Moderne Virtualisierung verfügt über ausreichende Möglichkeiten, die Aufgaben und Funktionen eines Hypervisors wie Hyper-V zu automatisieren. Aus der Sicht eines Administrators bietet das DDC-Toolkit für Hoster eine Serviceschicht mit großer Funktionalität, die einen schnellen Einstieg in die dynamische Virtualisierung ermöglicht. Reicht der Funktionsumfang des DDC-Toolkits nicht für die definierten Anforderungen aus, lassen sich mittels WMI-Namespaces Virtualization eigene Anwendungen erstellen.

Von Christian Herzbach

Kaum ein Betreiber von Rechenzentren, der die Vorzüge der Virtualisierung erkannt hat, möchte in Zukunft darauf verzichten. Zu groß sind die Vorteile in der Administration sowie das Einsparpotenzial von Klima- und Stromkosten. Ein Punkt, der durch die neu gewonnene Flexibilität in der Vergangenheit zu wenig betrachtet wurde, ist die mögliche Dynamik, die Automatismen in den Rechenzentren ermöglicht. Dadurch ist zum Beispiel der Anbieter von Infrastrukturdiensten in der Lage, seinen Kunden ein Selbstverwaltungs-Portal für die gemieteten virtuellen Server bereitzustellen, was dem Kunden einen großen Mehrwert bietet (siehe Abbildung 1).

Denn sie sind bei diesem Ansatz nicht mehr auf die Erreichbarkeit des Supports angewiesen. Vielmehr besteht rund um die Uhr – etwa über ein Verwaltungs-Portal im Web die Option, die Server selbst zu administrieren. Ein Szenario, das ebenfalls auf das firmeninterne Rechenzentrum übertragen werden kann: Etwa wenn Softwareentwickler virtuelle Systeme selbst verwalten, ohne sich an den Administrator wenden zu müssen. Allgemein entstehen durch diese Dynamik neue Konzepte im Umfeld des Cloud-Computings, wie »Platform as a Service« (PaaS) und »Pay-as-you-go IT«.

Einige Softwarehersteller bieten Selbstverwaltungs-Portale für virtuelle Systeme mit einem großen Funktionsumfang, der schwer zu bedienen und auf die Bedürfnisse von Fachpersonal zugeschnitten ist. Ein unerfahrener Benutzer erscheint mit diesem enormen Funktionsumfang überfordert.

Ein weiterer Nachteil sind die vergleichsweise hohen Kosten, die durch verschiedene Produkte verursacht werden, da einiges an Software (wie der Hypervisor, Verwaltungs-Portale, etc.) als Voraussetzung benötigt wird. Optimal wäre daher der Einsatz eines kostenfreien bzw. kostengünstigen Virtualisierungs-Hypervisors, der sich mittels gängiger Programmiersprachen automatisieren, verwalten und konfigurieren lässt, ohne auf Zusatzsoftware angewiesen zu sein.

Die Nutzung eines API (Application Programming Interface) würde die Erstellung eines Portals erlauben, das auf die eigenen Anforderungen sowie die Bedürfnisse der Zielgruppe zugeschnitten ist. Somit gewinnt die IT-Infrastruktur an Dynamik und öffnet neue Möglichkeiten in der virtuellen Welt.

Die Grundlage: Der Hypervisor

Die Auswahl des Virtualisierungs-Hypervisors ist die Grundlage für den Start in die Automatisierung der Infrastruktur. Er stellt quasi die unterste Ebene dar, sprich die Verwaltungsinstanz, die den Zugriff auf die physikalischen Ressourcen freigibt und steuert. Je nach gegebener Infrastruktur, zeitlicher Entwicklung und Vorlieben hat sich ein Unternehmen vermutlich bereits für einen Softwarehersteller der Virtualisierungs-Branche entschieden.

Im Nachhinein wird wegen des Aufwands ungern die Technologie gewechselt beziehungsweise Produkte unterschiedlicher Hersteller eingesetzt. Äußerst interessant für den Weg zum dynamischen Datacenter ist sicherlich ein Hypervisor, der ohne großen Mehraufwand und vor allem ohne hohe Kosten die erwartete Leistung bringt und Schnittstellen zur Automatisierung bietet.

