Die beste Virtualisierungs-Software im Vergleich

Eine Virtualisierungs-Software entkoppelt das Betriebssystem von der darunter liegenden Hardware. So wird es möglich, mächtige IT-Ressourcen in kleinere Einheiten aufzuteilen. Unter anderem lassen sich mit Virtualisierungs-Software auf einem physischen Server mehrere „virtuelle Maschinen“ (VM) betreiben. Auf Basis großer Rechenfarmen werden so skalierbare IT-Landschaften realisiert.

VM-Software ist Voraussetzung für moderne Cloud-Plattformen, welche „Infrastructure-as-a-Service“ (IaaS) anbieten. Dem Self Service-Modell folgend werden Nutzern auf Knopfdruck virtualisierte Ressourcen zugewiesen. Aber auch auf für einzelne Nutzer lohnen sich VM-Programme, denn virtuelle Maschinen dienen als reproduzierbare und sichere Arbeitsumgebungen. Wir stellen die beste Virtualisierungs-Software im Vergleich vor.

Wir fassen hier die wichtigsten Eigenschaften der besten VM-Programme im Vergleich zusammen. Für Details konsultieren Sie bitte den jeweiligen Abschnitt weiter unten im Artikel.

Stand der Daten: November 2021

Virtualisierung ist ein grundlegendes Konzept der Informatik. Generell handelt es sich um das Bereitstellen einer Abstraktionsschicht, welche zwischen physischer Hardware und Betriebssystem, bzw. Betriebssystem und Anwendungsprogramm liegt. Mit der Abstraktion physischer IT-Ressourcen wie Hardware, Software, Speicher und Netzwerkkomponenten will man Ressourcen auf virtueller Ebene bereitstellen und diese flexibel und bedarfsgerecht an verschiedene Abnehmer verteilen.

In unserem Schwerpunktartikel zum Thema Virtualisierung nennen wir verschiedene Formen der Virtualisierung, von denen zwei spezielle Unterfälle von besonderem Interesse sind:

1. Vollvirtualisierung, ein Spezialfall der Hardware-Virtualisierung: jeder laufenden Instanz (virtuelle Maschine) wird eigene, virtualisierte Hardware zugewiesen.
2. Virtualisierung auf Betriebssystemebene, ein Spezialfall der Software-Virtualisierung: jede laufende Instanz (Container) erhält Zugriff auf ein virtualisiertes Betriebssystem mit begrenzten Ressourcen.

Je nach Art der eingesetzten Virtualisierungs-Software unterscheiden sich die zugrundeliegenden Mechanismen. Im Falle der Hardware-Virtualisierung kommt eine „Hypervisor“ genannte Software zum Einsatz. Der Hypervisor fungiert als Schnittstelle zwischen physischer Hardware und virtuellen Maschinen. Für gewöhnlich läuft ein Hypervisor auf einem bestimmten Betriebssystem („Operating System“, OS), dem Host-OS, und stellt virtualisierte Hardware für ein Gast-OS bereit. Wir unterscheiden zwei Typen von Hypervisoren:

Im Falle der Virtualisierung auf Betriebssystemebene kommt spezielle Software zum Einsatz, welche auf Basis des Betriebssystems isolierte Ausführungsumgebungen erzeugt. Docker, Kubernetes und OpenVZ sind bekannte Beispiele für Virtualisierungs-Software auf Betriebssystemebene.

Virtualisierungs-Software kommt zum Einsatz, um auf Basis physischer Hardware virtuelle Maschine zu erzeugen. Dieser als „Provisionierung“ bekannter Prozess bildet die Grundlage für skalierbare Cloud-Plattformen. AWS und Alternativen ermöglichen somit „Infrastructure-as-a-Service“ (IaaS), also das automatisierte Bereitstellen virtualisierter Hardware auf Knopfdruck.

