KubeVirt – Virtuelle Maschinen nativ in Kubernetes integrieren

KubeVirt bringt klassische Virtualisierung in die Welt von Kubernetes – ohne zusätzliche Hypervisor-Plattformen. Mit nativer Unterstützung für KVM-basierte virtuelle Maschinen und vollständiger Integration in die Kubernetes-API über Custom Resources, ermöglicht KubeVirt den parallelen Betrieb von Containern und VMs im selben Cluster. Im Artikel zeigen wir, wie KubeVirt funktioniert, welche technischen Komponenten (z. B. virt-launcher, VMI, libvirt) beteiligt sind, wie VMs über YAML definiert werden und welche Use Cases – von Legacy-Integration bis Edge-Computing – besonders profitieren.

KubeVirt erweitert Kubernetes um die Fähigkeit, vollwertige virtuelle Maschinen neben Container-Workloads auszuführen. Dies geschieht durch eine Reihe von Custom Resource Definitions (CRDs), welche die Virtualisierung in die Kubernetes-API integrieren.

KubeVirt wurde ursprünglich von Red Hat initiiert und wird mittlerweile als CNCF-Projekt geführt. Ziel ist es, Containerisierung und Virtualisierung auf einer Plattform zu vereinen, ohne separate Managementsysteme wie OpenStack oder vSphere betreiben zu müssen.

Warum ist das relevant?

Viele Unternehmen betreiben hybride Workloads: Einige Anwendungen laufen in Containern, andere (z. B. legacy oder spezielle Systeme) weiterhin in VMs. KubeVirt bietet einen nahtlosen Weg, beides zentral über Kubernetes zu verwalten – mit einheitlichen Tools, Policies und CI/CD-Prozessen.

Technische Architektur & Funktionsweise von KubeVirt

KubeVirt ist kein Hypervisor im klassischen Sinn, sondern ein Operator, der bestehende Virtualisierungstechnologien in Kubernetes einbettet – insbesondere KVM (Kernel-based Virtual Machine).

Zentrale Komponenten von KubeVirt

Komponente	Funktion
KubeVirt Operator	Installation, Management und Lifecycle von KubeVirt-Komponenten
VirtualMachine (VM) CRD	Repräsentiert eine virtuelle Maschine als Kubernetes-Ressource
VirtualMachineInstance (VMI)	Laufzeitinstanz einer VM
virt-launcher	Sidecar-Container, der KVM-VMs in Pods ausführt
virt-handler	Überwacht den Lifecycle von VMs auf dem Node
virt-controller	Verantwortlich für das Scheduling und Starten von VMs
libvirt/qemu	Unterliegende Virtualisierungsschicht, eingebettet in Container
ContainerDisk/ImageDisk	VM-Images im Containerformat (z. B. QCOW2)

Wie funktioniert eine VM in Kubernetes?

Der Nutzer erstellt ein Objekt vom Typ VirtualMachine per YAML oder API.
KubeVirt erzeugt daraus eine VirtualMachineInstance, ähnlich wie ein Pod.
Auf dem Ziel-Node wird ein Pod mit einem virt-launcher erstellt, der QEMU/KVM in einem isolierten Container ausführt.
Die VM läuft im Kontext eines Kubernetes-Pods und kann mit Netzwerk, Storage und Monitoring-Tools wie ein Container verwaltet werden.

Beispiel: YAML-Definition einer VM

apiVersion: kubevirt.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: ubuntu-vm
spec:
  running: true
  template:
    metadata:
      labels:
        kubevirt.io/domain: ubuntu-vm
    spec:
      domain:
        devices:
          disks:
          - disk:
              bus: virtio
            name: rootdisk
        resources:
          requests:
            memory: 2Gi
      volumes:
      - name: rootdisk
        containerDisk:
          image: kubevirt/ubuntu-cloud-image

Anwendungsbeispiele für KubeVirt

Lift-and-Shift von Legacy-Anwendungen ohne vollständige Containerisierung
Testumgebungen mit VMs und Containern auf derselben CI/CD-Plattform
Edge-Computing: Ausführung von Containern und VMs auf Edge-Nodes
Cloud-native VDI (Virtual Desktop Infrastructure)
Hybrid-Cloud-Szenarien mit OpenShift, Rancher oder anderen K8s-Distributionen

Vorteile von KubeVirt

Unified Management: Einheitliche API und Deployment-Mechanismen für Container und VMs
Wiederverwendung vorhandener Toolchains: Monitoring, Logging, CI/CD auch für VMs
Ressourcenteilung: VMs und Container teilen sich das Cluster
Isolation durch KVM: VMs laufen vollständig virtualisiert mit starker Isolierung
Kubernetes-native: Kein separater Hypervisor oder Management-Stack nötig

Nachteile & Herausforderungen von KubeVirt

Performance-Overhead: Virtualisierung in Pods bringt leichten Mehraufwand
Netzwerk-Setup komplexer: Multus, SR-IOV etc. notwendig für komplexe Netze
Storage-Integration: Erfordert Kenntnisse zu Persistenz in Kubernetes
Noch nicht Feature-parity: Snapshotting, GPU, Migration eingeschränkt
Komplexe Fehlersuche: Debugging in VM-Container-Kombination kann herausfordernd sein

Fazit: Wann lohnt sich KubeVirt?

KubeVirt ist eine leistungsstarke Lösung für Organisationen, die auf Kubernetes setzen, aber weiterhin VMs benötigen. Es bietet eine moderne, DevOps-freundliche Alternative zu klassischen Virtualisierungsplattformen, reduziert Infrastruktur-Silos und ermöglicht hybride Workloads auf einer Plattform.

Geeignet für: