Definition und Funktion:
Ein Hypervisor (auch Virtual Machine Monitor – VMM) ist eine Software- oder Firmware-Schicht, die es ermöglicht, mehrere isolierte virtuelle Maschinen (VMs) oder Betriebssysteme parallel auf einer einzigen physikalischen Hardware-Plattform zu betreiben. Er virtualisiert die Hardware-Ressourcen (CPU, Speicher, I/O) und teilt sie den VMs zu.
Das Hauptziel eines Hypervisors ist es, die Hardware-Ressourcen effizienter zu nutzen, die Isolation zwischen verschiedenen Anwendungen zu gewährleisten und die Flexibilität bei der Bereitstellung von Software zu erhöhen.
Typen von Hypervisoren:
- Typ 1 (Bare-Metal-Hypervisor): Wird direkt auf der Hardware ausgeführt, ohne dass ein separates Host-Betriebssystem erforderlich ist (z.B. VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, KVM, B&R Hypervisor). Bietet die beste Performance und Sicherheit.
- Typ 2 (Hosted Hypervisor): Wird als Anwendung auf einem bestehenden Host-Betriebssystem ausgeführt (z.B. VMware Workstation, Oracle VirtualBox). Ist einfacher zu installieren, aber bietet geringere Performance und Isolation.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Hypervisoren und Virtualisierung gewinnen in der industriellen Automatisierung zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der PC-basierten Steuerung und der IT/OT-Konvergenz:
- Konsolidierung: Ermöglicht die Konsolidierung mehrerer Funktionen (z.B. SPS-Steuerung, HMI, Bildverarbeitung, IT-Anwendungen) auf einem einzigen Industrie-PC, was Hardwarekosten und Platzbedarf spart.
- Isolation: Trennt kritische Echtzeit-Anwendungen (z.B. SPS-Runtime) von nicht-kritischen Anwendungen (z.B. Windows-basierte HMI oder MES-Client), um die Determinismus der Steuerung zu gewährleisten. Ein Fehler in einer VM beeinflusst andere VMs nicht.
- Echtzeitfähigkeit: Spezielle Echtzeit-Hypervisoren (z.B. B&R Hypervisor, IntervalZero RTX64) ermöglichen es, ein Echtzeitbetriebssystem parallel zu einem Standard-Betriebssystem auf einem PC zu betreiben.
- Flexibilität und Wartung: VMs können einfach geklont, gesichert und wiederhergestellt werden, was die Wartung vereinfacht.
- Software-Defined Automation: Unterstützt die Entkopplung von Software und Hardware.
Anbieter wie B&R (mit ihrem eigenen Hypervisor) und Beckhoff (mit TwinCAT/BSD oder Partnerschaften) nutzen Hypervisor-Technologien, um leistungsstarke und flexible Automatisierungslösungen auf Standard-Hardware zu realisieren.
→ Siehe auch: Virtualisierung, Industrie-PC (IPC), Echtzeitfähigkeit, IT/OT-Konvergenz, Software-Defined Automation
