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Apple Silicon: Aktuelle Möglichkeiten der Virtualisierung

Virtuelle Maschinen tun so, als wären sie ein eigenständiger Rechner, um ein Betriebssystem temporär zu betreiben. Sie erleichtern das Testen von Apps in diversen Betriebssystemversionen oder erlauben die Nutzung von Software, die auf dem nativen Betriebssystem (Host) nicht funktionieren.

In der üblichen Erscheinungsform sieht eine Virtuelle Maschine aus wie ein separater Rechner, der über eine VNC-Software gesteuert wird; um das Fenster mit dem Gast-OS befindet sich das Host-Betriebssystem, das dedizierte Hardware simuliert und Speicherplatz, RAM und Prozessorzeit zuteilt. Ist das Fenster der virtuellen Maschine aktiv, akzeptiert sie Tastatur- und Mauseingaben. Beendet man die Virtuelle Maschine, reduziert sie sich auf eine einzelne Image-Datei auf dem Festspeicher des Geräts.

Erste Schritte vor zehn Jahren
Bereits im Jahr 2014 legte Apple mit OS X 10.10 (Yosemite) den Grundstein für VMs auf Arm-Prozessoren. Der Hypervisor stellte APIs bereit, die eine Virtualisierung erlaubten, ohne dass Anbieter eigene Kernel-Erweiterungen liefern mussten. Auch wenn es damals für Intel-Prozessoren gedacht war, funktioniert diese Abstraktionsebene auch auf Apple-Silicon-Macs.

Bereits 2014 integrierte Apple mit Hypervisor die Grundlage für den Betrieb Virtueller Maschinen in macOS.

VirtIO-Kernel-Erweiterungen
Über die folgenden Jahre und macOS-Versionen folgten zusätzliche Erweiterungen, die Brücken zwischen tatsächlichen und virtuellen Hardware-Komponenten schafften, wie Howard Oakleys Blogbeitrag nachzeichnet. Bereits auf der Keynote zur WWDC 2020 zeigte Apple eine Linux-VM, die via Parallels auf Apple Silicon lief. Doch erst mit macOS 12 (Monterey) im Jahr 2022 war die Zeit reif für die Funktion, und erst macOS 13 lieferte wichtige Funktionen wie geteilte Ordner und Zugriff auf die KI-Kerne. Diese gesammelten Funktionen manifestieren sich als Kernel-Erweiterungen im Mac-Betriebssystem. Ihre Namen beginnen mit VirtIO – eine Abkürzung von "Virtual In/Out".

Was fehlt: Apple ID, ISO-Tastaturen
Auch wenn unter macOS 14 (Sonoma) die Unterstützung für VMs weit gediehen ist, bleiben noch einige eklatante Mängel. So erlauben macOS-VMs beispielsweise keine Anmeldung bei iCloud mit einer Apple ID. Das erschwert den Test cloud-basierter App-Funktionen. Mehr als zwei macOS-VMs dürfen nicht gleichzeitig laufen, unabhängig von der Hardwareausstattung. Diese Beschränkung gilt nicht für VMs mit Linux oder Windows für ARM. Was hierzulande besonders sauer aufstößt: Virtuelle Maschinen unterstützen nur Tastaturen mit amerikanischem ANSI-Layout. Das im Rest der Welt gebräuchliche ISO-Layout (erkennbar an der großen Enter-Taste) wird in Virtuellen Maschinen nicht unterstützt.

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Kommentare

MikeMuc11.01.24 15:07

Das mit den ISO Tastaturen ist natürlich ein großer Mist, da ist der US-Tellerrand wohl mal wieder sehr hoch

Davon ab, hat hier schon mal jemand erfolgreich ein 10.5 au einem M Rechner Virtualisierung können auf dem man vernünftig arbeiten kann und das per Filesharing ausreichend fix Daten mit seinem Host austauschen kann?
Ich hab zwar mal Leopard mittels UTM installiert bekommen aber Kopiervorgänge schlugen bei großen Dateien immer fehl (die 33Mb vom Freehandinstaller waren nicht zu kopieren) und arbeiten war auch nur schlecht möglich. Der Haupteinsatzzweck wäre am Ende, das selige Freehand weiter nutzen zu können und ein alter Acrobat Distiller. Komme mir bitte keiner mit Illustrator, der kann manches heute noch nicht, was Freehand schon in der Version 3 konnte. Der ist für meine Arbeiten unbrauchbar
Affinity hab ich getestet, taugt aber für Kartographie auch nicht wirklich.

ssb11.01.24 15:54

Da darfst du nicht vergessen, dass das dann keine virtuelle Maschine via Apple Hypervisor sondern eine Emulation via QEMU ist.

