Zum Zeitpunkt des Tests befand sich VirtualBox noch in der Beta-Phase. Daher bezieht sich dieser Test auf die Version 1.5 Beta 3. An den Stellen an denen sich bis zum fertigen Release noch etwas getan hat, weisen wir darauf hin.

Herkunft

VirtualBox wurde von dem deutschen Unternehmen Innotek 2003 als Virtualisierungslösung für Windows und Linux auf den Markt gebracht, nachdem die Zusammenarbeit mit Connectix durch den Kauf des Unternehmens durch Microsoft beendet wurde. Um gegen Branchengrößen wie VMWare bestehen zu können, entschied man sich dort VirtualBox als Open-Source-Lösung zu veröffentlichen und für Privatanwender kostenlos zu machen. Dieser mutige Schritt führte zu einem großen Medienecho, welches bis nach Stanford zu SUN gedrungen sein muss. Im März 2008 nämlich übernahm SUN Innotek.

Die Mac-Version von VirtualBox gibt es seit Juni 2007 als Beta-Version. Vor einigen Tagen wurde die finale Version 1.6.2 veröffentlicht.

Installation

VirtualBox kommt als schlankes 21MB großes Installationspaket daher und nimmt anschließend nur 40MB auf der Festplatte ein. Beim ersten Start verlangt VirtualBox nach einer Registrierung, die man aber auch ignorieren kann.

Das Programmpaket umfasst neben einem Manager zum Anlegen und Verwalten von virtuellen Maschinen auch den Virtual Disk Manager. Mit diesem erstellt man neue Festplatten-Images oder bindet bereits existierende Images für VirtualBox ein.

Anlegen von virtuellen Maschinen

Zum Anlegen von virtuellen Maschinen stellt VirtualBox einen Assistenten zur Verfügung, der durch die einzelnen Schritte führt. Hier lassen sich RAM- und Festplattengröße definieren. Bei den Festplatten-Images hat man die Wahl zwischen welchen mit fester Größe und welchen die dynamisch wachsen. Wie von den kommerziellen Lösungen bekannt, bietet auch VirtualBox bestimmte Grundeinstellungen für unterschiedliche Betriebssysteme an. Die Palette reicht von DOS/Windows 3.1 bis hin zum aktuellen Windows Server 2008, sowie zahlreichen Linux-Distributionen (Debian, Fedora, Gentoo, RedHat, Ubuntu etc) und etlichen Exoten wie z. B. L4, Netware und Solaris. Die Installation des Betriebssystems ist dann auch von ISO-Images möglich.

Einen bequemen Assistenten für die Installation von Windows XP oder Vista gibt es bei VirtualBox nicht. Hier muss man sich selbst durch die gesamte Prozedur hangeln und die diversen Neustarts ertragen. Der Vorteil ist, dass sich gleich bei der Installation gewisse Einstellungen vornehmen lassen, die bei der automatischen Installation von Parallels Desktop oder Fusion nicht aktiv sind.

Allgemein merkt man VirtualBox deutlich seine Linux-Wurzeln an. Die Bedienoberfläche wirkt etwas hölzern. Die Anpassung an den Mac ist teilweise noch lückenhaft. So fehlen in den Menüs z. B. noch die Beschriftungen für die Shortcuts. Umständlich gestaltet sich auch die Aktivierung zusätzlicher Hardware. Die Audio-Hardware muss z. B. erst manuell aktiviert werden. Auch ISO-Images lassen sich nur bei ausgeschalteter VM einbinden. Bei Fusion und Parallels Desktop ist das auch im laufenden Betrieb möglich. Gut versteckt haben die Entwickler von VirtualBox die Suspend-Funktion zum Speichern des aktuellen Ausführungszustands. Versucht man die VM über den Fenster-Schließen-Knopf zu beenden, erscheint ein Menü, in dem sich die entsprechende Option auswählen lässt.

In einem Punkt steht VirtualBox deutlich aus allen anderen Lösungen hervor. VirtualBox versteht sich auf das VMDK-Disk-Format von VMWare und kann mit VMWare-Produkten erzeugte virtuelle Maschinen ausführen. Das ist vorbildlich, da für VMWare z. B. auch viele fertige VMs existieren.

