Virtuele machine voor Windows: Hyper-V vs. de rest

Om een besturingssysteem zoals Windows op een ander besturingssysteem te laten draaien, hoef je niet per se VirtualBox of iets van VMware te installeren. Microsoft levert sinds Windows 8 bij een paar edities de client-versie van Hyper-V mee. Daarmee heb je zonder extra software een virtuele machine onder Windows. Zijn de andere programma’s voor virtualisatie daarmee overbodig?

Het idee achter virtualisatie is zowel eenvoudig als praktisch: op een pc met genoeg resources verdeelt een speciale softwarecomponent – de hypervisor – de processortijd, het werkgeheugen en dergelijke over meerdere besturingssystemen. Die draaien allemaal parallel in de vorm van een virtuele machine. Dat basisidee is niet alleen geschikt voor servers, waar een speciale infrastructuur vaak honderden tot duizenden virtuele machines uitvoert, maar ook voor thuis of op kantoor.

Oude software en apparaten willen vaak niet werken met een nieuwe Windows 10-pc – bijvoorbeeld een oude, maar nog goede scanner, een duur boekhoudpakket of een gameklassieker. Dan kan een oude Windows-versie in een virtuele machine uitkomst bieden. Voor veel ontwikkelaars, beheerders en bètatesters is virtualisatie onontbeerlijk om software in verschillende omgevingen te testen.

Windows 8.1 en 10 hebben vanaf de Pro-editie standaard virtualisatiesoftware in de vorm van Microsoft Client Hyper V. Die kun je makkelijk activeren. Als je Windows Home, Core of een Bing-versie hebt, heb je pech. Je kunt Hyper-V niet afzonderlijk aanschaffen en Windows 7 heeft het nog niet. Dat kan zonder meer een reden zijn om te upgraden naar Windows 10. Heb je de Home-editie van Windows 10, dan kun je die eventueel upgraden naar Pro.

Oracles VirtualBox is grotendeels opensource en voor privégebruik dan ook gratis. Door de overname van Sun Microsystems door Oracle is VirtualBox terechtgekomen in het portfolio van Oracle. Het werd oorspronkelijk door Innotek ontwikkeld.

Het derde virtualisatieprogramma dat we testen is VMware Workstation 14 Pro. Dat biedt in vergelijking met de redelijk bekende gratis versie met de naam Player een aanzienlijk grotere functie-omvang.

Vanuit technisch oogpunt is Hyper-V een native hypervisor (ook type-1- of bare-metal-hypervisor genoemd) die als onderdeel van de Windows-installatie rechtstreeks werkt op de aanwezige hardware. VMware Workstation en VirtualBox zijn daarentegen gehoste (type-2-)hypervisors die leunen op een aanwezig besturingssysteem als basis en via de drivers daarvan communiceren met de hardware.

Vergeleken met een parallelle installatie van twee besturingssystemen heeft een virtuele machine het voordeel dat voor het gebruiken van het andere systeem geen herstart nodig is. Het werkt als een afzonderlijke applicatie in een venster. Meestal is voor een dergelijk systeem, dat als virtuele machine parallel draait met het hostsysteem, ook een eigen licentie nodig. Bij dual-boot-installaties hoeft dat niet per se zo te zijn. Bovendien kun je met een virtuele machine besturingssystemen gebruiken die op een moderne pc helemaal niet of slechts met veel gedoe geïnstalleerd kunnen worden – bijvoorbeeld Windows 7 op een pc met een Intel Core-processor uit de 7000-serie (Kaby Lake).

Virtualisatie vergt bepaalde hardware, maar die is inmiddels wel gangbaar. Raadpleeg het overzicht met systeemeisen en ondersteunde host-systemen voor details.

Je hebt bijvoorbeeld een processor nodig met hardware-ondersteuning voor virtualisatie (AMD-V of Intel VT-x). VirtualBox werkt in principe ook wel zonder die techniek, maar voor veel gastsystemen is het dan toch weer noodzakelijk – anders ben je bijvoorbeeld beperkt tot alleen 32-bit besturingssystemen. VMware Workstation 14 Pro draait pas met een processor vanaf Intel Core i-2000 (Sandy Bridge) of AMD Bulldozer.

