Hybride, virtuelle Umgebungen unter Hyper-V

So nutzen Sie Linux als VM in Hyper-V

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Andreas Donner

Linux-VMs unter Hyper-V werden mit Windows Server 2016 immer leistungsfähiger.
Linux-VMs unter Hyper-V werden mit Windows Server 2016 immer leistungsfähiger. (Bild: © Julien Tromeur - stock.adobe.com)

Mit Windows Server 2016 bietet Microsoft weitreichende Möglichkeiten, um Linux als virtuelle Server in Hyper-V zu betreiben. In hybriden Umgebungen kann also problemlos parallel auf Windows und Linux gesetzt werden, ohne dass Probleme zu erwarten sind. Wir geben Tipps für den Einsatz.

Linux lässt sich in Windows Server 2016 besser als virtueller Gast nutzen, als in den Vorgängerversionen. Denn jetzt können Administratoren bspw. Dynamic Memory auch in Linux nutzen. Das erhöht die flexible Konfiguration des Arbeitsspeichers auch für virtuelle Linux-Server. Neben dieser Funktion unterstützt Windows Server 2016 aber noch weitere Möglichkeiten, um Linux mit Hyper-V (siehe Abbildung 1) optimal zu virtualisieren. Allerdings gibt es auch hier Grenzen, die erst mit den Nachfolgerversionen von Windows Server 2016 entfernt werden.

Die meisten Möglichkeiten, die Hyper-V in Windows Server 2016 für Linux bietet, können auch in Windows 10 eingesetzt werden. Auch hier können Linux-VMs über Hyper-V virtualisiert werden. Allerdings unterstützt Windows 10 zum Beispiel keine Hochverfügbarkeit mittels Live-Migration. Neben Windows 10 kann auch der kostenlose Hyper-V-Server 2016 zur Virtualisierung für Linux-VMs genutzt werden.

Microsoft bietet ebenfalls Unterstützung für den optimalen Betrieb von Linux-VMs mit Hyper-V. Die Informationen dazu sind auf der Seite „Best Practices for running Linux on Hyper-V“ zu finden.

Netzwerke mit Linux-VMs

Um Linux optimal als VM einzubinden, stehen die Linux Integration Services (LIS) zur Verfügung. Dabei handelt es sich um die Linux-Version der Integrationsdienste, die als Software auch für Windows eingesetzt wird. Durch die Integration können virtuelle Netzwerkadapter hinzugefügt werden, die über virtuelle Switches kommunizieren (siehe Abbildung 2).

Hier sollte darauf geachtet werden, mindestens auf die Version 3.5 zu setzen. Ab dieser Version werden die meisten Funktionen von Windows Server 2016 unterstützt, auch die Verwendung von virtuellen LANs (VLANS) mit Linux-VMs auf Basis von Hyper-V (siehe Abbildung 3). Besser ist natürlich der Einsatz der aktuellsten Version. In diesem Fall ist es sinnvoll, auf „Linux Integration Services v4.2 for Hyper-V and Azure“ zu setzen.

Durch LIS werden Treiber in Linux installiert, die Hyper-V unterstützen. Ab Version 4.2.3 wird auch SR-IOV für VMs in Microsoft Azure unterstützt sowie Red Hat Enterprise Linux 6.9, 7.3, 7.4 und neuer.

Generation-2-VMs mit Linux

Generation-2-VMs bieten in Hyper-V die Möglichkeit, virtuelle SCSI-Laufwerke bereits zum Booten zu verwenden. Die neue Generation unterstützt außerdem UEFI. Bisher war es nur möglich, aktuelle Windows-Systeme als Generation-2-VM zu betreiben. Mit Windows Server 2016 können nun auch virtuelle Linux-Server davon profitieren (siehe Abbildung 4).

Das bietet Linux-VMs zum Beispiel die Möglichkeit, über UEFI zu booten und die Secure-Boot-Funktion in UEFI zu nutzen. Damit das funktioniert, müssen Ubuntu ab Version 14.04 oder SUSE Linux Enterprise Server ab Version 12 eingesetzt werden. Ob andere Linux-Systeme die Technik unterstützen, hängt von der entsprechenden Distribution ab.