Virtuelle Maschinen (VM) bieten im Gegensatz zu auf physischer Hardware installierten Betriebssystemen einen weiteren, entscheidenden Vorteil. Der Zustand einer VM lässt sich als so genannter „Snapshot“ abspeichern. Geht beim Arbeiten mit der VM etwas schief, springt man schnell zum letzten Snapshot zurück. Ferner lässt sich aus einer laufenden VM ein neues VM-Image erstellen. Für Software-Entwicklung und wissenschaftliches Arbeiten ist diese Reproduzierbarkeit der Arbeitsumgebung eine grundlegende Anforderung.

Der Einsatz virtueller Maschinen (VM) in der Software-Entwicklung wurde heutzutage weitgehend durch die Container-Virtualisierung verdrängt. Da sich alle auf einem Host laufenden Container ein Betriebssystem teilen, ist diese Art der Virtualisierung deutlich performanter und weniger ressourcen-hungrig. Jedoch gibt es immer noch Fälle, bei denen sich das Einrichten einer VM zu Testzwecken lohnt. Etwa dann, wenn Linux-Entwicklung vom Windows-Desktop aus betrieben werden soll.

Ein weiterer Vorteil beim Einsatz mancher VM-Programme liegt darin, dass diese den Zugriff auf entfernte Systeme erlauben. Bei der „Desktop-Virtualisierung“ läuft eine VM-Software lokal, während die virtuelle Maschine auf einem entfernten Host ausgeführt wird. Eine Trennung des Betriebssystems in mehrere, voneinander isolierte Systeme ist auch unter Sicherheitsaspekten attraktiv. Ein interessantes Beispiel ist „Qubes OS“, welches auf dem Xen-Hypervisor aufbaut. Der NSA-Whistleblowers Edward Snowden sagt dazu:

Im Folgenden betrachten wir die beste VM-Software im Detail. Vom Vergleich nehmen wir aus Bare-Metal-Hypervisoren wie ESXi und Xen, sowie Tools für die reine Container-Virtualisierung, wie Docker, Kubernetes, und OpenShift. Wir stellen VM-Programme für Anwender vor, gruppiert nach Gast-Betriebssystem. Dabei gilt zu beachten, dass auf dem Server laufende Pendants der VM-Software ggf. eine Größenordnung teurer sein können.

Traditionell war Windows in Bezug auf Virtualisierung eher schwach aufgestellt. Denn Linux war seit jeher die Virtualisierungs-Bastion. Mittlerweile hat es starke Fortschritte gegeben. So ist Microsofts „Hyper-V“ Hypervisor fester Bestandteil moderner Windows-Versionen. Die Technologie bildet auch die Grundlage für das „Windows Subsystem for Linux 2“ (WSL / WSL2). Verschiedene Linux-Distributionen unter Windows in performanten virtuellen Maschinen laufen zu lassen, ist insbesondere für Entwickler hochgradig interessant.

Gerade bei Windows lohnt sich der Einsatz von Virtualisierungs-Software. Denn das allgegenwärtige Betriebssystem war jahrzehntelang geplagt von Treiberkonflikten, Viren und Trojanern. Der Einsatz virtueller Maschinen (VM) ermöglicht das sichere Arbeiten in isolierten Umgebungen. So kann man z.B. das Online-Banking komplett in einer garantiert virenfreien Linux-Umgebung erledigen. Ferner erlauben VMs das Anlegen von Snapshots. Sollte das System Schaden nehmen, springt man einfach auf einen sicheren Ausgangszustand zurück.

Microsofts Hyper-V Manager ist Bestandteil von Windows Server 2008 und späteren Windows-Versionen. Die Virtualisierungs-Software ermöglicht das Verwalten virtueller Maschinen (VM) auf den Windows 10-Editionen Enterprise, Pro und Education. Das VM-Programm lässt sich kostenfrei nutzen, wobei ggf. Kosten für die Windows 10-Lizenz anfallen.

Mit dem Hyper-V Manager werden Hyper-V Hosts und virtuelle Maschinen verwaltet. Diese können sich lokal, oder auf entfernten Maschinen befinden. Eine grafische Benutzeroberfläche erlaubt das komfortable Arbeiten mit virtuellen Umgebungen von einer zentralen Plattform aus.

