仮想化


仮想化(Virtualization)は、物理的構成に縛られることなく、論理的構成を可能にする技術の総称です。

コンピュータの世界では、メモリ空間やネットワークアドレス、スレッド、プログラミング環境、ストレージ、プログラミング環境、ストレージ、サーバなど、 至るところに仮想化の技術が利用されています。

仮想化の本質とは、コンピュータのリソースを再配分する管理機能になります。
特にサーバの統合やストレージの統合などに代表される複数のハードウェアを統合していく傾向にある分野では、 サーバの仮想化、ストレージの仮想化などが欠かせなくなっています。

統合化と仮想化は表裏一体の関係があります。
最近注目を集めている仮想化技術に仮想マシンがあります。
これはメインフレームで以前から使用されていた技術であるが、最近のサーバ統合のトレンドに伴って重要性が増しており、サーバの仮想化の基礎になるものです。

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もともと乱立するサーバを高性能のサーバに統合して管理性を向上させてきたが、そもそも複数のサーバを利用をしなければならない目的があった。
仮想マシンを用いれば一台の高性能マシンを論理的に複数のマシンに分割して利用できるので、当初の目的は達成できます。

実際の利用現場では、ドメイン・コントローラや情報系サーバにはWindows、WebサーバやメールサーバはLinuxが使われるなど、用途ごとにOSが異なっている場合があります。 これを一台の物理的なサーバに混在させるには、 複数の仮想マシンを立ち上げて、そこで異なるOSを稼動させるといった使い方になります。

耐障害性の観点からも仮想マシンは効果的なソリューションとなります。
サーバにソフトウェア的な障害が発生すると、マシンをダウンして再起動する必要があります。
これを速やかに行うには、あらかじめ論理的にまったく同じサーバを立ち上げておき、瞬時に切り替える。
れは本番系サーバと開発/テスト系サーバ間でも同じことが言えます。
さらに利点として、時間帯によってCPUの処理能力やメモリの容量を切り替えられると言うことが挙げられます。

例えばオンライン系サーバは午前中あるいは月曜に負荷のピークが集中し、バッチ系サーバは夜間や土日に負荷のピークが集中するとします。
仮想化技術を使えば、仮想マシン間で利用できるCPU数やCPUパワー、メモリ容量を変更できます。

その設定は、曜日や月末といった状況に応じて細かく変更することも容易です。
このような利用方法は、物理的に異なるサーバでシステムを構築した場合に比べて、TCO(所有総コスト)を大幅に削減することが出来ます。

これまでの仮想マシンは、物理的マシンで起動したホストOS上において仮想マシンモニタ(VMM)を実行しVMM上でWindowsやLinuxといったゲストOSを稼動させてきました。
この方法だとゲストOSはVMMを通じてホストOSが管理するI/Oなどのリソースを利用することになり、オーバーヘッドが大きくなります。
そのため、最近ではCPUに仮想化のコアとなる機能を搭載し、ホストOSを通さずにゲストOSがリソースにアクセスできるようにしています。これにより仮想マシンのパフォーマンス低下の問題は解消されました。



ストレージ分野でも、仮想化はキーテクノロジーになっており、欠かすことは出来ません。
今や高性能サーバには、SAN(ストレージ・エリア・ネットワーク)やNAS(ネットワーク接続ストレージ)の存在は不可欠になっており、それをベースにストレージ統合が推し進められてきました。

サーバ統合が進んだとはいえ、高性能サーバを数台設定しているのは当たり前のことであるし、一台の構成のサーバは内部にブレード・サーバなど物理的に異なるサーバが同居しています。
そのような状況下では、複数のサーバがストレージを共有するのは当然です。
ところが、ストレージの容量が足りなくなれば、複数のストレージを順次増設してゆかなければなりません。
従って、複数のサーバがSANを通して複数のストレージにつながっている状況が生まれます。

ストレージの仮想化とは、専用ソフトウェアや専用装置を通じて、複数台のストレージを仮想的に一台のストレージに見せたり、 用途に応じて複数台のストレージに見せたりする技術です。
リソースが不足すれば、ストレージプールに追加して不足分を割り当てて再構成するだけで対応が可能です。
それぞれのアプリケーションに割り当てるディスク容量などは、物理的な接続を変更しなくても柔軟に変更することが可能です。
しかも変更作業はシステムを中断することなく実施できます。

ストレージを仮想化することによって、SANに単純に物理的ストレージをつないでいる場合に比べて、 ストレージの空き容量有効に利用でき、TCO削減が期待できます。
サーバ、ストレージと並んでネットワークの仮想化も以前から普及しています。
パケットをカプセル化することで、ネットワーク上に仮想的なトンネルを通過させる技術、VPNはその代表ともいえます。

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このほか、物理的なLANの中に仮想的なネットワークを構築するバーチャルLAN(VLAN)と呼ばれる技術もあります。
これを利用することで、ケーブルをつなぎ換える作業が不要になったり、検疫ネットワークに応用されたりと言った利点が生まれます。

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