ハイパーバイザー

ハイパーバイザーとは

コンピュートリソースを最大活用

このソフトウェアレイヤーは、複数の仮想マシン (VM) を同一のホストハードウェア上で実行することにより、コンピュートリソースを最大限に有効活用します。CPU、GPU、メモリ、ストレージ領域、ネットワーク帯域幅といったホストのリソースは、ホスト上で実行されるさまざまな仮想マシンに動的に割り当てられます。ハイパーバイザーがなければ仮想化は不可能です。

1つのホストに複数のオペレーティングシステム

ハイパーバイザーを使用すれば、同一のホスト上で複数の異なるオペレーティング システムを実行することができます。これらのゲストOSのそれぞれが、同じ仮想化ハードウェアリソースを共有しながら個別のアプリケーションを実行できます。その結果、必要なホストサーバーの数が減少するだけでなく、アプリケーションのデバッグや問題のトラブルシューティングにかかる時間も短縮されます。さらに、ハイパーバイザーは、要求に応じてVMを停止または起動できるので、すべてのVMが互いに分離した状態が保たれます。

さまざまなオプションが利用可

ハイパーバイザーでは、独自のオプションとオープンソースのオプションの両方が利用可能です。ハイパーバイザーの例としては、VMware ESXi、VMware Player、Microsoft Hyper-V、Citrix XenServer、Xen、Oracle Virtualboxなどが挙げられます。

一般にハイパーバイザーは、実行される場所に基づいて2種のタイプに分けられます。

タイプ1のハイパーバイザーは、ネイティブハイパーバイザーまたはベアメタルハイパーバイザーとも呼ばれます。ホストマシン上で直接実行され、ハードウェアとの間に他のソフトウェアやオペレーティング システムは介在しません。タイプ1のハイパーバイザーは、VMが実行される基本的なOSそのものとして機能します。このシナリオでは、ホストマシンをVM の操作以外の目的に使用することはできません。

一般にこのタイプのハイパーバイザーは、大規模な展開やエンタープライズ展開で使用されます。これらのベアメタルハイパーバイザーは、ハードウェアに直接アクセスし、リソースを直接割り当てることができるため拡張性が高く、ホストサーバー上の物理リソースを最適化することができます。また、管理者がリソース割り当てを手動で設定することも可能です。

タイプ2のハイパーバイザーは、組み込みハイパーバイザーまたはホスト型ハイパーバイザーとも呼ばれ、ホストハードウェア上のオペレーティング システム内でアプリケーションとして実行されます。このタイプのハイパーバイザーは、同一のホスト上で複数のゲストVMの実行をサポートしますが、ホストのハードウェアやリソースに直接アクセスすることはできません。一般にテストラボやホーム環境で使用されます。

通常、タイプ2のハイパーバイザーはタイプ1のバージョンよりセットアップと管理が容易ですが、ホスト OSが物理ハードウェアリソースを管理しなければならないため、レイテンシとパフォーマンスの問題が若干生じます。また、ホストOS上のシステム クラッシュやマルウェア攻撃はゲストVMにも影響を与えるため、若干のリスクが加わります。

モノのインターネット (IoT) の台頭により、第三のハイパーバイザータイプである組み込みハイパーバイザーが誕生しました。このタイプのハイパーバイザーは、IoTデバイスの仮想化を可能にし、ハードウェア使用率の向上、セキュリティの強化、複数OSのサポートを実現します。

ハイパーバイザーを使用すれば、新規のVMを直ちに作成できるので、動的ワークロードに合わせて必要に応じてリソースを簡単に割り当てることができます。また、ハイパーバイザーによって実行されるVMは特定のハードウェアに依存しないため、必要に応じて、別のサーバーやプラットフォームにVMとワークロードを簡単に移行できます。

ハイパーバイザーは、ハードウェアとソフトウェアを分離することによってデスクトップ仮想化を効率化します。仮想デスクトップは中央のサーバー上でホストすることが可能です。エンドユーザーはインターネットを介してリモートでアクセスできます。したがって、エンドユーザーはデバイスを簡単に切り替え、なおかつ一貫したユーザーエクスペリエンスを得ることができます。

ハイパーバイザーの基本的な利点は、単一のホスト上で複数のOSを実行できることです。したがって開発環境では、たとえば各種のOSおよびそれらのOSの各バージョンでアプリを簡単にテストすることが可能です。また、ユーザーがレガシーアプリケーションを実行する必要がある場合、下位互換性とクロスプラットフォームのサポートにも貢献します。

ネットワーク設定におけるハイパーバイザーのもう1つの大きな利点は、同一ハードウェア上、および同一ネットワーク内の他の場所にある個々のゲストVMを他のVMから分離できるという点です。分離することにより、あるVMでクラッシュやマルウェア攻撃といった問題が生じても、その問題が他のVMやホストハードウェア上のファイルに影響することはありません。

仮想化テクノロジーの継続的進化に伴い、ハイパーバイザーの概念は広がり、他種の仮想化も含まれるようになりました。

• ·ストレージハイパーバイザーは、多数のベンダーの複数のストレージデバイスを仮想化ソフトウェア定義ストレージリソースの単一プールとして管理することができます。ストレージハイパーバイザーは、特定のハードウェア上で実行することも、ハードウェアから独立して実行することも可能です。
•  ネットワークハイパーバイザーを使用すれば、ネットワークリソースを物理的なハードウェアとの間で抽象化することができます。ネットワークハイパーバイザーは、ルーティング、スイッチング、セキュリティファイアウォール、ロードバランシング、VPNなどの物理ネットワークリソースを管理します。ネットワークハイパーバイザーを使用すれば、複数の物理ネットワークを1つの仮想化ソフトウェアベースのネットワークに結合することや、1つの物理ネットワークを別々な複数の仮想ネットワークに分割することが可能になります。

ハイパーバイザーは、アプリケーションやデスクトップ仮想化にも使用されます。個々のアプリケーションまたはフルデスクトップ環境は、インターネットを介してデータセンターからエンドユーザーのデバイスに配信されます。ユーザーは、場所を問わずあらゆるデバイス上の仮想化されたアプリケーションまたはデスクトップ環境で作業を行い、ファイルやデータにアクセスできるようになります。

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