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© Roman Sakhno, 123rf.com

Maschinenbauer

Virtualisierung mit KVM

12.03.2012
Mit seinen kleinen, aber feinen Kommandozeilenwerkzeugen ermöglicht KVM, mal eben schnell eine virtuelle Maschine zu starten, ohne sich erst umständlich durch bunte Menüs klicken zu müssen.

Virtuelle Maschinen sind äußerst praktisch. In diesen nachgebildeten Computern können Sie schnell eine neue Distribution ausprobieren, Windows starten oder ältere Betriebssysteme wiederbeleben. Eine beliebte quelloffene Virtualisierungssoftware hört auf den etwas sperrigen Namen "Kernel-based Virtual Machine" oder kurz KVM [1]. Obwohl maßgeblich von Red Hat vorangetrieben, kommt sie mittlerweile in fast allen großen Distributionen als bevorzugte Virtualisierungslösung zum Einsatz.

Arbeitsteilung

KVM selbst besteht aus mehreren Einzelteilen (Abbildung 1). Die Basis bildet dabei ein Kernel-Modul: Es sorgt dafür, dass die virtuellen Maschinen effizient auf die echte Hardware zugreifen können und sich dabei nicht gegenseitig in die Quere kommen. Einen solchen Verwalter nennt man auch Hypervisor [2] oder Virtual Machine Manager (VMM).Seit Version 2.6.20 gehört das KVM-Modul standardmäßig zum Linux-Kernel und ist somit in jeder aktuellen Distribution zu finden.

Abbildung 1: Das KVM-Modul stellt die notwendige Infrastruktur für die virtuellen Maschinen bereit.

Die Dienstleistungen des Moduls kann eine Virtualisierungssoftware in Anspruch nehmen. Bei den meisten Distributionen kommt dabei Qemu [3] zum Einsatz. Dieses Programm ist wesentlich älter als KVM und bildete ursprünglich einen kompletten PC nach, einschließlich des Prozessors. Hierdurch kann Qemu zwar auch x86-Programme auf exotischen Prozessoren wie dem PowerPC ausführen, die Verarbeitungsgeschwindigkeit lässt dabei jedoch zu wünschen übrig. Die KVM-Macher haben deshalb Qemu so angepasst, dass es das KVM-Modul und somit die wichtigen Hardware-Komponenten des echten PCs direkt nutzt. Das klappt so gut, dass die Qemu-Entwickler mittlerweile die Änderungen übernommen haben.

Diese verschlungenen Wege führen allerdings zu einer etwas verwirrenden Situation: Einige Distributionen offerieren neben einem Paket mit dem offiziellen Qemu auch ein weiteres mit der vom KVM-Team bereitgestellten Variante. Die Qual der Wahl haben beispielsweise alle OpenSuse-Nutzer. Im Zweifelsfall sollten Sie sich im Paketmanager Ihrer Distribution für das kvm-Paket entscheiden, unter Ubuntu und Linux Mint versteckt sich das Gesuchte hinter dem Dummy transitional package from kvm to qemu-kvm. Damit wandert dann automatisch das passende, aktuelle Qemu auf Ihre Festplatte.

Gastgeber

Die Installation selbst ist kinderleicht: Es genügt, das besagte KVM-Paket über den Paketmanager einzuspielen. Eine virtuelle Maschine lässt sich allerdings nur dann reibungslos starten, wenn der reale Computer ein paar Voraussetzungen erfüllt.

Zunächst muss der Prozessor ein Intel- beziehungsweise AMD-Modell sein, das die Virtualisierung mit einer speziellen Befehlserweiterung unterstützt. Bei Intel heißt diese Technik Intel VT, beim Konkurrenten AMD-V. Die meisten Desktop- und Notebook-Prozessoren der letzten fünf Jahre unterstützen die entsprechende Technologie. Eine Ausnahme bilden besonders leistungsschwache Prozessoren, wie etwa einige Modelle aus der Atom-Reihe. Für seine eigenen Prozessoren stellt Intel eine entsprechende Liste [4] bereit.

Ob der Prozessor Ihres PCs Virtualisierung unterstützt, prüfen Sie mit dem Befehl lsmod | grep kvm prüfen. Er sollte zwei Zeilen zurückliefern: Eine beginnt mit kvm, die andere je nach Prozessor mit kvm_intel oder kvm_amd. Andernfalls können Sie probieren, die Module per Hand zu starten, bei einem Intel-Prozessor etwa mittels der Kommandos:

$ sudo modprobe kvm
$ sudo modprobe kvm_intel

Unter Umständen müssen Sie die Funktionen auch erst noch im BIOS des Computers aktivieren. Fehlt der CPU die Hardwarevirtualisierung, lässt sich zwar trotzdem eine virtuelle Maschine starten, das darin laufende Gastsystem kriecht dann aber im Schneckentempo vor sich hin.

Als Nächstes benötigen Sie möglichst viel Hauptspeicher – denn der muss jetzt nicht nur das gastgebende Betriebssystem aufnehmen, sondern auch noch die virtuellen Maschinen. Das absolutes Minimum stellen 2 GByte dar. Je mehr RAM im Rechner steckt, desto mehr virtuelle Maschinen mit speicherhungrigen Betriebssystemen können Sie starten. Achten Sie dabei auch auf die Anforderungen der jeweiligen Betriebssysteme: Wollen Sie später 64-Bit-Programme in den virtuellen Maschinen starten, muss das gastgebende Linux ebenfalls ein 64-Bit-System ein. Auf einem solchen können Sie auch 32-Bit-Betriebssysteme ausführen, aber nicht umgekehrt.

Abschließend testen Sie mittels des Aufrufs qemu -version noch, ob KVMs Gehilfe Qemu korrekt installiert ist. Sofern anstelle der Versionsnummer eine Fehlermeldung erscheint, probieren Sie stattdessen qemu-kvm -version aus.

Einige Distributionen, wie etwa OpenSuse, nennen das vom KVM-Team modifizierte Qemu qemu-kvm, während die separat nachzuinstallierende, offizielle Variante qemu heißt. In diesem Fall müssen Sie in allen folgenden Befehlen immer den Aufruf qemu durch qemu-kvm ersetzen.

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