Prima che gli hypervisor diventassero popolari, la maggior parte dei computer fisici poteva eseguire solo un sistema operativo (OS) alla volta. Ciò li ha resi stabili perché l'hardware di elaborazione doveva gestire solo le richieste provenienti da quell'unico sistema operativo. L'aspetto negativo di questo approccio era lo spreco di risorse, dato che il sistema operativo non poteva sempre utilizzare tutta la potenza del computer.

Un hypervisor può risolvere il problema. Si tratta di un piccolo strato di software che consente a più istanze di sistemi operativi di funzionare l'una accanto all'altra, condividendo le stesse risorse fisiche di elaborazione. Questo processo si chiama virtualizzazione e le istanze del sistema operativo vengono chiamate macchine virtuali (VM), ossia emulazioni software di computer fisici.

L'hypervisor, noto anche come monitor della macchina virtuale (VMM), gestisce queste VM mentre vengono eseguite una accanto all'altra. Separa logicamente le VM le une dalle altre, assegnando a ciascuna la propria parte della potenza di elaborazione, della memoria e dello storage sottostanti. Ciò impedisce alle VM di interferire tra loro; se, ad esempio, un sistema operativo subisce un arresto anomalo o vede la sua sicurezza compromessa, gli altri sopravvivono.

Ci sono diverse categorie di hypervisor e ognuna contiene diversi marchi di hypervisor. Il mercato è cresciuto fino a rendere gli hypervisor un prodotto di base nello spazio aziendale, ma esistono ancora fattori di differenziazione utili a guidare la tua scelta. Ecco a cosa fare attenzione:

• Prestazioni. Cerca dati di benchmark che mostrino le prestazioni dell'hypervisor in un ambiente di produzione. Idealmente, gli hypervisor bare metal dovrebbero supportare prestazioni del sistema operativo ospite vicine alle velocità native.
  
  
• Ecosistema. Avrai bisogno di una buona documentazione e assistenza tecnica per implementare e gestire gli hypervisor su più server fisici su larga scala. Inoltre, cerca una solida community di sviluppatori di terze parti in grado di supportare l'hypervisor con i propri agenti e plugin che offrano diverse funzionalità, come l'analisi della capacità di backup e di ripristino e la gestione del fail-over.
  
  
• Strumenti di gestione. L'esecuzione di VM non è l'unica cosa che devi gestire quando utilizzi un hypervisor. È necessario effettuare il provisioning delle VM, mantenerle, controllarle e ripulire quelle in disuso per prevenire una "espansione delle VM". Assicurati che il fornitore o la community di terze parti supporti l'architettura dell'hypervisor con strumenti di gestione completi.
  
  
• Migrazione in tempo reale. Ciò consente di spostare le VM tra hypervisor su macchine fisiche diverse senza arrestarle, il che può essere utile sia per il fail-over che per il bilanciamento del carico di lavoro.
  
  
• Costo. Considera la struttura dei costi e delle commissioni implicata nella concessione in licenze delle tecnologie hypervisor. Non limitarti a pensare al costo dell'hypervisor stesso. Il software di gestione che lo rende scalabile per supportare un ambiente aziendale può spesso essere costoso. Infine, esamina la struttura delle licenze del fornitore, che può cambiare a seconda che il sistema venga distribuito su cloud o localmente.

Esistono due ampie categorie di hypervisor: tipo 1 e tipo 2.

Hypervisor di tipo 1

Un hypervisor di tipo 1 viene eseguito direttamente sull'hardware fisico del computer sottostante, interagendo direttamente con la CPU, la memoria e lo storage fisico. Per questo motivo, gli hypervisor di tipo 1 sono definiti anche hypervisor bare metal. Un hypervisor di tipo 1 prende il posto del sistema operativo dell'host.

Gli hypervisor di tipo 1 sono altamente efficienti perché hanno accesso diretto all'hardware fisico. Ciò li rende anche più sicuri, perché tra loro e la CPU non c'è nulla che un utente malintenzionato possa compromettere. Tuttavia, spesso un hypervisor di tipo 1 richiede un dispositivo di gestione separato per amministrare diverse VM e controllare l'hardware host.

Hypervisor di tipo 2

Un hypervisor di tipo 2 non viene eseguito direttamente sull'hardware sottostante. Viene invece eseguito come un'applicazione in un sistema operativo. Gli hypervisor di tipo 2 raramente vengono utilizzati in ambienti basati su server. Sono invece adatti a singoli utenti di PC che devono eseguire più sistemi operativi. Gli esempi includono ingegneri, professionisti della sicurezza che analizzano malware e utenti business che necessitano di accedere ad applicazioni disponibili solo su altre piattaforme software.