Die Virtualisierungs-Software „Workstation Pro“ vom Virtualisierungs-Schwergewicht VMware richtet sich an IT-Profis, Entwickler und Unternehmen. Das VM-Programm ermöglicht die Virtualisierung der meisten x86-Betriebssysteme auf einem normalen Desktop-PC. Auch der Remote-Zugriff auf entfernte vSphere-Umgebungen ist möglich. Aber Workstation Pro kann noch einiges mehr.

Workstation Pro erleichtert das Bauen, Testen und Vorstellen von Software über ein breites Spektrum an Geräten, Plattformen und Clouds hinweg. Die Virtualisierungs-Software ermöglicht die Konfiguration virtueller Netzwerke und weiterer virtualisierter Ressourcen. Ferner lassen sich lokale OCI-Container und Kubernetes-Cluster mit VM-Isolation betreiben. Neben der grafischen Benutzeroberfläche steht das Kommandozeilen-Tool „vctl“ zur Verfügung. So lassen sich Arbeitsabläufe automatisieren.

Wie bei VM-Programmen üblich, lassen sich Snapshots der virtuellen Maschinen anlegen und zu einem späteren Zeitpunkt wiederherstellen. Darüber hinaus lässt sich die Virtualisierungs-Software nutzen, um einen zweiten Desktop zu betreiben, welcher durch strengere Privatsphäre- und Netzwerk-Einstellungen besonders abgesichert ist. Die Unterstützung der 3D-Technologien DirectX 11 und OpenGL innerhalb der VMs ist interessant für Spiele und anspruchsvolle Grafik-Anwendungen.

Trotz des hohen Funktionsumfangs ist die VM-Software mit einem Preis von unter 200 € recht erschwinglich. Derzeitige und zukünftige Studenten einer Hochschule oder Universität, deren Eltern und Fakultätsangehörige und Angestellte von Bildungseinrichtungen erhalten einen Rabatt. Eine Testversion lässt sich 60 Tage lang kostenfrei nutzen.

Bei „VirtualBox“ von der Firma Oracle handelt es sich um das Urgestein der Virtualisierungs-Software. VirtualBox erlaubt die unkomplizierte Nutzung virtueller Maschinen (VM) vom heimischen Desktop aus. Auch wenn die Benutzeroberfläche heutzutage leicht angestaubt wirkt, überzeugte das VM-Programm seit jeher durch einfache Bedienbarkeit und hohen Komfort. Ferner wird VirtualBox als „Free-and-Open-Source-Software“ (FOSS) veröffentlicht. Eine Besonderheit unter den VM-Programmen kommerzieller Anbieter.

VirtualBox dient als Grundlage für den Betrieb virtueller Maschinen auf einem Host-System und wird oft in Verbindung mit weiterer, spezialisierter Software eingesetzt. So automatisiert das beliebte Tool „Vagrant“ die Erstellung reproduzierbarer Entwicklungsumgebungen. Dabei fungiert Vagrant als Schnittstelle zwischen Virtualisierungs-Software wie VirtualBox, VMware, Hyper-V und Docker sowie Provisionierungs-Software wie Puppet, Chef und Ansible.

Prinzipiell erlaubt Virtualisierungs-Software das Ausführen eines Gast-Betriebssystems auf einem Host-Betriebssystem. So lässt sich eine Linux-Distribution vom Windows-Desktop aus starten, oder eine Windows-Installation aus Linux heraus betreiben. Beim Mac gibt es jedoch eine Besonderheit. Denn macOS als Gast-System lässt sich (legal) nur auf einem macOS-Host betreiben.

Bei „Fusion Pro“ vom Anbieter VMware handelt es sich quasi um das Mac-Pendant zum bereits vorgestellten VMware Workstation. Berühmt wurde das VM-Programm, weil man damit Windows auf dem Mac betreiben konnte. Als die Virtualisierungs-Software im Jahr 2007 veröffentlicht wurde, war dies sensationell. Heutzutage hat das Tool noch einiges mehr zu bieten.