Windows

Hat man Windows in einer VM installiert, dann sollten im nächsten Schritt die Plattformzusätze (Treiber für die „Hardware“ der VM) installiert werden. Damit wird die Bedienung der VM flüssiger und es lassen sich mit Hilfe der Treiber auch Auflösungen jenseits der 1024×768 einstellen. Allerdings ist das ISO-Image mit den Treibern etwas versteckt im Programmpaket von VirtualBox untergebracht. Hinweise dazu findet man erst nach dem Studium des Handbuchs.

Im Seamless Mode wird der Windows-Desktop ausgeblendet und die Fenster der Windowsprogramme werden direkt auf dem Mac-Desktop angezeigt.

Ein nettes Feature ist die Live-Darstellung des VM-Desktops im Dock-Icon von Mac OS X. Seamless Mode heißt bei VirtualBox das Feature, welches bei Parallels und Fusion Coherence bzw. Unity heißt und blendet den Windows-Desktop aus. Damit werden Windows-Fenster Seite an Seite mit Mac-Fenstern angezeigt.

Linux

Wie eingangs erwähnt, unterstützt VirtualBox eine große Vielzahl an Linux-Gastsystemen. Die Installation der Systeme läuft wie auf einem richtigen Rechner ab. Bei unserer Debian-Testinstallation hatte der X-Server allerdings Probleme die richtige Bildschirmauflösung zu ermitteln und verweigerte zunächst den Dienst. Erst nach der Installation der Plattformzusätze ließ sich die graphische Oberfläche in Betrieb nehmen.

Geschwindigkeit

Bei der Geschwindigkeit von virtuellen Maschinen hat VirtualBox das Nachsehen gegenüber Parallels Desktop oder Fusion. Auch nach der Installation der Plattformzusätze fühlen sich virtuelle Maschinen unter VIrtualBox geringfügig zäher als bei Fusion oder Parallels Desktop an. Das mag daran liegen, dass VirtualBox z. B. die Rechenkerne des Macs nicht gleichmäßig auslastet und es dadurch zu höheren Latenzen kommt.

Auch wenn im Einstellungsdialog die Option zur Aktivierung von VT-x vorhanden ist, so unterstützt VirtualBox die Intel-Virtualisierungserweiterung (noch) nicht. Praktisch macht das kaum einen Unterschied, denn VirtualBox führt den meisten Code im Ring 2 der Prozessors aus (siehe auch unseren Techtalk dazu).

Snapshots

Wie auch die in den vorangegangenen Teilen getesteten Lösungen unterstützt VirtualBox auch Snapshots. Genau wie bei Parallels Desktop lassen sich mit VirtualBox beliebig viele Snapshots anlegen. Allerdings wurde in unserem Test die Snapshot-Funktion dadurch konterkarriert, dass sich Snapshots nicht mehr aktivieren ließen. Bei einem Schnellversuch mit VirtualBox unter Linux war das allerdings kein Problem mehr, so dass wir hier auf ein Problem der Beta-Version tippen.

Fazit

VirtualBox ist nicht wirklich schlecht. Es sind eher die kleinen Dinge, die einen gemischten Eindruck hinterlassen. Das Benutzerinterface, welches sich (noch?) nicht richtig in die Mac-Oberfläche einfügt, die fehlenden Shortcut-Beschriftungen und der im Vergleich zu den kommerziellen Lösungen geringere Funktionsumfang. Des weiteren muss Sun noch kräftig an der Benutzerfreundlichkeit von VirtualBox arbeiten. Grundlegende Dinge wie z. B. das Finden des ISO-Images mit den Plattformzusätzen sind erst nach dem Studium des Handbuchs möglich und erschweren damit die Inbetriebnahme unnötig.

Auf der Habenseite von VirtualBox steht dabei ganz klar, dass es für Privatanwender kostenlos ist. Nicht jeder der Windows nur gelegentlich nutzen will, möchte dafür zwischen 50 und 80 Euro ausgeben. Zudem ist es eine schlanke Alternative zu Fusion und Parallels Desktop. Wer nur gelegentlich ein Windows-Programm nutzt und nicht auf 3D-Unterstützung angewiesen ist, sollte definitiv einen Blick auf VirtualBox werfen. Deshalb vergeben wir 3,5 Macs.

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Platzhirsch

Parallels Desktop für Mac ist auf dem Mac der Platzhirsch unter den Virtualisierungslösungen. Für einige Zeit die einzige Möglichkeit Windows parallel zu Mac OS X auf den Mac zu bekommen, hat Parallels Desktop auf dem Mac die Marktführerschaft erobert. Damit das so bleibt, wurde die Software im Laufe der Zeit mit zahlreichen Innovationen (Coherence-Mode, Boot-Camp-Integration) weiterentwickelt und treibt so den Konkurrenten VMWare vor sich her.