Die marktbestimmenden Unternehmen halten alle einen Hypervisor mit den Grundfunktionalitäten der Virtualisierungs-Technologie kostenfrei zum Download bereit. Möglichkeiten zur Automatisierung sind vorhanden – sie sind allerdings zum Teil undurchsichtig beschrieben, befinden sich noch in der Testphase oder verursachen hohe Kosten durch Abhängigkeiten zu anderer Software.

Firmen wie VMware, Microsoft oder Citrix stellen einen Hypervisor zu Verfügung, der kostenfrei eine große Palette von Funktionen bereitstellt. Doch die ebenfalls angebotenen Umgebungen für das Systemmanagement scheinen die Rolle der »Cash-Cow« zu übernehmen. Diese Tools stellen Möglichkeiten für eine komfortable Administration sowie Enterprise-Features bereit. In sehr großen Umgebungen sind derartige Lösungen durchaus empfehlenswert: Allerdings gilt es einen Pferdefuß zu beachten: die Lizenzkosten. Je nach IT-Infrastruktur kommen in diesem Bereich erkleckliche Summe zusammen, da die Anzahl physikalischer Prozessoren (also belegter CPU-Sockel) in den meisten Fällen als Berechnungsgrundlage dient.

Dynamik entsteht durch Automatisierung

Um die Automatisierung und somit den Weg zum dynamischen Rechenzentrum zu beschreiben, soll der »Hyper-V« von Microsoft als Referenz dienen. Dieser Hypervisor bietet zwei unterschiedliche Wege zur automatisierten Verwaltung und Konfiguration, was die gestellte Thematik aus verschiedenen Sichtweisen betrachtet. Es sei vorweggenommen, dass die Möglichkeit besteht, das Produkt vollständig zu automatisieren ohne auf zusätzliche Software angewiesen zu sein. Diese Tatsache ist vor allem für kleine und mittelständige Unternehmen von Vorteil, da Virtualisierung neben zahlreichen Vorteilen auch Aufwand verursacht.

Zur Automatisierung des Hyper-V auf dem Weg zum dynamischen Datacenter bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten (vgl. Abbildung 2):

1. »Dynamic Datacenter Toolkit für Hoster« (DDC-Toolkit): Es bietet in Verbindung mit dem System Center Virtual Machine Manager eine Integration in Dotnet-Anwendungen. Die Automatisierung wird über eine SOAP-Schnittstelle zum Hyper-V-Host geregelt, die Bestandteil des Toolkits ist.

2. »Hyper-V WMI Provider«: Er ermöglicht die Automatisierung an der Wurzel des Hypervisors. Hier besteht keine Service-Schicht wie beim DDC-Toolkit. Diese kann selbst geschaffen werden, was den Vorteil mit sich bringt, dass ein größerer Umsetzungsspielraum existiert.

Um dynamisch auf Anforderungen der Thematik Virtualisierung und Cloud-Computing eingehen zu können, hat Microsoft für die Automatisierung von Prozessen des Hypervisors Hyper-V das DDC-Toolkit für Hoster veröffentlicht. Die Version 2.0 ist seit Juni 2010 zum Download verfügbar und beinhaltet neben nützlichen Dokumenten zum Aufbau eines dynamischen Rechenzentrums auch Code-Beispiele und Dotnet-Webservice-Schnittstellen. Mit Hilfe dieser Schnittstellen ist es möglich, einen großen Teil der Hyper-V-Verwaltung mit Hilfe einer Programmiersprache, wie etwa C# aus dem Dotnet-Framework, durchzuführen.

Des Weiteren soll Anwendern mit dieser Schnittstelle die Möglichkeit eröffnet werden, den Funktionsumfang von Hyper-V in eigene Anwendungen zu integrieren. Ein Beispiel dafür ist das bereits angesprochene Web-Portal zur Selbstverwaltung für Kunden von großen System-Hostern. Voraussetzung für den Einsatz des Toolkits, das unter dem Schutz der »Microsoft Public License1« steht, ist der Einsatz von Produkten der System-Center-Verwaltungsumgebung – was den großen Nachteil dieser Variante darstellt. Konkret benötigt wird der »System Center Virtual Machine Manager« (SCVMM), der ein weiteres Windows Server Betriebssystem sowie eine SQL-Server-Datenbank voraussetzt, wodurch in professionellen Umgebungen noch weitere Lizenzkosten hinzukommen.