Mit Fusion Pro lassen sich auf dem Mac virtuelle Maschinen (VM) mit macOS, Windows und Linux als Betriebssystem betreiben. Ferner umfasst die Virtualisierungs-Software Funktionalität für die Erstellung, Verwaltung, und Ausführung von OCI-Containern und Kubernetes-Clustern. Dabei kommen die hohe Sicherheit und starke Isolation virtueller Maschinen zum Tragen. So lässt sich ein kompletter Cloud-Stack auf einem einzigen Mac betreiben und testen.

Mit der integrierten Snapshot-Funktionalität erfolgt bei Bedarf ein Zurückspringen zu sicheren Speicherpunkten. Die grafische Benutzeroberfläche erlaubt das Verbinden mit entfernten vSphere- und ESXi-Servern. Virtuelle Maschinen (VM) und physische Hosts lassen sich steuern und verwalten, VMs werden einfach per Drag-and-Drop zwischen Hosts bewegt.

Der Preis für den Erwerb einer Lizenz liegt derzeit bei knapp 230 €. Das Upgrade einer existierenden Lizenz ist für ca. die Hälfte zu haben. Wie VMwares große Bruder Workstation Pro lässt sich Fusion Pro 60 Tage lang kostenlos testen.

Neben VMware Fusion ist „Parallels Desktop for Mac“ der Klassiker unter den VM-Programmen für den Mac. Entwickler und Anwender können so am Mac mit mehreren Betriebssystemen arbeiten, ohne ein Dual Boot-Setup einrichten zu müssen. Durch den Einsatz der Virtualisierungs-Software werden häufige Neustarts unnötig.

Bei Parallels Desktop liegt der Fokus stark auf dem Bereitstellen einer Windows Desktop-Umgebung, welche „parallel“ zu macOS läuft. Die Virtualisierungs-Software ermöglicht das nahtlose Verschieben und Freigeben von Inhalten zwischen Mac und Windows. Mit dem sog. „Coherence-Modus“ lassen sich Windows-Anwendungen wie Mac-Anwendungen nutzen.

Der Preis für den Erwerb einer Lizenz liegt mit ca. 100 € im unteren Bereich kommerzieller VM-Programme. Privatanwender und Schüler erhalten einen Rabatt; das Upgrade einer existierenden Lizenz schlägt mit ca. 50 € zu Buche.

Das bereits vorgestellte VM-Programm VirtualBox ließ sich traditionell auch unter macOS betreiben. Dabei gab es einige Einschränkungen: Als Gast-Betriebssystem konnte nur Mac OS X Server in den Versionen Leopard oder Snow Leopard genutzt werden. Leider lässt sich VirtualBox nur bis macOS 10.15 „Catalina“ auf dem Mac nutzen. Moderne Macs werden von der Virtualisierungs-Software gar nicht unterstützt. Denn VirtualBox benötigt x86-Hardware und ist damit nicht kompatibel zu den neuen ARM-basierten „Apple-Silicon“ Chips.

Das freie Betriebssystem Linux ist quasi die „Ursuppe“, aus der die Virtualisierungs-Technologie entstand. Heutzutage sind grundlegende Bausteine für Virtualisierung tief im Kernel des Betriebssystems verankert. Daraus ergibt sich für Anwender das breiteste Spektrum an VM-Programmen. Neben vielen frei verfügbaren Lösungen gibt es auch einige kommerzielle Optionen.

Die „Kernel-based Virtual Machine“ (KVM) ist als grundlegende Virtualisierungs-Technologie im Linux-Kernel verankert. Mit Hilfe von KVM wird der Kernel zum Hypervisor, auf dem virtuelle Linux- und Windows-Maschinen ausgeführt werden. Neben x86-Hardware werden auch PowerPC und manche ARM-Prozessoren unterstützt. Dabei kommt, sofern vorhanden, Intels VT-x bzw. AMD-V zum Einsatz, um die Performance virtueller Maschinen auf Prozessorebene zu verbessern.

