Was sind virtuelle Maschinen?

Die meisten Hypervisoren unterstützen VMs, auf denen das Windows-Betriebssystem als Gast ausgeführt wird. Der Hyper-V-Hypervisor von Microsoft ist Teil des Windows-Betriebssystems. Bei der Installation erstellt er eine übergeordnete Partition, die sowohl sich selbst als auch das primäre Windows-Betriebssystem enthält, wobei jedem dieser beiden Systeme privilegierter Zugriff auf die Hardware gewährt wird. Andere Betriebssysteme, einschließlich Windows-Gastbetriebssysteme, werden in untergeordneten Partitionen ausgeführt, die über die übergeordnete Partition mit der Hardware kommunizieren.

Das Open-Source-Betriebssystem Android OS von Google ist auf mobilen Geräten und vernetzten Heimgeräten wie z. B. Unterhaltungselektronik gängig. Android OS kann nur auf der ARM-Prozessorarchitektur ausgeführt werden, die für diese Geräte üblich ist, aber es ist ja durchaus denkbar, dass Enthusiasten, Android-Gamer oder Softwareentwickler dieses Betriebssystem auf PCs ausführen möchten.

Dies ist problematisch, weil PCs auf einer gänzlich anders beschaffenen x86-Prozessorarchitektur ausgeführt werden und ein Hypervisor für Hardwarevirtualisierung nur Anweisungen zwischen der VM und der CPU übergibt. Er übersetzt sie nicht für Prozessoren mit unterschiedlichen Befehlssätzen. Es gibt verschiedene Projekte, die sich mit diesem Problem auseinandersetzen.

Einige, wie z. B. Shashlik oder Genymotion, verwenden einen Emulator, der die ARM-Architektur in Software nachbildet. Eine Alternative, das Android-x86-Projekt, portiert stattdessen Android auf die x86-Architektur. Um es auszuführen, müssen Sie das Android-x86-Programm als virtuelle Maschine unter Verwendung des VirtualBox-Hypervisors Typ 2 installieren. Anbox, eine weitere Alternative, führt das Android-Betriebssystem auf dem Kernel eines Host-Linux-Betriebssystems aus.

Apple lässt die Ausführung seines Betriebssystems macOS nur auf Apple-Hardware zu und untersagt in seiner Endbenutzer-Lizenzvereinbarung die Ausführung auf Nicht-Apple-Hardware, sei es als VM oder anderweitig. Sie können Hypervisoren vom Typ 2 auf Mac-Hardware verwenden, um VMs mit einem macOS-Gast zu erstellen.

Es ist heute nicht möglich, iOS in einer VM auszuführen, weil Apple sein Betriebssystem iOS strengen Kontrollmechanismen unterstellt und seine Ausführung auf anderen als iOS-Geräten nicht zulässt.

Was einer iOS-VM am nächsten kommt, ist der iPhone-Simulator, der mit der integrierten Xcode-Entwicklungsumgebung ausgeliefert wird, die das gesamte iPhone-System in Software simuliert.

Die Java-Plattform ist eine Ausführungsumgebung für Programme, die in der Softwareentwicklungssprache Java geschrieben wurden. Javas Versprechen war „einmal schreiben, überall ausführen“. Das hieß, jedes Java-Programm konnte auf jeder Hardware laufen, auf der die Java-Plattform ausgeführt wurde. Um dies zu erreichen, enthält die Java-Plattform eine virtuelle Java-Maschine (Java Virtual Machine, JVM).

Java-Programme enthalten Bytecode, d. h. Anweisungen, die für die JVM bestimmt sind. Die JVM kompiliert diesen Bytecode zu Maschinencode, die niedrigste vom Host-Computer verwendete Sprache. Die JVM in der Java-Plattform einer IT-Plattform erzeugt basierend auf dem Maschinencode, den der Prozessor erwartet, einen anderen Satz von Maschinencodeanweisungen als die JVM in einer anderen Plattform.

Die JVM führt daher kein komplettes Betriebssystem aus und verwendet keinen Hypervisor, wie es andere VMs tun. Stattdessen setzt sie Softwareprogramme auf Anwendungsebene für die Ausführung auf einer bestimmten Hardware um.

Weitere Informationen zu Java finden Sie in „Java: Ein vollständiger Leitfaden“.

Wie die JVM wird die Python-VM nicht auf einem Hypervisor ausgeführt und sie enthält auch kein Gastbetriebssystem. Sie ist vielmehr ein Tool, mit dem Programme, die in der Programmiersprache Python geschrieben wurden, auf einer Vielzahl von CPUs ausgeführt werden können.

Ähnlich wie Java setzt Python seine Programme in ein Zwischenformat um, den so genannten Bytecode, und speichert diesen in einer Datei, die dann jederzeit ausgeführt werden kann. Wenn das Programm ausgeführt wird, übersetzt die Python-VM den Bytecode zwecks schneller Ausführung in Maschinencode.

Linux ist ein gängiges Gastbetriebssystem, das in vielen VMs verwendet wird. Es ist auch ein weit verbreitetes Host-Betriebssystem zur Ausführung von VM und verfügt sogar über einen eigenen Hypervisor, der als kernelbasierte virtuelle Maschine (KVM) bezeichnet wird. Der Mainstream-Linux-Kernel enthält den KVM seit 2007. Obwohl es sich um ein Open-Source-Projekt handelt, ist Red Hat inzwischen Eigentümer des Unternehmens, das die KVM ursprünglich entwickelt hat.

VMware war schon früh ein Hersteller von Virtualisierungssoftware und ist heute ein beliebter Anbieter von Software für Hypervisoren der Typen 1 sowie 2 und von VM-Software für Unternehmenskunden.

„VMware: Ein vollständiger Leitfaden“ vermittelt einen umfassenden Überblick über alles Wissenwerte rund um VMware.

Ubuntu ist eine Linux-Distribution, die von Canonical hergestellt wird. Es ist in einer Desktop- und einer Server-Version erhältlich, die beide als VM installiert werden können. Ubuntu kann als Gastbetriebssystem auf Microsoft Hyper-V bereitgestellt werden. Es bietet eine optimierte Version von Ubuntu Desktop, die gut im erweiterten Sitzungsmodus von Hyper-V funktioniert und eine nahtlose Integration zwischen dem Windows-Host und der Ubuntu-VM bereitstellt. Sie umfasst Unterstützung für die Integration der Zwischenablage, die dynamische Größenanpassung des Desktops, gemeinsam genutzte Ordner und Mausbewegungen zwischen dem Host- und dem Gast-Desktop.