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Hyper-V Virtual Switch: Überblick, Features und Einrichtung

| Autor / Redakteur: Frank-Michael Schlede, Thomas Bär / Andreas Donner

Microsofts Hyper-V ist der ideale Einstieg in die Welt der Server- und Betriebssystem-Virtualisierung, doch viele Einsteiger haben Probleme, die Komponente des Hyper-V Virtual Switch zu verstehen.
Microsofts Hyper-V ist der ideale Einstieg in die Welt der Server- und Betriebssystem-Virtualisierung, doch viele Einsteiger haben Probleme, die Komponente des Hyper-V Virtual Switch zu verstehen. (Bild: © - z_amir - stock.adobe.com)

Mit Hyper-V ist die Virtualisierung fester Bestandteil sowohl der Windows-Server-Systeme als auch der professionellen Versionen von Windows 10 geworden. Anwender, die erstmals mit dieser Technik arbeiten wollen (oder müssen), tun sich dabei zunächst häufig schwer mit der Rolle und dem Einsatzzweck des Virtual Switch: Ein Überblick, der auch zeigt, wie diese Ressource mit der PowerShell verwaltet werden kann.

Microsofts Hyper-V ist der ideale Einstieg in die Welt der Server- und Betriebssystem-Virtualisierung. Das gilt beispielsweise dann, wenn kleinere und mittelgroße Betriebe erste Schritte in diese Richtung unternehmen wollen, ohne dass dabei der finanzielle Aufwand allzu groß werden soll: Schließlich ist Hyper-V sowohl bei den aktuellen Windows-Server- als auch bei Windows-Client-Versionen für den professionellen Einsatz Teil des Betriebssystems.

Viele Neueinsteiger haben zu Anfang manchmal Probleme, die Komponente des Hyper-V Virtual Switch, ohne den Einrichtung und Betrieb der Virtualisierung nicht klappen, richtig zu verstehen. In diesem Artikel stellen wir kurz die Grundlagen zum Virtual Switch bei Microsofts Hyper-V vor, schildern die unterschiedlichen Konfigurationsmöglichkeiten und gehen darauf ein, wie sich diese wichtige Ressource unter Windows 10 und auf dem Windows Server 2016 auch mit Hilfe der PowerShell verwalten lässt.

Hyper-V Virtual Switch: Was ist er und wozu dient er?

Der allgemeine Trend in der IT geht dahin, möglichst viele Ressourcen zu virtualisieren und somit größerer Unabhängigkeit und Flexibilität zu erlangen. Das gilt in ganz besonderem Maße für die Netzwerktechniken. So werden auch Standardgeräte der Netzwerktechnik, wie beispielsweise Switches, ebenfalls möglichst als virtuelle Geräte in Software abgebildet. Ein solcher Software-Switch erfüllt dann die gleichen Aufgaben, die auch sein in Hardware realisiertes Pendant zu bewältigen hat: Er unterstützt unter anderem die Standard-Netzwerkprotokolle, kann VLAN-IDs zuweisen und Techniken wie das VLAN-Trunking zur Verfügung stellen.

Alle Einstellungen, die diesbezüglich vorzunehmen sind, finden Anwender und Administratoren im Hyper-V-Manager, ein Programm das automatisch mit auf das System gelangt, wenn die Virtualisierungs-Rolle (beziehungsweise das Feature unter Windows 10) installiert wird. Dort steht dann auch der Menüpunkt „Manager für virtuelle Switches“ bereit.

Wer erstmals mit dem Hyper-V zu tun hat, wird vielleicht zunächst einmal erstaunt festgestellt haben, dass ohne die Einrichtung eines solchen virtuellen Switches nichts geht. Seit dem Creators Update auf den Professional-, Enterprise- und Education-Versionen von Windows 10 besteht für Anwender die Möglichkeit, mittels des Menüpunkts „Schnellerstellung“ mit wenigen Klicks eine virtuelle Maschine anzulegen und zum Laufen zu bringen – ein Feature, das bis jetzt seinen Weg noch nicht auf den Windows Server 2016 gefunden hat. Aber auch hier muss der Nutzer zunächst einen virtuellen Switch anlegen, beziehungsweise diesen durch die Schnellerstellung automatisch erstellen lassen.