In Bezug auf den Funktionsumfang ist der zur Verfügung stehende Webservice sehr komfortabel und schnell in die Entwicklungsumgebung integriert. Der Weg und der Aufwand zum dynamischen Datacenter erscheinen in diesem Fall nicht sehr weit. Zu beachten ist allerdings, dass zwar auf den ersten Blick ein enorm großer Funktionsumfang vorhanden ist. Beim genauen Hinsehen fällt allerdings auf, dass für die eine oder andere Aufgabe von Hyper-V keine Methoden vorhanden sind. Dabei handelt es sich zum Beispiel um:

• die automatisierte Verwaltung der virtuellen Netzwerkstruktur,
• den Zugriff auf ein Thumbnail-Image einer virtuellen Maschine.

Problematisch ist des Weiteren, dass die zur Verfügung stehenden Methoden nicht oder nur mangelhaft dokumentiert sind. Zwar ist der größte Teil der Methoden nach den Funktionen der grafischen Oberfläche (SCVMM) benannt, Informationen zu den Parameterlisten der Methoden sind allerdings nicht vorhanden.

Auch aus Sicht von Microsoft problematisch ist der Status der im Toolkit enthaltenen Webservice-Schnittstellen: »It must also be emphasized that the web services included in DDC Toolkit are not a production product, and carries no support from Microsoft« -- so lautet die offizielle Aussage von Microsoft.

Somit ist die Zukunft und Weiterentwicklung der Schnittstellen völlig offen. Da es sich um eine Neuentwicklung handelt, können Fehler keinesfalls ausgeschlossen werden. Auf Unterstützung durch den Hersteller kann im Fehlerfall nicht zurückgegriffen werden.

Die Alternative: der Hyper-V WMI Provider

Die »Windows-Verwaltungsinstrumentation« (Windows Management Instrumentation, WMI) bietet die Möglichkeit, eine große Anzahl von Computern auf sichere, strukturierte und systematische Weise zu verwalten. Diese Technologie kann von leistungsfähigen Anwendungen genutzt werden und bietet Netzwerkadministratoren und Softwareentwicklern einen großen Funktionsumfang.

Seit »Windows 2000« ist die WMI fester Bestandteil und elementar für die Ausführbarkeit von Microsoft Betriebssystemen. Auch die aktuellen Betriebssysteme Windows 7 und Windows Server 2008 basieren auf dieser Technologie. Mit der Einführung von Hyper-V ist neben der Verwaltung von physikalischen Ressourcen auch die Steuerung und Verwaltung von virtuellen Systemen via WMI möglich.

Der Hyper-V WMI Provider bietet den Namespace »Virtualization«, der Klassen und Funktionen, abgestimmt auf die Verwaltung des Hypervisors, bereitstellt. Dies gibt dem Softwareentwickler oder dem Administrator ein mächtiges Werkzeug zum programmgesteuerten Verwalten des Hypervisors ganz nach den eigenen Ansprüchen. Zur Nutzung des WMI-Providers besteht die Möglichkeit zum Beispiel das Dotnet-Framework »VBScript« oder die »Windows PowerShell« zu nutzen.

Elementar für den Weg zum dynamischen Datacenter ist der bereits angesprochene WMI Namespace »Virtualization« (vergleichbar mit der Bibliothek einer Programmiersprache). Die dort befindlichen Klassen und Funktionalitäten bieten den kompletten Funktionsumfang zur Automatisierung von Hyper-V. Vom Erstellen einer virtuellen Maschine über die Verwaltung bis hin zu Import, Export und Snapshot sind alle Funktionen automatisiert ausführbar (vgl. Abbildung 3). Selbst der Zugriff auf ein Thumbnail Image (das heißt die aktuelle Bildschirmausgabe als digitale Grafik) sowie die Konfiguration der virtuellen Netzwerke sind auf diese Art möglich.