AMD-V respectievelijk VT-x moet niet alleen aanwezig zijn, maar ook in het BIOS geactiveerd zijn. Dat is een veel voorkomende valkuil, want hoewel bijna alle huidige processors de functie bieden, is hij bij veel systemen standaard niet geactiveerd. Aan de overige eisen heb je snel voldaan. Je moet minstens acht GB aan werkgeheugen in de host hebben, voor twee of drie virtuele machines is 16 GB aan te raden. Met minder werkgeheugen kun je in elk geval nog wel met oudere gastsystemen als Windows 2000 of XP aan de slag. Verder adviseren we het gebruik van een ssd – zowel voor het host-besturingssysteem als voor de gasten. Anders wordt de computer in het gewone gebruik tergend traag. De Windows-versie van de host moet voor Hyper-V en VMware Workstation per se een 64-bit systeem zijn. Alleen VirtualBox is nog op een 32-bit pc te installeren.

Virtuele machines hebben naast de mogelijkheid meerdere systemen parallel te gebruiken nog een ander onmiskenbaar voordeel: hun toestand is op elk moment met zogeheten snapshots op te slaan en later te herstellen. Dat kost weinig tijd, zeker in vergelijking met het maken van images. Dit is vooral erg handig voor gebruikers die graag wat willen experimenteren met hun virtuele machines en daarbij telkens weer kleine of grote dingen veranderen – bijvoorbeeld om software te installeren of groepsrichtlijnen in te stellen, registerwaarden te veranderen of met andere instellingen te rommelen.

Bij het maken van een snapshot wordt de toestand van de virtuele harde schijf bevroren. Alle veranderingen aan het bestandssysteem belanden daarna in een deltabestand. Op die manier kun je willekeurig vaak heen en weer switchen tussen verschillende softwaretoestanden. Bij snapshots van draaiende virtuele machines wordt een RAM-image mee opgeslagen. Dat kost telkens wel een paar gigabyte aan ruimte op de harde schijf.

De snapshotmanager van VMware Workstation Pro kan automatisch dagelijks, wekelijks of maandelijks snapshots aanmaken als archief met instelbare aantallen. Of er telkens een aanmaken als een virtuele machine afgesloten wordt. Bij Hyper-V zijn daar minder functies voor: de ‘Controlepunten’ waren tot voor kort alleen handmatig aan te maken. Bij de Fall Creators Update van Windows 10 (versie 1709) kwam daar de optie bij om er bij elke start van een virtuele machine een te maken.

Het probleem is zo oud als Windows zelf: je hebt een leuk oud (3D-)spel, maar dat werkt niet op een nieuw systeem. Daar kunnen legio redenen voor zijn: een te nieuwe grafische kaart, incompatibele drivers voor kopieerbeveiliging, een 64-bit architectuur enzovoorts. Dan loont het zeer zeker om de oude Windows-versie in een virtuele machine te installeren en te kijken of de game het daar beter doet.

In de praktijk werkt dat vaak, maar niet altijd. De grafische 3D-drivers zijn immers slechts zogeheten wrappers die de Direct3D- en OpenGL-commando’s van de virtuele machine naar de grafische drivers van het hostsysteem sturen. Meestal werken de virtuele grafische kaarten van een virtuele machine met grafische features uit het tijdperk van Direct3D 9.x. Een Windows 10 als Hyper-V-gast meldt in het testprogramma dxdiag.exe met een extra geïnstalleerde RemoteFX 3D-driver compatibiliteit met Direct3D 11.1. Dat zegt echter nog niets over de te verwachten performance. Hyper-V is sowieso minder geschikt om oudere games tot leven te wekken: alleen onder bepaalde voorwaarden krijg je ook geluid bij je game, en bovendien worden oude Windows-versies bij Hyper-V niet meer volledig ondersteund als de support beëindigd is.

Daarnaast loopt het bij de meeste virtuele machines vaak mis bij de kopieerbeveiliging, omdat die rechtstreeks toegang tot de hardware wil hebben. Als het wel lukt, krijg je geregeld haperingen in het geluid of grafische fouten. Of VirtualBox of VMware Workstation het beste geschikt is voor oude spellen is op voorhand niet te zeggen – dat is een kwestie van uitproberen. Omdat het bij die twee om type- 2-virtualisatie gaat, werkt dat ook parallel. Bij VMware kun je voor het testen ook de voor privégebruik gratis Player-versie gebruiken.

Om ervoor te zorgen dat ook de usb-aansluitingen van de host bij de gast gebruikt kunnen worden en de netwerkkaart van de gast voldoende snel werkt, worden gespecialiseerde drivers gebruikt. Vaak zitten die in een softwarepakket met zogeheten gastextensies. Daar zitten ook functies in voor data-uitwisseling, zoals een gemeenschappelijk klembord waarmee zowel teksten als ook afbeeldingen en hele bestanden uitgewisseld kunnen worden tussen host en gast (en omgekeerd).