Die unterschiedlichen Modi des Hyper-V Switches

Wer sich nach einer solchen automatischen Erstellung den Switch im „Manager für virtuelle Switches“ anschaut, wird feststellen, dass Windows einen Switch vom Typ „extern“ angelegt hat. Das führt unweigerlich zu den drei unterschiedlichen Modi, in denen der Nutzer einen solchen Switch für seine Virtualisierung anlegen und einsetzen kann.

Der Hyper-V-Manger bietet dem Nutzer drei unterschiedlichen Arten des Switches an: Sie tragen die Bezeichnungen extern, intern und privat. Bevor wir näher auf diese unterschiedlichen Modi eingehen, ist es wichtig, sich zu vergegenwärtigen, welche Aufgabe der virtuelle Switch im Hyper-V grundsätzlich zu erledigen hat: Nur mit seiner Hilfe ist es den virtuellen Maschinen, die auf diesem Hyper-V Host arbeiten, dann auch möglich, mit anderen Systemen im Netzwerk zu kommunizieren. Die virtuellen Netzwerkkarten der VMs verbinden sich dazu direkt mit dem virtuellen Switch.

Wählt der Nutzer für seinen virtuellen Switch den Modus „extern“ aus, so können die virtuellen Maschinen auf dem Hyper-V Host über ihre virtuellen Netzwerkschnittstellen direkt sowohl mit anderen virtuellen Maschinen auf dem Host als auch mit dem verwaltenden Host-System kommunizieren. Der externe virtuelle Switch nutzt dabei den physikalischen Netzwerkadapter oder auch eine via NIC-Teaming zusammengefasste Gruppe von Netzwerkkarten, um mit dem physikalischen Switch zu kommunizieren. Die VMs erhalten so direkten Zugriff auf das physische Netzwerk und können mit den Ressourcen wie etwa anderen Workstations oder Servern auf diesem Netzwerk kommunizieren.

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Wurde hingegen als Switch-Typ „intern“ gewählt, so können die VMs auf diesem Host sowohl untereinander als auch mit dem verwaltenden Betriebssystem des Host-Rechners kommunizieren – sie besitzen aber keinen Zugriff auf das externe, physikalische Netzwerk, mit dem der Host-Rechner verbunden ist.

Entscheidet sich der Nutzer schließlich für den Typ „privat“, so können nur noch die virtuellen Netzwerkadapter der VMs auf diesem Host miteinander kommunizieren – sie besitzen also weder Zugriff auf das verwaltende Betriebssystem noch auf das externe Netzwerk. Aus diesen Gründen ist es dann auch klar, warum der Nutzer dem virtuellen Switch nur bei Auswahl des Typs „extern“ eine physikalisch im Hostsystem vorhandene Netzwerkkarte zuweisen muss.

Im Idealfall sollte ein Host-System für die Virtualisierung mit mehreren Netzwerkadaptern ausgerüstet sein. Besitzt der Server aber nur eine Netzwerkkarte, so ist es wichtig, dass der Nutzer beim Anlegen des externen Switches das Kästchen „Gemeinsame Verwaltung dieses Netzwerkadapters für das Verwaltungsbetriebssystem zulassen“ mit anklickt. In dem Moment, in dem nämlich eine physikalische Netzwerkkarte an den virtuellen Switch gebunden wird, kann sie nicht mehr für andere Zwecke eingesetzt werden. Nach dem der Switch angelegt wurde findet der Nutzer nun bei den Netzwerkadaptern des Hostsystems einen „Hyper-V Virtual Ethernet Adapter“, der vom System als „vEthernet“ bezeichnet wird.