Vorteilhaft bei der Programmierung mit Hilfe von »WMI Namespaces« ist die gute und ausführliche Dokumentation von Microsoft: In der Dokumentation im Microsoft Developer Network (MSDN) sind neben Informationen zur Funktionalität, Ein- und Ausgabeparameter auch eine ganze Reihe an Beispielen in den verschiedenen Programmiersprachen (meist C# und VBScript) abrufbar. Ebenfalls vorhanden sind öffentliche Hilfsmethoden, die die Arbeit mit dem Namespace erleichtern und vor allem als Beispiel für ähnliche Probleme dienen. Die Lernkurve ist durch diese Beispiele sehr steil.

Aus Sicht der Zukunftsfähigkeit von WMI zur Steuerung des Hypervisors besteht keine Garantie, dass diese Technologie auch in den kommenden Systemen eingesetzt wird. Es ist allerdings unwahrscheinlich, dass Microsoft die Architektur ihrer Betriebssysteme kurzfristig ändern wird. Bestätigt wird dies dadurch, dass Microsoft mit dem Kommandozeilenprogramm PowerShell den Zugriff zur WMI-Welt erleichterte und dieses Tool auch ständig weiterentwickelt (Version 2.0 mit Windows 7 veröffentlicht). Außerdem benutzt das DDC-Toolkit für Hoster, das zuvor angesprochen wurde, die WMI-Funktionalität als Grundlage für die Automatisierung der angesprochenen SOAP- Schnittstelle.

Ausblick

Wie dargestellt, bestehen ausreichende Möglichkeiten, die Aufgaben und Funktionen eines Hypervisors zu automatisieren. Aus der Sicht eines Administrators des Produkts Hyper-V bietet DDC-Toolkit für Hoster eine Serviceschicht mit großer Funktionalität, die einen schnellen Einstieg in die dynamische Virtualisierung ermöglicht. Reicht der Funktionsumfang des DDC-Toolkits nicht für die definierten Anforderungen aus, können mittels WMI Namespaces Virtualization eigene Anwendungen erstellt werden. Kritisch zu beurteilen sind die Zusatzkosten durch das Toolkit sowie die Zukunftssicherheit. Wie beschrieben, handelt es sich bei den Web-Schnittstellen nicht um offizielle Produkte, was die Wartung und Weiterentwicklung ungewiss macht.

Mit der Verwaltungsumgebung WMI und dem zugehörigen Hyper-V-Provider startet der Programmierer an der Basis der Automatisierung. Hier besteht ein großer Umsetzungsspielraum und die Funktionalität kann auf die eigenen Bedürfnisse ausgerichtet werden. Da Microsoft bei der produktinternen Kommunikation des Hypervisors mit anderen Komponenten selbst diese Technologie verwendet, stehen alle benötigen Funktionen zur Verwaltung und Automatisierung bereit. Durch die kostenlos verfügbare Version Windows Hyper-V Server kann somit eine aus Sicht der Lizenzkosten kostenfreie Umgebung geschaffen werden. Zu berücksichtigen ist allerdings der personelle Aufwand, da die Einarbeitung in die Materie je nach Kenntnisstand durchaus zeitintensiv sein kein.

Je nach Zielen, gegebener Infrastruktur sowie verfügbarer Mittel wird die Entscheidung, welcher Weg in Richtung dynamisches Datacenter gegangen wird, unterschiedlich ausfallen. Durch den kostenfreien Hypervisor steht die Tür zur dynamischen Virtualisierung offen. So bietet es sich zum Beispiel an, ein Selbstverwaltungs-Portal zu erstellen und dem Endanwender Funktionalität der Virtualisierungs-Technik bereitzustellen. Benutzergruppen, die davon profitieren könnten, sind z.B. Softwareentwickler, die über ein solches Portal schnell und einfach virtuelle Testumgebungen erstellen können. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Bereitstellung von virtuellen Desktoparbeitsplätzen auf Knopfdruck.