VMware en VirtualBox hebben beide bovendien ondersteuning voor drag&drop om bestanden van de hostdesktop naar de virtuele desktop te kunnen slepen – en ook omgekeerd. Je kunt meerdere virtuele machines gezamenlijk toegang geven tot een bepaalde gedeelde map – dat is dan een map in het bestandssysteem van de host, die bij de gastsystemen opduikt als netwerkschijf.

Alle drie de virtualisatie-oplossingen bieden flexibele mogelijkheden om virtuele netwerkinterfaces te configureren of er extra toe te voegen. Die kunnen elk naast de gebruikelijke NAT-modus ook een directe koppeling met een netwerkkaart van de host maken (bridged mode). Zo duiken ze op in de netwerkomgeving (subnet) van de host. Ze maken ook interne netwerken mogelijk voor het uitwisselen van data tussen de virtuele machine en de host of tussen virtuele machines onderling. Zo kun je aan een virtuele testmachine bijvoorbeeld een bepaalde internetverbinding toekennen.

Bij de prijzen van de pakketten zijn er duidelijke verschillen. Daarbij is het bepalend of je de software privé of zakelijk wilt gebruiken. VirtualBox is als opensource software onder de GNU General Public License (GPL) eigenlijk gratis – eigenlijk, want het gebruik op de desktop wordt pas zinvol als je ook het VirtualBox Extension Pack met de gastextensies gebruikt. Dan beschik je over handige functies zoals een gemeenschappelijk klembord, snelle usb-ondersteuning en 3D-versnelling. Die uitbreiding valt echter niet onder GPL, maar onder Oracles ‘Personal Use and Evaluation License’. Die staat alleen gebruik privé toe en op scholen en universiteiten. Andere gebruikers mogen de software maximaal 30 dagen testen. Voor een onbeperkte versie is een Enterprise-licentie nodig, en die is niet goedkoop: 868 euro per cpu-socket of 43 euro per gebruiker – met een minimum aantal van 100 licenties.

Bij VMware zien de kosten voor zakelijk gebruik er wat overzichtelijker uit: voor 275 euro krijg je een enkele licentie voor VMware Workstation 14 Pro – die prijs geldt echter ook voor privégebruik. Workstation 14 Player is betaalbaarder, die kost bedrijven 166 euro per werkplek en is voor privégebruik zelfs helemaal gratis. Daarbij ontbreken echter wel de snapshotfuncties en verschillende instellingsmogelijkheden.

De kosten voor Microsofts Hyper-V voor de desktop zijn niet zo eenduidig te bepalen. Je kunt het niet apart kopen, het is voorbehouden aan Windows 8.1 Pro, Windows 10 Pro en de respectievelijke hogere edities. Prijzen hiervoor beginnen voor de systembuilder-editie bij 139 euro – maar daar krijg je de rest van Windows dus bij. Als je Windows 7 Professional of Ultimate geüpgraded hebt naar Windows 10 Pro, heb je Hyper-V er gratis bij gekregen – dat zat in Windows 7 namelijk nog helemaal niet.

VMware biedt met Workstation 14 Pro een goed afgestemd totaalpakket met comfortabele bediening. De kwaliteit van het product is volgens ons dik in orde. Daar moet je als privégebruiker echter ook voor betalen – als je tenminste niet genoeg hebt aan de flink ingeperkte gratis Player-versie. De Pro-versie is vooral geschikt voor mensen die veel verschillende en ook oudere besturingssystemen willen gebruiken en voor degenen die waarde hechten aan de mogelijkheden van snapshots en het kunnen gebruiken van meerdere virtuele machines tegelijk.

Het gratis VirtualBox is vooral voor privégebruikers geschikt. Die krijgen veel functionaliteit, inclusief ondersteuning voor snapshots en oudere besturingssystemen. Je moet er wel rekening mee houden dat je hier en daar tegen een probleem zult aanlopen zoals haperend geluid in games. Maar dan zou je een oudere versie kunnen uitproberen om te kijken of dat daar ook het geval bij is.

Aan Microsofts Hyper-V merk je dat het eigenlijk bedoeld is om servers te virtualiseren. Er is amper ondersteuning voor audio, drag&drop en oudere Windows-versies. Als beginneling kun je redelijk radeloos worden van het configureren. Er zijn wel wizards, maar die nemen je weinig werk uit handen en leggen niet veel uit. VMware en VirtualBox worden er niet overbodig door, maar het is wel de eerste keus van systeembeheerders en ontwikkelaars die nieuwe software of patches moeten testen op moderne systemen en van deelnemers aan het Windows Insider-bètaprogramma.

(Jan Schüβler / Noud van Kruysbergen , c’t magazine 3/2018)