Zusätzlich unterstützt Hyper-V in Windows Server 2016 auch die aktuellen Distributionen von CentOS, Oracle Linux, Red Hat und Debian. Bevor eine VM gestartet wird, sollte zunächst überprüft werden, ob die VM auch die Microsoft UEFI Certificate Authority nutzt. Dazu wird in der PowerShell der folgende Befehl verwendet:

Set-VMFirmware vmname -SecureBootTemplate MicrosoftUEFICertificateAuthority

Produktionsprüfpunkte in Windows Server 2016 nutzen

Microsoft hat die Prüfpunkte in Windows Server 2016 verbessert und flexibler gestaltet (siehe Abbildung 5). Die neue Version von Snapshots trägt in Windows Server 2016 und neuer die Bezeichnung „Prüfpunkte Produktion“ (Production Checkpoints). Für die Prüfpunkte (Checkpoints) wird nun auch der Volume Shadow Service von Windows innerhalb der VM verwendet. Wird ein solcher Prüfpunkt wiederhergestellt, entspricht dies einer Systemwiederherstellung der VM. Einfach ausgedrückt wird bei diesen Snapshots das virtuelle Betriebssystem in die Sicherung mit eingebunden. Beim Zurücksetzen können virtuelle Workloads diese Daten zur eigenen Wiederherstellung nutzen.

Virtuelle Linux-Server profitieren von der neuen Technik ebenfalls. Hier kommt der Systempuffer in Linux zum Einsatz, wenn die Distribution das unterstützt. Produktionsprüfpunkte (Production Checkpoints) bieten also eine Point-in-Time-Abbildung eines virtuellen Servers, welche die produktiven Workloads in der VM mit einbezieht. Für virtuelle Linux-Server lohnt es sich, diese Technik zu aktivieren.

Hochverfügbarkeit mit Linux und Hyper-V

Mit der Live-Migration lassen sich virtuelle Server im laufenden Betrieb zwischen Hyper-V-Hosts verschieben. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, möglichst aktuelle Linux-Distributionen zu verwenden, und möglichst auch LIS 4.2 (siehe Abbildung 6) und neuer in den Linux-VMs zu installieren. Die Live-Migration setzt voraus, dass der Clusterknoten, der die VM hostet, noch läuft. Die Live-Migration liest den Arbeitsspeicher von virtuellen Servern aus und überträgt ihn zum Zielserver. Alle Systeme, die mit Hyper-V funktionieren, lassen sich mit der Live-Migration absichern.

Das heißt, auch Linux-Server können auf diesem Weg hochverfügbar mit Hyper-V betrieben werden. Microsoft empfiehlt in diesem Fall die Verwendung von statischen MAC-Adressen für virtuelle Linux-VMs (siehe Abbildung 7). Die Einstellungen dazu können in den Einstellungen der VM vorgenommen werden.

Die richtigen virtuellen Festplatten für Linux-VMs

Virtuelle Linux-Server nutzen ihre virtuellen Festplatten für die Datenspeicherung. Innerhalb der virtuellen Festplatte wird natürlich ein Linux-Dateisystem eingesetzt. Die virtuelle Festplatte selbst wird aber auf einem Windows-Dateisystem gespeichert, also vor allem mittels NTFS und ReFS. Damit virtuelle Linux-Server nicht mehr Speicherplatz verbrauchen als notwendig, kann innerhalb des virtuellen Linux-Systems optimiert werden. Microsoft empfiehlt für virtuelle Linux-Server und deren virtuelle Festplatten eine Blockgröße von 1MB. Die Festplatten können zum Beispiel in der PowerShell erstellt werden:

New-VHD -Path C:\MyVHDs\test.vhdx -SizeBytes 127GB -Dynamic -BlockSizeBytes 1MB

Microsoft empfiehlt den Einsatz des Dateisystems Ext4. Das Dateisystem kommt besser mit virtuellen Festplatten in Hyper-V zurecht, vor allem wenn diese dynamisch konfiguriert sind (siehe Abbildung 8). Innerhalb des Dateisystems empfiehlt Microsoft eine Gruppengröße von 4.096, zum Beispiel mit:

mkfs.ext4 -G 4096 /dev/sdX1

Ausblick auf Windows Server 2019

Mit jeder neuen Windows-Server-Version integriert Microsoft mehr Funktionen für Linux. Mit Windows Server 2019 können auch Linux-VMs über Shielded-VMs gesichert werden. Das ist in Windows Server 2016 noch nicht möglich. Linux-VMs und Linux-Container können in Server 2019 mit Docker und Kubernetes zudem einfacher parallel eingesetzt werden, sodass Administratoren und Entwickler einfacher in hybriden Umgebungen arbeiten können.

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