Installation

Vor die Installation hat der Herr den Download des 88 MB großen Installers gesetzt. Hat dieser seine Arbeit erledigt, so hat er 76 MB zusätzlichen Festplattenplatz mit der Parallels-Software belegt. Zusätzlich finden sich in den Systemeinstellungen zwei zusätzliche virtuelle Netzwerkkarten, die für die beiden Betriebsmodi NAT und Host-Guest gebraucht werden.

Neben der eigentlichen Virtualisierungssoftware landen noch der Transporter, Explorer und das Image Tool auf der Festplatte des Anwenders. Der Transporter dient der Übertragung einer existierenden Windows-Installation in eine VM – doch dazu später mehr. Der Explorer zeigt Informationen zu eingerichteten VMs an und erlaubt das Browsen der zugeordneten Disk-Images. Das Image Tool dient der Verwaltung von Disk Images und erlaubt deren nachträgliche Manipulation. Dabei können Images aber nur vergrößert und nicht verkleinert werden. Auch sind dazu teilweise ein paar Kunstgriffe im Windows notwendig.

VMs einrichten

Nach dem ersten Start von Parallels Desktop meldet sich gleich der Installations-Assistent. Das ist ein modaler Dialog, der die Auswahl zwischen der Express-Installation von Windows (XP und Vista), einem normalen sowie einem benutzerdefinierten System erlaubt. Während die ersten beiden Optionen bereits Voreinstellungen z. B. über die RAM-Größe festlegen, hat man bei der letzten Option alle Freiheiten und kann sich eine VM nach seinen eigenen Bedürfnissen schneidern. Natürlich lassen sich die Einstellungen auch nachträglich noch ändern.

Um eine VM mit einem Netzwerk zu verbinden bietet Parallels Desktop drei Arbeitsmodi. Im Shared-Modus nutzt die VM die Netzwerkverbindung des Macs und ist nach außen nicht sichtbar. Im Bridged-Modus erscheint eine VM als eigener Rechner im Netzwerk. Wer seiner VM das Nach-Hause-Telefonieren verbieten will, wählt den Host-Only-Modus. Dann ist die virtuelle Maschine nur lokal und anderen gleichzeitig auf diesem Rechner laufenden VMs zugänglich.

Um schnell eine VM auf seinen Rechner zu bekommen bietet sich der Download von fertig konfigurierten VMs aus dem Internet an. Dafür bietet Parallels Desktop eine umfangreiche Sammlung dieser sogenannten Appliances an, die von einigen Firmen häufig auch für die Evaluierung ihrer Produkte angeboten werden. So reicht das Angebot vom Blog- bis zum Wiki-Server.

Boot Camp Daten übernehmen

Wer bereits Windows mit Apples-Lösung Boot Camp auf seinem Mac hat, muss die dafür eingerichtete Partition nicht verwerfen. Parallels Desktop kann die Boot-Camp-Partition auch als Laufwerk für eine VM nutzen. Dazu werden die Parallels Tools installiert und dann kann es losgehen. Allerdings zeigt sich dabei auch ein weiterer Nachteil von Windows: bei einer größeren Änderung der Hardware wird eine erneute Aktivierung des Systems notwendig. Parallels Desktop spielt dem Windows natürlich völlig andere Hardware vor, als sie der Mac hat. Damit entfällt bei dieser Lösung die Möglichkeit Windows entweder in der VM zu nutzen oder bei Bedarf, wenn es auf hohe Performance ankommt, auch direkt zu booten.

Nicht selten hat man zu Hause bereits einen Windows-Rechner stehen, den man gern in eine virtuelle Maschine umwandeln möchte. Dabei spart man die oft zeitraubende Installation sämtlicher Programme. Zudem können so sämtliche Daten übernommen werden. Diese Aufgabe kann man mit Parallels Transporter erledigen. Dazu muss auf dem Windows-Rechner der Parallels Transporter Agent installiert werden, den man allerdings zuvor erst bei Parallels herunterladen muss. Anschließend kann man den Rechner über Firewire- oder Netzwerkkabel in eine VM auf dem Mac überführen. Das ganze funktioniert auch mit bestehenden VMs, die man z. B. mangels eines Konverters von Fusion zu Parallels migrieren will. Mit dem richtigen Transporter Agent können auch Linux-Installationen in eine VM überführt werden.