Gli hypervisor di tipo 2 spesso dispongono di toolkit aggiuntivi che gli utenti possono installare nel sistema operativo ospite. Questi strumenti forniscono connessioni avanzate tra i sistemi operativi guest e host, spesso consentendo all'utente di tagliare e incollare tra i due o di accedere ai file e alle cartelle del sistema operativo host dall'interno della VM guest.

Un hypervisor di tipo 2 consente un accesso rapido e semplice a un sistema operativo ospite alternativo accanto a quello principale in esecuzione sul sistema host. Ciò lo rende ottimo per la produttività dell'utente finale. Un consumatore potrebbe utilizzarlo, ad esempio, per accedere ai propri strumenti di sviluppo preferiti basati su Linux e allo stesso tempo utilizzare un sistema di dettatura vocale presente solo in Windows.

Poiché un hypervisor di tipo 2 deve però accedere alle risorse di elaborazione, memoria e rete tramite il sistema operativo host, introduce problemi di latenza che possono influire sulle prestazioni. Introduce inoltre potenziali rischi per la sicurezza se un malintenzionato compromette il sistema operativo host, perché potrebbe quindi manipolare qualsiasi sistema operativo ospite in esecuzione nell'hypervisor di tipo 2.

Gli hypervisor di tipo 1 possono virtualizzare più di un semplice sistema operativo server. Possono anche virtualizzare i sistemi operativi desktop per le aziende che desiderano gestire centralmente le risorse IT degli utenti finali.

L'integrazione desktop virtuale (VDI) consente agli utenti di lavorare su desktop in esecuzione all'interno di macchine virtuali su un server centrale, semplificando l'amministrazione e la manutenzione dei sistemi operativi da parte del personale IT.

In questo ambiente, un hypervisor eseguirà più desktop virtuali. Ogni desktop si trova nella propria VM, conservata in raccolte note come pool di desktop virtuali. Ogni VM è utilizzato da un singolo utente, che vi accede tramite la rete.

L'endpoint dell'utente può essere un thin client relativamente economico o un dispositivo mobile. Questo offre loro il vantaggio di un accesso costante allo stesso sistema operativo desktop. Si possono ottenere gli stessi dati e applicazioni su qualsiasi dispositivo senza spostare i dati riservati all'esterno di un ambiente sicuro.

Gli utenti non si connettono direttamente all'hypervisor. Accedono invece a un broker di connessione che si coordina quindi con l'hypervisor per ottenere dal pool un desktop virtuale appropriato.

Hypervisor VMware

VMware offre hypervisor di tipo 1 e 2. Gli hypervisor di tipo 1 includono:

• Hypervisor ESXi. VMware ESXi (Elastic Sky X Integrated) è un hypervisor di tipo 1 (o bare metal) che punta alla virtualizzazione dei server nel data center. ESXi gestisce le raccolte di macchine virtuali VMware.
  
  
• Hypervisor VSphere. I clienti possono utilizzare gratuitamente VMware ESXi come parte dell'hypervisor gratuito vSphere, un'offerta base di virtualizzazione dei server. Le aziende con ambienti cloud aziendali possono concedere in licenza vSphere, un sistema più completo che include una licenza per vCenter Server di VMware. Si tratta di un server separato utilizzato per amministrare gli ambienti vSphere in esecuzione su host fisici. VSphere può essere eseguito in un ambiente cloud privato on-premise o in una configurazione cloud hosted.

VMware offre anche prodotti hypervisor di tipo 2 per utenti desktop e laptop:

• VMware Fusion: l'offerta dell'azienda incentrata su MacOS, che consente agli utenti Mac di eseguire un'ampia gamma di sistemi operativi ospite.
  
  
• Workstation: la piattaforma VMware incentrata su Linux e Windows è disponibile in due versioni: Pro, la versione a pagamento, e Player, gratuita per uso personale. La versione Pro consente agli utenti di eseguire più sistemi operativi su un singolo PC e di connettersi anche a VMware vSphere, proprio come Fusion. Workstation Player supporta solo un singolo sistema operativo.
  
  
• VirtualBox: hypervisor di tipo 2 in esecuzione su sistemi operativi Linux, Mac OS e Windows. Oracle ereditò il prodotto quando comprò Sun Microsystems nel 2010.

Hypervisor Hyper-V

Hyper-V è l'hypervisor di Microsoft progettato per l'uso su sistemi Windows. È stato distribuito nel 2008 come parte di Windows Server, il che significa che i clienti dovevano installare l'intero sistema operativo Windows per utilizzarlo. Successivamente, Microsoft ha reso disponibile una versione dedicata denominata Hyper-V Server, che funzionava su Windows Server Core. Ciò ha permesso agli amministratori di eseguire Hyper-V senza installare la versione completa di Windows Server. Hyper-V è disponibile anche per i client Windows.

