Linux-VMs unter Hyper-V mit Linux Integration Services beschleunigen

Mit Hyper-V gelang Microsoft der Anschluss: Als die Firma 2008 die Gefahr erkannte, in Sachen Virtualisierungs- und Cloud-Dienste ins Hintertreffen zu geraten, brachte sie Hyper-V auf den Markt. Anfänglich unterstützte es nur Windows-Systeme, aber die Redmonder merkten schnell, dass sie ohne Linux-Unterstützung einen großen Anteil des IT-Markts nicht bedienen konnten. 2009 folgte deshalb ein einfacher Treiber für Linux-Gastmaschinen (Kasten "Unterstützte Betriebssysteme").

Linux Integration Services

Die Basisfunktionalität genügte allerdings nicht: Microsoft entwickelte in der Folge die Linux Integration Services (LIS) als Antwort auf die Nachfrage nach besserer Performance und Integration von Linux-Systemen auf einem Hyper-V-Server. LIS ist das Pendant zu den VMware-Tools für virtuelle Maschinen auf einem VMware-ESX-Server.

Ein Linux-Gast läuft auf Hyper-V auch ohne die Linux Integration Services, aber die LIS-Tools verschaffen eine effizientere und umfassende Virtualisierung sowie eine bessere Integration in die Hyper-V-Verwaltung fürs Monitoring, Management und Verteilen virtueller Linux-Systeme. LIS setzt auf ein System aus Treibern und Diensten auf dem Host- und auf dem Gastsystem. Deswegen müssen die passenden Pakete auch auf letzterem installiert werden; manche Distributionen stellen diese schon bereit.

Die LIS-Treiber verbessern die allgemeine Performance der virtuellen Linux-Maschinen, indem sie den direkten Zugriff auf die Hardware des Hosts ermöglichen. Die VMBus-Komponente beschleunigt das System, indem sie eine zusätzliche Kommunikationsschicht zwischen Gast und Host aus dem Weg räumt. Die Dienste hingegen erledigen spezifische Aufgaben. Der LIS-Zeitsynchronisierungsdienst hält zum Beispiel die Uhr einer virtuellen Linux-Maschine im Einklang mit der des Hyper-V-Hosts.

LIS-Treiber

Die Linux Integration Services enthalten die folgenden Treiber:

• VMBus: Ein Kommunikationskanal zwischen virtuellen Linux-Maschinen und dem Hypervisor. Diese Komponente spielt eine wichtige Rolle bei der Performance-Verbesserung von Linux-Gastmaschinen. VMBus gehört zu den zentralen Kommunikationsmodulen von Hyper-V; fehlt dieser Treiber, operiert eine Linux-Maschine im weniger effizienten Emulationsmodus. Auf der Linux-Seite implementiert das »hv_vmbus« -Modul die VMBus-Funktionalität.
• VSP und VSC: Gast- und Host-System kommunizieren miteinander über zusammengehörige Paare aus Treibern: Virtueller Service-Provider (VSP) und Virtueller Service-Client (VSC). VSPs laufen auf dem Host-System und warten auf Anfragen von den zugehörigen VSCs auf den Clients. Hyper-V kennt vier Typen von VSP- und VSC-Treibern: Netzwerk, Grafik, Speicher und Eingabegeräte (HID); allerdings fehlt bei LIS die Unterstützung für Grafik-VSCs.Die VSPs laufen stets in der Eltern- oder Root-Partition des Hyper-V-Hosts, während die VSCs in virtuellen Linux-Clients mit installierten Linux Integration Services laufen. Dazwischen steht der VMBus-Kommunikationskanal, über den die VSCs mit ihren zugehörigen VSPs kommunizieren.
• SCSI-Treiber: Virtuelle Linux-Maschinen greifen über LIS auf einzelne oder mehrere SCSI-Controller mit realen und virtuellen Festplatten (VHD) zu. Dafür zeichnet in Linux das Modul »hv_storsvc« verantwortlich.
• IDE-Treiber: LIS unterstützt über das Modul »ata_piix« den Zugriff auf IDE-Controller.
• VMBus-Netzwerk-Controller: Einer virtuellen Maschine auf einem Hyper-V-Server stehen zwei Arten von Netzwerkadaptern zur Verfügung: »Legacy« für die Rückwärtskompatibilität mit herkömmlichen Linux-Netzwerktreibern sowie VMBus-Netzwerk-Controller. Die letzteren setzen die Linux Integration Services zwingend voraus. Sie verwenden den Netzwerk-VSC, der direkt mit dem Netzwerk-VSP des Hosts kommuniziert. Das ermöglicht das Modul »hv_netsvc« .
• Hyper-V Balloon: Virtuelle Windows-Maschinen unterstützten dynamische Speicherzuweisung durch eine Kombination aus der sogenannten Balloon-Technik und dem Hinzufügen und Entfernen von RAM im laufenden Betrieb. Seit Red Hat Enterprise Linux 6.4 steht ein einfacher Balloon-Treiber für die dynamische Speicherverwaltung mit dem Modul »hv_balloon« auch unter Linux zur Verfügung. Er entfernt Speicher dynamisch von einer virtuellen Maschine. Allerdings fehlt die Möglichkeit, im laufenden Betrieb neuen Speicher zuzuweisen.
• Maustreiber: Mit dem »hid_hyperv« -Modul steht Linux-Gastsystemen unter Hyper-V volle Mausunterstützung zur Verfügung.