Nebula11.01.24 16:10

Das mit den großen Dateien ist offenbar ein bekanntes Problem:
https://github.com/utmapp/UTM/issues/3806

»Wir werden alle sterben« – Albert Einstein

ttwm11.01.24 18:03

FreeHand war eine schöne Software, die ich auch vornehmlich eingesetzt habe – aber die Ausgabe für Print war einfach grottig am Ende…

Ich hab aber auch ein FreeHand MX mit UTM unter macOS 9 am Laufen – nur um alte Dateien bei Bedarf zu exportieren. Oder um alte .sit/.sea-Dateien zu öffnen.

MikeMuc11.01.24 19:23

@ssb
schon klar, aber ich hoffe halt, das es für mich am Ende nicht darauf hinausläuft, einen aktuellen Windowsrechner mit Intel für solch eine VM nutzen zu müssen.

@Nebula
ah, gut zu wissen. Nur so riesig waren meine Dateien (32MB) nun auch wieder nicht.

@ttwm
deshalb haben wir hier schon immer ausschließlich EPSe geschrieben. Die wurden dann in Quark oder Indesign platziert. Seitdem ich FH in einer VM habe, lasse ich diese EPSe dort im Distiller zu PDFs verarbeiten. Damit ist die Schriftverwaltung für meine Karten auf die VM reduziert und die eigentlichen Layouts (um die Karten drumherum) werden im Indesign erledigt. Hat das Leben brutal vereinfacht

olbea12.01.24 06:47

Also das Thema virtualisierung ist noch ziemlicher Mist.

Egal wie und wo, immer gibt es irgendwo probleme.
Ich habe verschiedenes getestet.
UTM, vmware und parallels.
UTM kann kein Copy und Paste zu macOS guests. vmware und parallels muss ich noch testen.
macOS Guests können kein AppStore.
Die oben beschriebene Tastaturproblematik war mir noch nicht aufgefallen.
Die Software die ich benötige läuft nur unter
macOS x64, macOS ARM, Windows x64 und Linux x64

Marcel_75@work12.01.24 09:32

Ja, u.a. auch der Austausch von Daten zwischen der VM und der "echten" Maschine ist noch extrem buggy…

Bei Parallels weist man z.B. darauf hin, dass das erst mit 14.3 gefixt sein wird (in den Betas soll es schon wie vorgesehen funktionieren).

Unter 14.2.1 bin ich z.B. auch davon betroffen, dass der "Shared Folder" einfach nicht angezeigt wird… und der 'workaround' ist dann, über Systemeinstellungen Allgemein Teilen Dateifreigabe zu gehen. Geht auch natürlich, aber man vermisst schon arg die Funktionen per GUI, die man noch mit intel-VMs hatte, egal ob jetzt in VMware Fusion oder Parallels Desktop.

olbea12.01.24 09:38

Nachtrag: macOS als Gast mit VMware funktioniert nicht auf Macs mit AppleSilicon (m1, m2 oder m3)
Parallels schreibt: USB and camera sharing are also missing in macOS VM running on a Mac with Apple Silicon so far.

Das macht alle virtualisierungen für mich fast unbrauchbar.

Kein Copy & Paste bei macOS als Gast (UTM)
Kein USB Support für Kamera und Mikro (für WebKonferenzen) (Parallels)
Notwendige Apps unter Windows (ARM) funktionieren nicht (VPN)
Kein macOS als Guest (vmware)

Nebula12.01.24 14:09

Ich nutze VirutalBuddy , das wie UTM und Co. auf Apples Frameworks zurückgreift. Zumindest in virtuellen Sonoma gibt es dort ein Volume "Guest" in der Finder-Seitenleiste. Nach dem einmaligen Starten des Tools darin klappt die Ordnerfreigabe und auch die Zwischenablage. Videokonferenzen mache ich aber mit dem Hauptsystem, weshalb das kein Kriterium für mich ist.

»Wir werden alle sterben« – Albert Einstein

Schibulski12.01.24 14:38

Also ich versuche ja selten kleinkariert zu sein, aber der Artikel steht fachlich mit einer ganzen Menge Falschaussagen gar nicht gut dar:

1. Virtuelle Maschinen tun so, als wären sie ein eigenständiger Rechner...
Sie "tun" nicht so. Es handelt sich um ein eigenständiges Betriebssystem, welches sich mit dem Hostsystem dank eines Hypervisors die Hardware teilt. Der Satz im Artikel klingt irgendwie merkwürdig.

2. um ein Betriebssystem temporär zu betreiben.
Auf einem Client-System ja, eventuell. Aber Virtualisierungstechnologie ist seit vielen Jahren allgegenwärtig um Maschinen nicht nur temporär, sondern dauerhaft zu betreiben, auf Hostsystemen wie beispielsweise ESXi, die für nichts anderes da sind.

3. In der üblichen Erscheinungsform sieht eine Virtuelle Maschine aus wie ein separater Rechner, der über eine VNC-Software gesteuert wird
Naja, das klingt so, als wäre das der Standard. Zugegriffen wird auf die VM aber meist nicht per VNC, sondern mit allen möglichen Verbindungsmethoden wie z.B. SSH, RDP, oder Konsole (Was auch der Art und Weise wie man auf dem Mac Parallels "bedient" am ehesten entspricht). VNC sehe ich in der freien Wildbahn am seltensten.