Microsoft designa Hyper-V come hypervisor di tipo 1, anche se funziona in modo diverso rispetto a molti concorrenti. Hyper-V si installa su Windows ma viene eseguito direttamente sull'hardware fisico, inserendosi sotto il sistema operativo host. Tutti i sistemi operativi ospiti vengono quindi eseguiti tramite l'hypervisor, ma il sistema operativo host ottiene un accesso speciale all'hardware, che gli offre un vantaggio in termini di prestazioni.

Hypervisor Citrix

XenServer, ora noto come Citrix Hypervisor, è un hypervisor commerciale di tipo 1 che supporta i sistemi operativi Linux e Windows. XenServer è nato dal progetto open source Xen (link esterno a ibm.com).

Hypervisor open source

Alcuni hypervisor, come KVM, provengono da progetti open source. I legami di Red Hat con la comunità open source hanno reso KVM il nucleo di tutte le principali distribuzioni di virtualizzazione OpenStack e Linux.

Gli hypervisor open source sono disponibili anche in configurazioni gratuite. KVM è scaricabile da solo o come parte della soluzione di virtualizzazione open source oVirt, di cui Red Hat è da tempo un sostenitore.

Un altro hypervisor open source di tipo 1 è Xen, che funziona su architetture Intel e ARM. È iniziato come progetto presso l’Università di Cambridge e il suo team lo ha successivamente commercializzato fondando XenSource, che Citrix ha acquistato nel 2007.

Nel 2013, il progetto open source divenne un progetto collaborativo sotto la Linux Foundation. Molti provider di servizi cloud utilizzano Xen per potenziare le loro offerte prodotti.

Xen supporta diversi tipi di virtualizzazione, tra cui ambienti assistiti da hardware che utilizzano Intel VT e AMD-V. Supporta anche la paravirtualizzazione, che ottimizza il sistema operativo guest per funzionare con un hypervisor, offrendo miglioramenti delle prestazioni.

Hypervisor KVM

Linux ha anche funzionalità di hypervisor integrate direttamente nel kernel del sistema operativo. La macchina virtuale basata sul kernel (KVM) è diventata parte della linea principale del kernel Linux nel 2007 e integra QEMU, un hypervisor che emula il processore della macchina fisica interamente nel software.

KVM supporta le estensioni di virtualizzazione che Intel e AMD hanno integrato nelle loro architetture di processore per supportare meglio gli hypervisor. Queste estensioni, chiamate rispettivamente Intel VT e AMD-V, consentono al processore di supportare l'hypervisor nel gestire più macchine virtuali. Dove queste estensioni sono disponibili, il kernel Linux può utilizzare KVM. Altrimenti, ritorna a QEMU.

Scopri di più su KVM (link esterno a ibm.com) di Red Hat.

Hypervisor Red Hat

Red Hat basa il suo Hat Enterprise Virtualization Hypervisor sull'hypervisor KVM. La sua soluzione di virtualizzazione crea strutture aggiuntive attorno all'hypervisor. Questo include un gestore di virtualizzazione che fornisce un sistema di gestione centralizzato con un'interfaccia utente grafica basata sulla ricerca e tecnologie di virtualizzazione sicure che consolidano l'hypervisor contro gli attacchi mirati all'host o alle macchine virtuali. L'hypervisor Red Hat può eseguire molti sistemi operativi, tra cui Ubuntu.

Poiché esistono così tante marche diverse di hypervisor, la risoluzione dei problemi di ciascuna di esse comporterà una visita alle pagine di supporto del fornitore e una correzione specifica del prodotto. Tuttavia, tra i problemi comuni vi è l'impossibilità di avviare tutte le proprie VM. Questo può accadere quando le risorse hardware fisiche dell'host sono esaurite. Per risolvere questo problema, è possibile aggiungere altre risorse al computer host o ridurre i requisiti di risorsa per la VM utilizzando il software di gestione dell'hypervisor.

Un altro problema comune degli hypervisor che impedisce l'avvio delle VM è un punto di controllo danneggiato o uno snapshot di una VM. Questo è il motivo per cui i backup delle macchine virtuali sono una parte essenziale di una soluzione hypervisor aziendale, ma il software di gestione dell'hypervisor può consentire di eseguire il rollback del file all'ultimo checkpoint valido e avviarlo in questo modo. Tuttavia, ciò potrebbe significare perdere parte del lavoro.