仮想化の基本と方式

仮想化は、CPU やメモリ、ディスクなどの物理的な資源をソフトウェアで扱い、実際とは異なる構成に見せて使えるようにする技術である。

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代表的な使い方は、1 台の物理コンピュータを区切って複数の環境として使うサーバの仮想化である。区切った環境を仮想的なコンピュータとして作るとき、その 1 台 1 台を仮想マシン、その中で動く OS をゲストOSと呼ぶ。逆に、複数の物理資源を束ねて 1 つに見せる使い方も仮想化に含まれる。

たとえ例えば、広いフロアを間仕切りで区切り、いくつもの個室として貸し出すようなもの。建物は 1 つでも、借りた人はそれぞれ自分専用の部屋として使える。

覚え方virtual は「実物ではないが、実質的にはそのように働く」という意味。仮想マシンや仮想記憶の「仮想」も、この virtual の訳語である。

この用語の過去問 2 題 仮想化 →

ホスト型は、普段使っている OS (ホストOS) の上に仮想化ソフトを入れ、その上で仮想マシンを動かす方式である。

既存の PC にアプリケーションを 1 つ追加する感覚で導入でき、手軽に試せる。一方、仮想マシンがハードウェアを使う処理はホストOSを経由するため、その分の負担 (オーバーヘッド) で処理が遅くなりやすい。

たとえ家主が暮らす家の一室を客に貸すようなもの。客は部屋を自由に使えるが、玄関や水回りは家主の家を通って使う。

覚え方host は「客をもてなす主人」、guest は「客」。主人役の OS の上に、客役の OS が乗る。

ハイパーバイザー型は、ハードウェアの上に仮想化専用の制御ソフト (ハイパーバイザー) を直接置き、その上で仮想マシンを動かす方式である。

各仮想マシンへの CPU やメモリの割り振りは、ハイパーバイザーが受け持つ。ゲストOSとハードウェアの間に挟まる層が少なく、多数の仮想マシンをまとめて動かすサーバの用途で広く使われる。

たとえ更地にじかに、各戸が独立した集合住宅を建てるようなもの。間に家主の家を挟まないので、各戸から外へ出入りしやすい。

覚え方OS の中核はかつて supervisor (監督役) とも呼ばれた。その一段上 (hyper) に立ち、複数の OS をまとめて監督するのが hypervisor。

コンテナ型は、1 つのホストOSの中核部分 (カーネル) を共有しながら、アプリケーションの実行環境 (コンテナ) だけを分けて動かす方式である。

コンテナはゲストOSを持たず、アプリケーションとその動作に要る部品だけをまとめたものである。OS を丸ごと起動しなくてよいので起動が速く、使うメモリやディスクも少なくて済む。その反面、どのコンテナもホストOSのカーネルを使うため、カーネルの異なる OS を中で動かすことには向かない。

たとえ受付や電気・水道は入居者全員で共用し、各社は仕切られた自分のブースだけを持つシェアオフィスのようなもの。

覚え方輸送用のコンテナは中身を箱ごと積み替えて運ぶ。ソフトのコンテナも、アプリを必要な部品ごと 1 つの箱に詰めて持ち運ぶ。

VM は Virtual Machine の頭文字をとった略語で、仮想マシンと同じものを指す。

製品の名前や管理画面、技術資料では、仮想マシンを VM と短く書くことが多い。これと区別するために、実物のコンピュータの方は物理マシンと呼ぶ。

この用語の過去問 1 題 VM →

仮想マシンは、仮想化によって物理マシンの上に作られる、ソフトウェアで実現された仮想のコンピュータである。

各仮想マシンには物理マシンの資源の一部が割り当てられ、ゲストOSとアプリケーションがその範囲で動く。各仮想マシンは互いに独立しているので、1 つで障害が起きても他の仮想マシンには広がりにくい。中身はファイルとデータなので、複製や別の物理マシンへの移動もしやすい。

たとえ1 棟のマンションの各住戸のようなもの。建物は 1 つでも住戸ごとに別の住人が暮らし、隣の部屋の騒ぎは自分の部屋に及びにくい。

この用語の過去問 2 題 仮想マシン →