Hyper-V realisiert das „Teilen“ des Netzwerkadapters dadurch, dass es eben diesen virtuellen Netzwerkadapter für das Betriebssystem der Management-Plattform anlegt und diesen mit den gleichen virtuellen Switches verbindet, den auch die virtuellen Maschinen benutzen. Deshalb ist es für den Administrator auch nur dann notwendig, diese Checkbox auszuwählen, wenn er sicherstellen muss, dass das Management-Betriebssystem auf diesem bestimmten physikalischen Adapter kommunizieren muss – was auch dann der Fall ist, wenn sich nur eine Netzwerkkarte im Hostsystem befindet. Kommt hingegen eine dedizierte Netzwerkkarte für den Netzwerkverkehr dieses Betriebssystems zum Einsatz, so ist das nicht notwendig.

Virtual Switch mithilfe der PowerShell verwalten

Wie bei fast allen System-Features- und -Möglichkeiten, die von den modernen Windows-Systemen bereitgestellt werden, können Administratoren und Anwender natürlich auch die Hyper-V-Virtualisierung mit Hilfe der PowerShell einrichten, steuern und kontrollieren. Wer auf seinem Windows 10 Professional-, Enterprise- oder Education-System das Feature Hyper-V eingerichtet oder auf dem Windows Server 2012, 2012 R2 oder 2016 die Server-Rolle Hyper-V konfiguriert hat, kann damit automatisch auch auf das Modul „Hyper-V“ der PowerShell zugreifen. So reicht auf diesen Systemen der Aufruf von

Get-Command -Module Hyper-V

in der PowerShell, um eine entsprechend lange Liste der verfügbaren Cmdlets auf den Bildschirm zu bringen. Geht es nur um die Cmdlets für den virtuellen Switch, so kann sich ein Nutzer diese beispielsweise mit dem folgenden Aufruf anzeigen lassen:

Get-Command -Module Hyper-V | select-string “switch“

Mit Hilfe der verschiedenen Cmdlets können alle Arbeiten rund um den Virtual Switch auf diese Weise mit Hilfe von Scripts automatisiert und/oder auch auf Remote-Systemen ausgeführt werden. Wir zeigen hier nur kurz grundlegende Kommandos und raten allen Systembetreuern und Administratoren, diese und weitere Cmdlets rund um Hyper-V und Virtual Switches auszuprobieren.

Dabei ist es selbstverständlich notwendig, diese Kommandos in einer PowerShell mit Administratorrechten auszuführen. Der Administrator muss dann zunächst einmal feststellen, welche Netzwerkadapter im Hostsystem zu Verfügung stehen. Das gelingt am einfachsten mit dem Cmdlet Get-Netadapter. So kann beispielsweise mit dem folgenden Aufruf die Bezeichnung des vorhandenen Ethernet-Adapters einer Variablen zugewiesen werden, um dann mit Hilfe des Kommandos New-VMSwitch einen neuen Switch anzulegen:

$Netzwerkkarte = Get-NetAdapter –Name Ethernet
New-VMSwitch –Name NeuerSwitch –NetAdapterName $Netzwerkkarte.Name –AllowManagementOS $true

Mit diesen Kommandos wird ein neuer Switch mit dem Namen „NeuerSwitch“ auf dem Hostsystem angelegt. Bei dieser Art des Aufrufs wird durch die Verwendung des Parameters „-NetAdapterName“ implizit der Typ auf „extern“ gesetzt. Zudem bindet die Übergabe dieses Namens den virtuellen Switch an die angegebene physikalische Netzwerkschnittstelle. Wer einen internen oder privaten Switch anlegen möchte, muss dazu „-SwitchType <Typ des Switches>“ verwenden. Dieser Parameter erlaubt entweder den Wert „Internal“ oder „Private“ als Typ, sodass das Cmdlet den entsprechenden Switch anlegt.

New-VMSwitch –Name Interner –SwitchType Internal

Der Parameter „-AllowManagementOS <Boolean>“ erlaubt die Angabe von „$true“ oder „$false“. Ist er „eingeschaltet“, so steht der externe Switch sowohl dem Hostsystem als auch den virtuellen Systemen für den Netzwerkzugriff zur Verfügung. Wer das überprüfen will, ruft nach Ausführung des PowerShell-Kommandos den Hyper-V-Manager auf und findet im „Manager für virtuelle Switches“ das entsprechende Kästchen bei den Einstellungen des neu angelegten Switches ausgewählt vor.

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