Der Transport zeigt den Fortschritt mit Hilfe eines Fortschrittbalkens an. Leider verzichtet man auf die Anzeige der Restlaufzeit. Aber hat man den Vorgang begonnen, so kann man getrost einige Stunden spazieren gehen. In dieser Zeit wird der komplette Rechner quasi geklont. Alle Laufwerke und Partitionen werden kopiert. Ein Vorauswahl durch den Anwender ist nicht möglich, so dass man genug Festplattenplatz auf seinem Mac reservieren sollte.

Ist das System übertragen, so wird es gestartet. Dann wartet allerdings noch reichlich Handarbeit auf den Anwender, denn nicht mehr benötigte Treiber müssen anschließend deinstalliert werden, weil sich Windows sonst u.U. beschwert.

Windows

Parallels Desktop bietet für die Installation von Windows einen sogenannten Express-Modus. Ein Assistent fragt nach dem Produktschlüssel für Windows und einigen Basiseinstellungen für die VM und erledigt die Installation von XP oder Vista völlig allein. Dabei lassen sich als Installationsmedien auch ISO-Dateien angeben. Wer sich schon einmal durch eine Windows-Installation geschlagen hat, wird diesen Modus lieben. Ein Nachteil dieses Modus ist, dass man keine Möglichkeit hat die Festplattengröße für die VM zu begrenzen. Parallels legt für die Installation ein dynamisch wachsendes Image an.

Ist Windows installiert, legt Parallels auf dem Schreibtisch ein Alias für die neue VM an, mit dem sich diese später schneller aufrufen lässt. Das kann man als Anwender auch nicht unterbinden und erinnert damit an eine Windows-Unsitte, bei der jedes Programm ungefragt eine Verknüpfung auf dem Desktop anlegt.

Ebenfalls erfreulich: Die Parallels Tools installiert man bei der automatischen Installation gleich mit. Die Tools enthalten einige Treiber, mit denen Windows flüssiger in der virtuellen Umgebung läuft. Außerdem ermöglichen sie u. a. Drag’n Drop zwischen VM und Mac OS X. Mit diesen Treibern wird auch der Coherence-Modus möglich, der den Standard Windows-Desktop inklusive Task-Leiste ausblendet und damit Windows-Programme zumindest optisch quasi nahtlos auf dem Mac integriert. Ist eine virtuelle Maschine mit Windows aktiv, so mountet Parallels Desktop die virtuelle Festplatte als Netzwerklaufwerk.

Ist die automatische Installation abgeschlossen, hat man ein voll funktionstüchtiges Windows auf seinem Mac laufen. Das Netzwerk ist fertig eingerichtet und die Grundeinstellungen zu Sprache, Datum usw. sind vorgenommen. Trotzdem muss man an einigen Stellen doch noch selbst Hand anlegen. So sind z. B. die automatischen Windows-Updates deaktiviert.

Windows-Programme starten

Die Integration zwischen Mac und Windows ist durch Parallels Desktop fast nahtlos. Lädt man auf dem Mac z. B. eine EXE-Datei herunter und versucht diese zu starten, startet automatisch die passende VM. Doch diese Funktion ist auch nicht ganz ungefährlich, denn man kann sich auf diese Weise Schädlinge in die VM einschleppen. Ebenfalls nett ist, dass Parallels jedes aktive Windows-Programm mit seinem Icon im Dock von Mac OS X anzeigt. Hat man den Coherence-Modus aktiviert, so bringt ein Klick auf das Icon das entsprechende Windows-Programm in den Vordergrund.

Eine weitere Funktion die mit Version 3 Einzug gehalten hat, ist die Unterstützung von hardwarebeschleunigter Graphikausgabe. Dabei bietet Parallels Desktop den Standard DirectX 8.1 an. Damit lockt man zwar in Zeiten von DirectX 10.1 keinen mehr hinter dem Ofen vor, aber für ältere Spiele sollte es locker ausreichen. Vistas Aero-Oberfläche verlangt übrigens mindestens DirectX 9, so dass man in der VM auf die netten graphischen Spielereien verzichten muss.

Leider hat die Graphikbeschleunigung in unserem Test keine gute Figur gemacht. Mit unserem betagten Testspiel Grand Prix 4 kam Parallels Desktop nicht zurecht und produzierte fas ausschließlich schwarze Bilder. Zumindest ließ sich das Potential erahnen. Schaltete man die Beschleunigung aus, so kam man in dem Spiel nicht über 1 bis 2 Frames pro Sekunde heraus. Bei eingeschalteter Graphikbeschleunigung dagegen lief alles flüssig.