4. das dedizierte Hardware simuliert
Nein, nein und seit zig Jahren einfach nur Nein. Sicherlich gibt es auch Dinge wie QEMU mit der man beispielsweise andere Prozessoren emulieren kann. Dann spricht man aber eher von einer Emulation. In der Virtualisierung wird rein gar nichts enuliert und schon mal gar nicht "simuliert". Es werden echte Hardwareressourcen des Hostsystems dem Gastsystem zur Verfügung gestellt.
Das ist unter anderem der Grund, warum man auf Apple Silicon Maschinen nur noch ARM-Systeme hosten kann und keine X86/X64 Systeme mehr wie z.B. das "marktübliche" Windows.

Sorry nochmal, ich will echt nicht kleinkariert sein, aber von einem Technikmagazin erwarte ich, dass solche Dinge nicht runtergeschrieben werden wie in der Tageszeitung.

Mit 'nem AMIGA wäre das NICHT passiert!

Nebula12.01.24 14:48

Die Grafikkarte wird aber wohl nicht zur Verfügung gestellt, sonst müsste man sich ja keine Sorgen bzgl Direct X und Co. machen. Die VM sieht eine ganz andere Grafikkarte. Da wir wohl doch was simuliert, emuliert oder irgendwie übersetzt.

»Wir werden alle sterben« – Albert Einstein

it-netzwerk12.01.24 18:11

hallo mikemuc,
dein problem bei der simulation von macos 10.5 (PowerPC) auf einem silicon mac ist wohl die definierte netzwerkkarte in der UTM.
verwende einfach in der UTM-config unter netzwerkadapter den "Intel Gigabit Ethernet (e1000)" im bridge-modus an einem kabelgebundenen nezwerkanschluss (kein wifi!).
bei mir hat das prima funktioniert.
die installation des 47,3MB großen freehand-mx installers ging fix. und freehand lief flott.

ich brauch das so nicht, bin ja auch nur ein it-ler mit mac-fokus, und die fehlende copy-paste funktion würde mich nerven.
vielleicht gibts da ja jemand, der das "SPICE guest agent toll" für ein virtualisiertes macos 10.5 kompilieren kann, dann geht auch copy-paste.
aber wenns denn sein muß, warum nicht. sogar mit deutscher tastaturbelegung, wenn man das richtige osx-10-5 image benutzt.
eine komplette adobe cs4 installation (lauffähig) war von einem übers netz gemounteten .toast - image möglich.
hat ähnlich lange gedauert wie an nem alten G5 seinerzeit, aber hat immerhin funktioniert und läuft. und die performance ist jetzt gar nicht so schlecht.

gfhfkgfhfk15.01.24 13:05

Nebula

Auch das stimmt nicht für den allgemeinen Fall! Man kann sehr wohl Grafikkarten entweder teilweise oder komplett an VM durchreichen, so dass die VM die echte Grafikkarte in der VM zur Verfügung steht. Bei nVidia (ob es auch bei AMD und Intel geht keine Ahnung) ist es auch möglich, nur Teile der Grafikkarte an eine VM durchzureichen. Was genau möglich ist, kann man in nVidia Lizenzinfos nachlesen.

In der Intel Welt muss man zwischen drei verschiedenen Virtualisierungstechniken unterscheiden: VT-x, VT-d und VT-c. Mit VT-x kann man so etwas wie Parallels laufen lassen, und dann werden in der VM spezielle Treiber für virtuelle Ausgabedevices genutzt. Mit VT-d (allgemein als IOMMU bezeichnet) ist es möglich komplette PCIe Devices an eine VM durchzureichen (in obigen nVidia Dokument als GPU passthrough bezeichnet). Mit VT-c allgemeiner ist SR-IOV bezeichnet, kann man mehrere VMs auf eine Netzwerkkarte zugreifen lassen, und sie können sich diese teilen. Dadurch sinkt die Latenz bei der Kommunikation deutlich ab. SR-IOV ist nicht auf Netzwerkkarten beschränkt.

Nebula15.01.24 13:36

Ah, danke für die fachkundigen Details. Ich war in der Tat nur von Desktop-Lösungen ausgegangen, die spezielle Grafiktreiber im Gastsystem benötigen oder irgendwelche Standardkarten durchreichen.

»Wir werden alle sterben« – Albert Einstein

MikeMuc19.01.24 11:52

it-netzwerk
Danke. Sobald ich mal wieder einen Testrechner zur Verfügung habe, werde ich das testen. Vom Adobekram brauch ich ja nur den Distiller und beim Freehand muß sich anhand meiner Dateien zeigen, ob es brauchbar ist... Aber dazu muß ich erstmal den Installervon Freehand in die VM bringen

Apple Silicon: Aktuelle Möglichkeiten der Virtualisierung

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