Definition Was ist ein VMM (Virtual Machine Monitor)?

Virtual Machine Monitor ist eine alternative Bezeichnung für Hypervisor. Es handelt es sich um eine Software zur Virtualisierung von Rechnerressourcen wie CPU-Leistung, Arbeitsspeicher, Netzwerkschnittstellen oder Festplattenspeicher. Mit einem VMM lassen sich auf physischen Rechnern mehrere virtuelle Systeme mit unterschiedlichen Betriebssystemen parallel betreiben. Der VMM weist den Gastsystemen die benötigten Hardware-Ressourcen zu und sorgt für die Isolation der virtuellen Instanzen.

Das Akronym für Virtual Machine Monitor lautet VMM. Virtual Machine Monitor ist eine alternative Bezeichnung für Hypervisor. Ein Hypervisor ist eine Software zur Virtualisierung von Rechnerressourcen. Die Software schafft eine zusätzliche Schicht zwischen der Hardware und den virtuellen Gastsystemen. Sie weist den virtuellen Maschinen (VMs, Virtual Machines) die benötigten Hardware-Ressourcen des zugrundeliegenden Host-Systems zu und sorgt für die Isolation der virtuellen Instanzen.

Der Virtual Machine Monitor verwaltet Ressourcen wie CPU-Leistung, Arbeitsspeicher, Festplattenspeicherplatz, Netzwerkschnittstellen und Peripheriegeräte. Mithilfe eines Virtual Machine Monitors lassen sich auf einem Host-System mehrere Gastsysteme mit unterschiedlichen Betriebssystemen parallel betreiben. Die Gastsysteme sind voneinander unabhängig. Sie "sehen" sich gegenseitig nicht.

Durch die Abstraktion der Hardware und die virtuelle Bereitstellung der Hardware-Ressourcen durch den VMM ist es für das Gastsystem unerheblich, in welcher Hardware-Umgebung der Virtual Machine Monitor installiert ist. Abhängig von der Art der Realisierung des VMM ist eine Unterscheidung zwischen Typ-1- und Typ-2-Hypervisor möglich. Beispiele für VMMs sind VMware vSphere und VMware ESX/ESXi, VMware Workstation, Microsoft Hyper-V, Oracle VM Server, Oracle VirtualBox, Citrix Hypervisor oder Linux KVM (Kernel-based Virtual Machine).

Die prinzipielle Funktionsweise eines VMM

Wichtigste Funktionen des Virtual Machine Monitors sind die Verwaltung und Virtualisierung der Hardware-Ressourcen des Host-Systems und die Zuteilung der virtuellen Ressourcen an die Gastsysteme. Der VMM fügt eine zusätzliche Software-Ebene oberhalb der Hardware ein und partitioniert die zugrundeliegende Hardware.

Jedem einzelnen Gastsystem werden alle benötigten Hardware-Komponenten für den Betrieb eines kompletten virtuellen Rechners zur Verfügung gestellt. Für das Gastsystem ist es nicht ersichtlich, ob es sich bei den bereitgestellten Hardware-Ressourcen um virtuelle oder physische Ressourcen handelt. Die Gastsysteme sind durch den Hypervisor isoliert und "sehen" sich gegenseitig nicht. Bei Bedarf ist eine Kommunikation zwischen virtuellen Maschinen über virtuelle Netzwerkverbindungen möglich.

Eine weitere Funktion des Virtual Machine Monitors ist die Verwaltung der virtuellen Maschinen. Mithilfe des VMM lassen sich die Gastsysteme einrichten, starten, anhalten oder zurücksetzen. Abhängig von der Implementierung des Hypervisors kann er vollständig softwarebasiert und ohne spezifische Virtualisierungsfunktionen der Prozessoren des Host-Systems ausgeführt werden. Für eine bessere Performance und Sicherheit der virtualisierten Gastsysteme bieten viele Prozessorarchitekturen und Prozessortypen dem Virtual Machine Monitor hardwareseitig einen erweiterten Befehlssatz mit spezifischen Virtualisierungsfunktionen an.

Unterscheidung des VMM zwischen Typ-1- und Typ-2-Hypervisor

Abhängig von der Art der Realisierung ist eine Unterscheidung des VMM zwischen Typ-1- und Typ-2-Hypervisor möglich.

Der Typ-1-Hypervisor wird auch als Bare-Metal Hypervisor oder native VMM bezeichnet. Er setzt direkt auf der Hardware des Host-Systems auf und benötigt kein Host-Betriebssystem. Die Verwaltung der Hardware-Ressourcen des Host-Systems ist über eigene Hardware-Treiber ohne die Zwischenschicht eines Host-Betriebssystems möglich. Vorteil dieser Art von Virtual Machine Monitor ist, dass der Ressourcenverbrauch zur Virtualisierung relativ gering ist. Allerdings muss die verwendete Hardware von den Treibern des Typ-1-Hypervisors unterstützt werden.

Ein Typ-2-Hypervisor, auch als hosted Virtual Machine Monitor bezeichnet, benötigt einen Host-Rechner mit einem installierten Host-Betriebssystem. Er ist nicht in der Lage, direkt mit der Hardware des Host-Rechners zu interagieren und benötigt für die Partitionierung und Zuteilung der Hardware-Ressourcen die Hardware-Treiber des Host-Betriebssystems. Der hosted Virtual Machine Monitor wird oberhalb des Host-Betriebssystems ausgeführt. Diese Konstellation führt im Vergleich zu einem System mit Typ-1-Hypervisor zu einer geringeren Performance. Allerdings lässt sich ein Typ-2-Hypervisor auf allen unterstützten Host-Betriebssystemen ausführen und benötigt selbst keine mit der Host-Hardware kompatiblen Gerätetreiber.

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