Linux

Die Installation von Linux geht nicht ganz so bequem wie die von Windows über die Bühne. Nach der Auswahl einer typischen VM und der Angabe eines ISO-Image zum Booten, durchläuft man eine gewohnte Linux-Installation. Für unseren Test haben wir dabei Debian Etch gewählt. Mit Hilfe einer von Parallels Desktop zur Verfügung gestellten virtuellen CD lassen sich am Ende auch die Parallels Tools installieren. Leider lief das in unserem Test schief, denn das Installationsskript verabschiedete sich mit einer unbehandelten Ausnahme und ließ unseren Xserver mit einer defekten Konfiguration zurück. Theoretisch wären mit den Parallels Tools unter Linux die gleichen Funktionen (Coherence, Drag’n Drop) möglich wie bei Windows.

Geschwindigkeit

Bei der Ausführung von VMs haben wir keine Geschwindigkeitsprobleme feststellen können. Jede VM lief flüssig und fühlte sich nicht langsam an. Durch die Unterstützung von VT-x laufen die VMs direkt auf dem Prozessor. Theoretisch ließe sich damit die volle native Geschwindigkeit des Host-Systems erreichen. Doch in der Praxis ist das nie möglich, da z. B. Grafikbefehle an die Grafikkarte von Parallels Desktop emuliert werden müssen.

Benchmarks verbieten sich an dieser Stelle von selbst, da sie in VMs keine sinnvollen Ergebnisse liefern. So muss man sich etwas auf sein Gefühl verlassen. So gesehen bietet Parallels Desktop für tägliche Aufgaben genug Power. Office-Anwendungen oder auch Softwareentwicklung ist damit kein Problem. Rechenintensive Aufgaben dagegen sind für eine VM weniger geeignet, denn leider bietet Parallels Desktop noch keine Multi-Core-Unterstützung, so dass eine VM immer nur einen Prozessor „sieht“ und nutzen kann. Zwar verteilt Parallels seine Rechenaufgaben auf mehrere Kerne, gibt das aber nicht an das Gastsystem weiter. Änderungen hierbei sind erst nach der Vorstellung von Parallels Server zu erwarten, denn dieses Produkt wird erstmals Multi-Core-Support bieten. Zudem stellt man Parallels Server und Desktop zukünftig auf eine gemeinsame Codebasis.

Schnappschüsse

Schnappschüsse sogenannte Snapshots halten den aktuellen Zustand einer VM fest. Sie bestehen aus einem Speicherabbild und einem Differenzbild zum Festplattenimage. Snapshots erlauben zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu einem darin „eingefrorenen“ Systemzustand zurückzukehren. Diese Funktion ist sehr praktisch, wenn man z. B. die VM beim Experimentieren zerschossen hat.

Das Anlegen eines Snapshots bei Parallels Desktop dauert nur wenige Sekunden. Das Programm unterstützt dabei beliebig viele Snapshots. Ein Snapshot wird mit einem Namen und einer kurzen Beschreibung versehen und im Snapshot-Manager mit einem verkleinerten Screenshot angezeigt. Im Snapshot-Manager verwaltet man die Snapshots einer VM und kann diese bei Bedarf bequem aktivieren. Dabei geht dann der aktuelle Zustand der VM verloren.

Fazit

Parallels Desktop ist in Version 3 ein mächtiges Produkt. Deshalb konnten wir in unserem Test nicht auf alle Funktionen eingehen. Das Programm bietet viel Unterstützung, um die Installation von Windows auf dem Mac zum Kinderspiel zu machen. Anschließend ist die Integration der VM auf dem Mac mit den Parallels Tools nahtlos. Wer noch die Classic-Umgebung von Mac OS X kennt, der weiß wie sich Windows im Coherence-Modus unter Mac OS X verhält.

Leider gibt es bei so viel Sonne auch etwas Schatten. Zunächst merkt man Parallels Desktop trotz der guten Umsetzung auf dem Mac seine Windows-Wurzeln an. Das schlägt sich in der teilweise modalen und damit nervigen Bedienung wieder. Wieso wird das Programm beendet, wenn ich den VM-Assistenten abbreche? Auch das penetrante zumüllen des Schreibtischs mit Aliasen muss nicht sein. Nicht überzeugen konnte uns ebenfalls die DirectX-Unterstützung. Hier muss Parallels noch nachbessern.