Mit KVM lassen sich mehrere virtuelle Maschinen (VM) auf einem Linux-Host betreiben. Jeder VM wird eigene, virtualisierte Hardware zugewiesen. Dazu gehören neben Prozessorkernen und Arbeitsspeicher Netzwerk- und Grafik-Adapter sowie Massenspeicher. Zum Einrichten der VMs kommen unmodifizierte Linux- und Windows VM-Images zum Einsatz.

Viele andere Virtualisierungs-Programme aus dem Linux-Universum bauen auf KVM auf. So gibt es eine Vielfalt an Benutzerschnittstellen, mit deren Hilfe sich die virtuellen Maschinen (VM) verwalten lassen. Auf dem Desktop gibt es den „Virtual Machine Manager“ als grafische Benutzeroberfläche. Über den Browser greift man mit „Kimchi“ oder „Foreman“ auf KVM und die gehosteten VMs zu. Ferner gibt es Kommandozeile-Schnittstellen, mit deren Hilfe sich häufig eingesetzte Workflows automatisieren lassen. Unter der Haube läuft die Steuerung von KVM über die libvirt-API.

Der „Quick Emulator“ (QEMU) ist eine komplexe Virtualisierungs-Software. QEMU beherrscht neben der Vollvirtualisierung von x86-Hardware die namengebende Emulation anderer Prozessor-Architekturen. So lassen sich Binärdateien ausführen, welche für im System physisch nicht vorhandene Prozessoren geschrieben wurden. Es ist sogar möglich, einzelne Programme zur Ausführung live zu übersetzen.

QEMU wird standardmäßig mit anderen VM-Programmen integriert. Die Virtualisierungs-Software lässt sich mit Hypervisoren wie VirtualBox, KVM und Xen nutzen. Durch den Einsatz von „Accelerators“ aus Hardware-Basis wird eine beinahe native Performance bei der Ausführung virtueller Maschinen erreicht. Das Tool kostet nichts und ist unter einer Open Source Lizenz verfügbar.

Mit OpenVZ kommen Linux-Nutzer in den Genuss, eine sehr interessante Virtualisierungs-Software ausprobieren zu können. Das Open Source Projekt ist aus der Entwicklung der kommerziellen Software „Virtuozzo“ hervorgegangen. Auch der Name steht abkürzend für „Open Virtuozzo“. Heutzutage dient OpenVZ als Open Source-Kernkomponente des kommerziellen Ablegers.

Was OpenVZ besonders macht, ist die Abwesenheit eines Hypervisors. Stattdessen erfolgt Virtualisierung auf Betriebssystemebene; es kommen also Container zum Einsatz. Jedoch werden keine Anwendungs-Container ausgeführt, wie von Docker bekannt. Stattdessen virtualisiert OpenVZ mehrere, voneinander isolierte Betriebssysteme auf Grundlage eines einzelnen, speziell angepassten Linux-Kernels. Besonders lohnend ist der Einsatz von OpenVZ für die Konsolidierung von Server-Ressourcen.

VMwares bereits vorgestellte Virtualisierungs-Software Workstation Pro ist auch unter Linux verfügbar. Die Funktionalität ist vergleichbar mit der Windows-Version der Software. Es gibt jedoch einige Linux-spezifische Eigenheiten. Anstelle des nur unter Windows vorhandenen DirectX wird die „Vulkan“ Rendering-Engine unterstützt. An Gast-Betriebssystemen ist eine große Bandbreite an Linux- bzw. Unix-Distributionen wie Ubuntu, CentOS, Debian, Fedora, RHEL und SUSE lauffähig.

Als einzige der vorgestellten VM-Programme läuft VirtualBox neben Windows und macOS (von modernen Macs abgesehen) auch unter Linux. Die Funktionalität ist dabei ähnlich, wie bei der Windows-Version.