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最近話題のITテクノロジー「仮想化」、その仕組みを解説します!

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仮想化って何?

なんかすごそう

とりあえずなんだか便利そう

Windows上にMacOS入れちゃうやつだっけ?

よく聞くけどちゃんとした意味は分からない。そんな人も多いのではないでしょうか。

トンビ
よくわからないから「仮想化」を体系的に理解したいという方の参考になるようにまとめてみました。

補足

この記事はシステムのコンポネント(サーバー・ストレージ・ネットワークとか)についてイメージがつかめる人向けの記事になっています。

参考記事:【19卒必見】SIerって何?SEって何?解説します!

よくわからねえなあって人は、上の記事を見てみよう。

※タイトルが就活っぽいんだが、後半部分に「システムとは何か」ということについて詳しく説明しているのでそこが参考になるはず。

1. 仮想化とは

仮想化=複雑なものを抽象的にシンプルに見せること。

コンピュータに関して言えば、仮想化ソフトウェアを用いて、複雑な物理構成を論理的にとらえられるような形にすることを仮想化と言います。

トンビ
要は、仮想化というのは、コンピュータの仕組みをまとめて、管理しやすくすることなんです。

仮想(Virtual)というと、実態がなくて考えの上のものみたいな印象をもつけど、そうではありません。

仮想マシンという単語を使う場合には、ほぼマシンのようなもの(実態)があるんだなと解釈してください。

複雑なITシステムだと、ディスクやサーバーがたくさんあるのでどこに何があるのかわかりにくいです。そういうコンピュータのリソースを分割・統合してシンプルに管理しやすい形にすることを仮想化といいます。

この分野だとVMwareっていう会社がグローバルで強い。

2. 仮想化の種類

2.1 サーバー仮想化

A.サーバー仮想化の概要

サーバー仮想化は、物理マシンの上に複数のマシン(OS)を管理・運用することを指します。

サーバー仮想化では、物理マシン上のCPUやメモリを分割して仮想のOSに割り当てます。

図のように、従来は物理サーバーにOSを1台しか起動できなかったので、デュアルブートという仕組みで、起動前にBIOSという設定をいじって起動するOSを選ぶという面倒な手間で任意のOSを起動するしかありませんでした。

B.サーバー仮想化の方法

サーバーの仮想化には、ホストOS型とハイパーバイザ型の二種類があります。

B.1 ホスト型OS

Windowsの上に仮想化ソフトをインストールしてそこにCentOS7を入れるようなイメージ

アプリを採用するような感覚で使えます。

ゲストOSの処理にホストOSの処理も必要で処理速度が遅め。

VirtualBoxが主流の仮想化ソフトです。

使っているイメージはこんな感じ

Windowsの中でLinuxが動いてます。

やり方はここで解説してます。

VirtualboxにCentOS7をインストールするときの注意点

B.2 ハイパバイザ型

VMware vSphereとかが代表的なハイパバイザソフトに当たります。

ホストOSを介さない分処理速度は速いですが、手軽に利用できず、専用のサーバが必要になります。

C. メリット・デメリット

メリット
  • 古いOSのアプリも使える。
  • OSの切り替えが楽

→デュアルブートだといちいち物理マシン再起動しないといけないですもんね。

  • コストや資源を効率よく使えるようになりました。

→サーバーの資源が余ることも多く無駄が多かったですが、仮想化の技術を使うことでサーバーを集約しています。

  • バックアップとリストアが楽、可用性高い。

→障害を検知した時に同じ環境が構成してある予備のマシンに切り替えることができる。

→またその仮想マシンを動かしながら他のノードに移動できたりする。(ライブマイグレーション)

デメリット
  • 運用に専門知識が必要(VMware vSphereとかMS Hyper-Vとかいろいろあるよね)
  • 付属の運用ツールが必要となり、費用面では高くつくこともある。

2.2 ネットワーク仮想化

A. ネットワーク仮想化の概要

今はやりのSDN(Software Defined Networking)とかがまさにネットワーク仮想化

  • ソフトウェアによってネットワークの構成やユーザーグループごとのポリシーを設定することができるようになる。

使えるサービスの内容や場所などをユーザーごとに制御できる!

  • MACアドレスやアダプタやIPアドレスの管理を一括で行う

→仮想IPアドレスを用意し、それに紐づくWebサーバーを4つ用意し、ロードバランサによって、CPU使用率の低いサーバーの物理IPアドレスに適宜割り振るような冗長化も比較的簡易に構築できるようになる。

こんな感じで

実態のIPアドレスは192.168.0.2ではないですが、仮想化によってそこを指定してアクセスすることで物理サーバに割り振ることができます。

他にもネットワークの仮想化の手段はいろいろありますが、ここでは割愛(よくわからないことも多いので勉強します)

B. ネットワーク仮想化の方法

ルータやスイッチを仮想的に構築できるOpenFlowとかが技術仕様としてメジャーです。

製品はやっぱVMwareのNSXとかかな

2.3. ストレージ仮想化

A. ストレージ仮想化の概要

たくさんの物理ディスクから成る共有ストレージを用意し、それをソフトウェアやSAN(Storage Area Network)で統合してシンプルに管理する方式である。

磁気テープやディスクの領域をシリアルSCSIプロトコルを用いてネットワーク化したシステムのことをSANといいます。

RAIDと呼ばれるディスクの冗長化構成を管理し、障害時にはサーバー同様に、代替のデータを活用することが可能になる。

B. ストレージの仮想化の方法

VMwareのvSANの導入が代表的な例だと思います。vSphereでサーバー仮想化を行い、そのプラットフォームの上に導入するのが一般的。

多くの場合、ストレージ管理ソフトを介してNFS(ネットワークファイルシステム)をサーバーにマウントして、サーバーのリソースを使用しています。

C. メリット・デメリット

メリット
  • 障害時の切り替え、可用性の維持が可能になる。
  • ディスク領域を集約し有効活用できる。
デメリット
  • 運用・管理に専門知識が必要。
  • バックアップ・リストアするときのディレクトリの管理が複雑な場合がある。

3. まとめ

以上です。とにかく仮想化ってのは、複雑なコンピュータのリソースをシンプルに管理する仕組みのことです。とりあえずそれが理解できれば、仮想化の製品や仕組みも理解しやすくなります。

ぼくもまだまだ知識不足なところがあるので、ちょっと深く調べてみようと思います。

今回はうわべだけかっさらった感はありますが以上です。

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