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Doch was steckt allgemein hinter dem Begriff Virtualisierung? In der Informatik ist der Begriff nicht klar umrissen. Grob kann man sagen, dass mit Virtualisierung Methoden bezeichnet werden, mit denen sich die Ressourcen (CPU, Speicher und Geräte) aufteilen lassen. Virtueller Speicher in modernen Betriebssystemen ist z. B. eine solche Methode. Das soll aber nicht Bestandteil des folgenden Artikels sein, sondern wir wollen uns mit der Virtualisierung von Betriebssystemen beschäftigen.

Wozu Virtualisierung?

Die Rechenleistung von Computersystemen ist in den letzten Jahren insbesondere durch den Einsatz von Mehrkernprozessoren massiv gestiegen. Doch die Spitzenleistung wird nur selten benötigt und so arbeiten viele Systeme nur wenig ausgelastet vor sich hin. Dabei verbraten die Prozessoren sinnlos Strom und erzeugen Wärme. Insbesondere in Rechenzentren ist das ein echtes Problem, denn die Wärme muss mit immer aufwändigeren und teuren Kühlsystemen entsorgt werden.

Deshalb sind die Betreiber von Rechenzentren dazu übergegangen, mehrere Server in einzelne virtuelle Maschinen (VMs) zu übertragen und diese dann auf nur noch einem Server laufen zu lassen. Das Ganze spart Kosten bei der Anschaffung neuer Hardware. Gleichzeitig kann der Aufwand für die Kühlung der Systeme reduziert werden, da jetzt statt mehrerer nur teilweise ausgelasteter Server nur noch ein voll ausgelasteter Server läuft.

Auch für den Privatanwender bietet Virtualisierung Vorteile. Mal eben Windows oder Linux parallel zum Mac OS X in einer VM starten oder sich innerhalb einer virtuellen Maschine eine Art Sandkasten für Testzwecke einrichten: Die möglichen Anwendungsgebiete sind vielfältig.

Softwarevirtualisierung und Emulation

Bei der Virtualisierung von Betriebssystemen unterscheidet man in Software- und Hardwarevirtualisierung. Ein möglicher Ansatz von Softwarevirtualisierung ist die Emulation. Dabei wird ein komplettes Hardwaresystem in Software nachgebildet und ausgeführt. Zu PowerPC-Zeiten war VirtualPC ein solcher Emulator, der einen X86-PC auf dem Mac nachbildete. Der Vorteil dieser Variante ist, dass an den zu virtualisierenden Betriebssystemen (Gastsystem) keine bzw. nur sehr kleine Änderungen vorzunehmen sind und sich auch andere Computer-Architekturen auf einem Hostsystem emulieren lassen. Der Nachteil von Emulation bzw. reiner Softwarevirtualisierung ist, dass die Geschwindigkeit der virtualisierten Umgebung gegenüber einem nativen System stark sinkt. Der Grund ist, dass jeder (Maschinen-)Befehl des Gastsystems zunächst durch den Emulator geht und dort von der Emulationsumgebung nachgebildet wird.

Herr der Ringe

Bevor wir mit dem Thema fortfahren, müssen wir einen kleinen Ausflug in den Bereich der X86-Architektur unternehmen. X86-Prozessoren verfügen über vier unterschiedliche Privilegierungsstufen. Die nennt Intel Ringe. Mit Ring 0 bezeichnet man die höchste Privilegierungsstufe. In der läuft auch der Betriebssystemkern. Anwendungsprogramme führt das System in Ring 3 aus. Ring 1 und 2 haben keine praktische Bedeutung. Leider gibt es im Befehlssatz der X86-Architektur Befehle, die in Ring 0 und 3 unterschiedliche Semantiken haben. Das führt zu Problemen, wenn sich z. B. ein Gastsystem gerade im Ring 0 befindet und der Befehl einfach an den physischen Prozessor weitergereicht wird. Die Virtualisierungssoftware müsste darüber benachrichtigt werden, indem der Prozessor einen sogenannten Trap auslöst. Dieser Trap kann dann behandelt werden, indem z. B. der kritische Befehl in Software nachgebildet wird.

Mit den Virtualisierungserweiterungen VT-x (Intel) und Pacifica (AMD) haben die Prozessorhersteller in den letzten Jahren entsprechende Änderungen an ihren Prozessoren vorgenommen. Intel hat dazu einfach 4 neue Ringe hinzugefügt (-1 bis -3). Führt der Prozessor ein Programm in diesen Ringen aus, so lösen kritische Befehle einen Trap aus.

