt äventyra alla virtuella maskiner som körs ovanför det.

Som en följd av detta används hypervisorer av typ 2 i allmänhet inte för datacenter och är reserverade för klient- eller slutanvändarsystem – ibland kallade klienthypervisorer – där prestanda och säkerhet är mindre viktiga. De har också en lägre kostnad än hypervisorer av typ 1 och utgör en idealisk testplattform jämfört med virtualiserade produktionsmiljöer eller molnet. Programvaruutvecklare kan till exempel använda en hypervisor av typ 2 för att skapa virtuella maskiner för att testa en programvaruprodukt innan den släpps. IT-organisationer använder vanligtvis hypervisorer av typ 2 för att skapa virtuella skrivbordsmiljöer. Hypervisorer av typ 2 kan stödja stora och komplexa nästlade miljöer.

Hårdvarustöd för hypervisorer av typ 1 och typ 2

Hårdvaruaccelereringstekniker finns i stor utsträckning tillgängliga för virtualiseringens uppgifter. Sådana tekniker inkluderar Intel Virtualization Technology extensions för Intel-processorer och AMD Virtualization extensions för AMD-processorer. Det finns många andra virtualiseringsbaserade tillägg och funktioner, bland annat adressöversättning på andra nivån och stöd för nästlad virtualisering.

Både hypervisorer av typ 1 och typ 2 använder stöd för maskinvaruacceleration, men i varierande grad.

Hårdvaruaccelerationsteknik utför många av de processintensiva uppgifter som behövs för att skapa och hantera virtuella resurser på en dator. Hårdvaruacceleration förbättrar virtualiseringsprestanda och det praktiska antalet virtuella maskiner som en dator kan vara värd för jämfört med vad hypervisorn kan göra ensam.

Både hypervisorer av typ 1 och typ 2 använder stöd för hårdvaruacceleration, men i varierande grad. Hypervisorer av typ 1 är beroende av teknik för maskinvaruacceleration och fungerar vanligtvis inte utan att denna teknik är tillgänglig och aktiverad via systemets BIOS. Hypervisorer av typ 2 kan i allmänhet använda hårdvaruaccelerationsteknik om dessa funktioner finns tillgängliga, men de kan vanligtvis falla tillbaka på mjukvarueemulering om det saknas stöd för inbyggd hårdvara.

Kontrollera med din hypervisorleverantör om du vill veta vilka krav på hårdvarustöd som gäller för en specifik hypervisor.

Hypervisorleverantörer av typ 1 och typ 2

Hypervisormarknaden innehåller flera leverantörer, bland annat VMware, Microsoft, Oracle och Citrix. Nedan följer några populära produkter för både hypervisorer av typ 1 och typ 2.

Hypervisorer av typ 1:

• VMware vSphere. VMware vSphere innehåller hypervisorn ESXi och hanteringsprogrammet vCenter för att tillhandahålla en uppsättning virtualiseringsprodukter, t.ex. vSphere Client, vSphere Software Development Kits, Storage vMotion, Distributed Resource Scheduler och Fault Tolerance. VMware vSphere är inriktat på företags datacenter; mindre företag kan ha svårt att motivera priset.
• Microsoft Hyper-V. Microsoft Hyper-V körs på Windows operativsystem och gör det möjligt för administratörer att köra flera operativsystem i en virtuell maskin. Administratörer och utvecklare använder ofta Hyper-V för att bygga testmiljöer för att köra programvara på flera operativsystem genom att skapa virtuella maskiner för varje test.
• KVM. KVM-hypervisorn är en virtualiseringsarkitektur med öppen källkod som är gjord för Linuxdistributioner. KVM-hypervisorn gör det möjligt för administratörer att omvandla en Linuxkärna till en hypervisor och har direkt tillgång till hårdvara tillsammans med alla virtuella maskiner som hypervisorn är värd för. Funktioner inkluderar live-migrering, schemaläggning och resurskontroll.
• Xen hypervisor. Xen-projektet med öppen källkod började ursprungligen som ett forskningsprojekt vid University of Cambridge 2003. Senare flyttades det till Linux Foundation. Xen används som uppströmsversion för andra hypervisorer, bland annat Oracle VM och Citrix Hypervisor. Amazon Web Services använder en anpassad version av Xen hypervisor som grund för sitt Elastic Compute Cloud.
• Oracle VM. Oracle VM är en virtualiseringsarkitektur med öppen källkod som använder Xen i sin kärna och gör det möjligt för administratörer att distribuera operativsystem och programvaror i virtuella maskiner. Funktionerna i Oracle VM omfattar skapande och konfiguration av serverpooler, skapande och hantering av lagringsförråd, kloning av virtuella maskiner, migrering av virtuella maskiner och lastbalansering.
• Citrix Hypervisor. Citrix Hypervisor – tidigare känd som Citrix XenServer – är en servervirtualiseringsplattform med öppen källkod som bygger på Xen-hypervisorn. Administratörer använder Citrix Hypervisor för att distribuera, hysa och hantera virtuella maskiner samt distribuera hårdvaruresurser till dessa virtuella maskiner. Några av de viktigaste funktionerna är VM-mallar, XenMotion och live-patchar för värddatorer. Citrix Hypervisor finns i två versioner: Standard och Enterprise.

Typ 2 hypervisorprodukter:

• Oracle VM VirtualBox. Oracle VM VirtualBox är en hosted hypervisor med öppen källkod som körs på ett värdoperativsystem för att stödja gäst-VM:er. VirtualBox stöder en mängd olika värdoperativsystem, t.ex. Windows, Apple macOS, Linux och Oracle Solaris. VirtualBox erbjuder flergenerationsförgrenade ögonblicksbilder, Guest Additions, gästmultiprocessing, ACPI-stöd och nätverksuppstart i Preboot Execution Environment.
• VMware Workstation Pro och VMware Fusion. VMware Workstation Pro är en 64-bitars hosted hypervisor som kan implementera virtualisering på Windows- och Linuxsystem. Några av Workstations funktioner är fildelning mellan värd och gäst, skapande och distribution av krypterade virtuella maskiner och ögonblicksbilder av virtuella maskiner.

VMware utvecklade Fusion som ett alternativ till Workstation. VMware Fusion erbjuder många av samma funktioner som Workstation men är macOS-kompatibelt och har färre funktioner till ett lägre pris.

• QEMU. QEMU är ett virtualiseringsverktyg med öppen källkod som emulerar CPU-arkitekturer och gör det möjligt för utvecklare och administratörer att köra program som kompilerats för en arkitektur på en annan. QEMU erbjuder funktioner som stöd för icke-flyktig hårdvara med dubbla inline-minnesmoduler, delat filsystem, säkra gäster och minneskryptering.
• Parallels Desktop. Parallels Desktop riktar sig främst till macOS-administratörer och gör det möjligt att köra Windows-, Linux- och Google Chrome-operativsystem och -program på Apple Mac. Vanliga funktioner inkluderar nätverkskonditionering, stöd för 128 GB per virtuell maskin samt Chef/Ohai, Docker och HashiCorp Vagrant-integrationer. Parallels Desktop finns i tre lägen: Coherence, Full Screen och Modality mode.

Typ 1 vs. typ 2 hypervisor

När administratörer väljer mellan en hypervisor av typ 1 och typ 2 måste de ta hänsyn till typen och storleken på deras arbetsbelastningar. Om administratörer främst arbetar i ett företag eller en stor organisation och måste distribuera hundratals virtuella maskiner kommer en hypervisor av typ 1 att passa deras behov.

Men om administratörer har en mindre distribution eller behöver en testmiljö är hypervisorer av typ 2 mindre komplexa och har en lägre prislapp. Och företag och organisationer kan använda hypervisorer av typ 2 vid behov för arbetsbelastningar som passar tekniken.