Virtualisierung nativ

Mit den eben vorgestellten Hardwareerweiterungen ist es möglich, dass ein Gastsystem direkt auf dem Prozessor ausgeführt wird, gleiche Hardwareplattform vorausgesetzt. Die bremsende Übersetzung von Befehlen entfällt. Die Virtualisierungssoftware muss lediglich dafür sorgen, dass das Gastsystem im richtigen Ring ausgeführt wird. Alle aktuellen Virtualisierungslösungen wie z. B. Parallels oder VMWare Fusion arbeiten in diesem Modus.

I/O-Virtualisierung

Wer schon mit solchen Virtualisierungslösungen arbeitet, dem wird auffallen, dass die Systeme z. B. virtuelle Netzwerkkarten anlegen. Diese leiten dann den Netzwerkverkehr des Gastsystems an die Netzwerkkarte des Hostsystems weiter. Um solche Geräte zukünftig auch virtualisieren zu können, hat Intel unter dem Namen VT-d (das d steht für directed I/O) zusätzliche Erweiterungen vorgenommen. AMD baute ähnliche Techniken auch in seine Pacifica-Plattform ein. Damit lassen sich zukünftig auch bestimmte Geräte direkt vom Gastsystem nutzen, indem sich z. B. Interrupts nur an eine virtuelle Maschine zustellen lassen.

Was gibt es noch?

Die bislang vorgestellten Virtualisierungsansätze benötigen immer noch ein Hostsystem, auf dem eine bestimmte Art von Virtualisierungssoftware läuft. Im nächsten Schritt lässt man das Host-Betriebssystem weg und ersetzt es durch einen sogenannten Hypervisor. Der Hypervisor ist vom Prinzip her ein minimaler Betriebssystemkern, der die Ressourcen des Rechners (CPU, Speicher und Geräte) an unterschiedliche virtuelle Maschinen verteilt und die VMs voneinander isoliert. Das ist die nächste Stufe des bekannten Multitaskings moderner Betriebssysteme: Statt mehrerer Programme laufen mehrere Betriebssysteme parallel auf einem Rechner.

Eine weitere Möglichkeit ein Betriebssystem zu virtualisieren ist die sogenannte Paravirtualisierung. Dabei stellt eine Software eine Schnittstelle bereit. Die ist ähnlich aber nicht identisch zur eigentlichen Hardware. Das Betriebssystem muss man dann an diese Schnittstelle anpassen (portieren). Daher eignet sich dieser Ansatz nur bei Systemen, bei denen man Zugriff auf die Quellen hat, z. B. bei Linux. Vorteil dieses Ansatzes ist, dass man sowohl auf der Schnittstellenseite als auch auf Betriebssystemseite Optimierungen vornehmen kann und damit potentiell eine höhere Leistung der VM erreichen kann.

Fazit

Wie der Artikel zeigt, ist Virtualisierung von Betriebssystemen auf unterschiedliche Weise möglich. Dem flexibelsten Ansatz mit Hilfe eines Emulators stehen die Geschwindigkeitsvorteile der hardwareunterstützten Virtualisierung entgegen. Beide Ansätze haben ihre Berechtigung. Moderne Virtualisierungstechniken der Prozessoren ermöglichen u. a. die Effizienzsteigerung von Servern. Sie konsolidieren ursprünglich dedizierte Systeme mit Hilfe von VMs auf einem System. Mit Hilfe von Emulatoren lässt sich auch alte Software für nicht mehr existente Hardwareplattformen wieder ans Laufen bringen.

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Parallels, auf dem PC-Markt eher ein Nischenspieler, hat sich inzwischen auf dem Mac zum Marktführer gemausert und zeigt mit Funktionen wie Coherence oder Transporter, wie unkompliziert das Arbeiten mit virtuellen Maschinen funktionieren kann. Auf dem PC-Markt ist der Hersteller VMWare führend und bietet seit einiger Zeit eine Beta-Version einer Virtualisierungslösung für Mac OS X unter dem Namen Fusion an. Vor zwei Wochen habe ich beide Hersteller auf der CeBit besucht und mir erklären lassen, wie sie sich die Zukunft von Virtualisierungsprogrammen auf dem Mac vorstellen.

Parallels

Bei Parallels ist man sehr stolz auf den Erfolg, den Parallels Desktop auf dem Mac hat. Dabei gibt man offen zu, dass dieser ohne das Feedback und die Mitarbeit der vielen Beta-Tester nicht möglich gewesen wäre. Daher soll für den nächsten Entwicklungsschritt von Parallels Desktop wieder eine umfangreiche Beta-Phase gestartet werden. Bedeutendstes neues Feature der nächsten Version wird vermutlich die direkte Unterstützung von hardwarebeschleunigter 3D-Grafik sein. Damit sollen anspruchsvolle CAD-Anwendungen oder sogar Spiele flüssig in virtuellen Maschinen benutzbar sein. Durch Unterstützung von Intel VT-D, soll sich die Integration von externen Geräten verbessern und vor allen Dingen die Geschwindigkeit erhöhen.

Doch Parallels wird nicht nur auf dem Gebiet für Endanwender aktiv sein. Im Sommer dieses Jahres wird ein Serverprodukt auf den Markt kommen, das auf Apples Xservern lauffähig ist. Dabei handelt es sich um einen sogenannten Hypervisor, der nicht auf ein Betriebssystem angewiesen ist, sondern direkt auf der Hardware installiert wird. Der Hypervisor ermöglicht dann die parallele Ausführung mehrerer virtueller Maschinen und vermeidet so den „Overhead“ durch das normalerweise benötigte Host-Betriebssystem.

VMWare

Die Situation am VMWare-Stand stellte sich etwas anders dar, denn dort wusste man auf erste Nachfrage nach Fusion erstmal nichts von einer solchen Software. Erst als ich das Stichwort „Mac“ in die Runde warf, klingelte es und man führte mich zu einen zugeklappten 17 Zoll MacBook Pro. Anschließend zeigte mir ein offensichtlich der Windows-Welt entstammender Mitarbeiter die aktuelle Beta-Version von Fusion. Dabei machte er keinen Hehl daraus, darauf hinzuweisen, dass man zwar eine Mac-typische Toolbar integriert habe, aber die Einstellungen doch eher Windows-typisch sind, weil man ja aus der Windows-Welt komme. „Wir probieren es halt mal aus und gucken, wie der Mac-Markt funktioniert“, stellte er fest. Eine Kampfansage an Konkurrenten hört sich anders an.

Ansonsten bietet Fusion schon rudimentäre Unterstützung für hardwarebeschleunigte 3D-Grafik. Dabei wird der Standard DirectX 8.1 unterstützt. Daher lässt sich z. B. nicht die neue Aero-Oberfläche von Windows Vista nutzen, denn diese verlangt mindestens DirectX 9. Ähnlich zu Parallels‘ Transporter gibt es bei Fusion ein Programm namens Converter, mit dem sich ein physischer PC in eine virtuelle Maschine übertragen lässt. Auf Nachfrage, welche Features denn in der für Sommer erwarteten finalen Version noch zu finden seien, bekam man nur ein knappes „darüber kann ich leider nichts sagen“ zu hören. Nicht einmal bei so grundlegenden Funktionen wie Drag-and-drop zwischen Gast- und Host-Betriebssystem, war man zu einer konkreten Aussage bereit.

Fazit

Parallels hat auf mich eindeutig den dynamischeren und innovativeren Eindruck gemacht. Funktionen wie z. B. Coherence wurden von dem VMWare-Mitarbeiter mit einem „wer’s braucht“ kommentiert. Insgesamt machte der VMWare-Auftritt auf der CeBit 2007 einen wenig enthusiastischen Eindruck und man scheint die Entwicklung auf dem Mac etwas verschlafen zu haben. Als Kampfansage an Parallels Desktop kann man die aktuelle Beta von Fusion allerdings nicht bezeichnen. Mit hardwarebeschleunigter 3D-Grafik und der Möglichkeit einen Snapshot von einer virtuellen Maschine anzulegen zeigt VMWare, dass es durchaus interessante Funktionen gibt, die die Konkurrenz (noch) nicht hat. Aber Innovationen sehen anders aus.

Der Endanwender kann dem gelassen entgegensehen, hilft Konkurrenz doch, dass die Produkte sich ständig verbessern. Parallels hat mit Parallels Desktop gezeigt, dass es auf dem Mac einen riesigen Markt für Virtualisierung gibt. Der Marktführer VMWare muss deshalb nachziehen. Bleibt zu hoffen, dass VMWare sein Engagement für den Mac nicht nur halbherzig verfolgt. Denn dann können wir uns auf wirklich innovative Produkte freuen.

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