サーバー仮想化の仕組み

重要なポイント

サーバー コンピュータ(コンピュータ ネットワーク上でファイルやアプリケーションをホストするマシン) は強力でなければなりません。一部のサーバーには、複数のプロセッサを備えた中央処理装置 (CPU) が搭載されており、これらのサーバーは複雑なタスクを簡単に実行できます。コンピュータ ネットワーク管理者は通常、各サーバーを特定のアプリケーションまたはタスク専用に割り当てます。これらのタスクの多くは、他のタスクとうまく連携できません。それぞれに専用のマシンが必要です。また、サーバーごとに 1 つのアプリケーションを使用すると、問題が発生したときに追跡しやすくなります。これは、技術的な観点からコンピュータ ネットワークを合理化する簡単な方法です。

ただし、このアプローチにはいくつか問題があります。 1 つは、最新のサーバー コンピューターの処理能力を活用していないことです。ほとんどのサーバーは、全体の処理能力のほんの一部しか使用しません。もう 1 つの問題は、コンピュータ ネットワークが大規模かつ複雑になるにつれて、サーバーが多くの物理スペースを占有し始めることです。データセンターは、大量の電力を消費し、熱を発生するサーバーのラックで過密になる可能性があります。

サーバー仮想化は、これらの問題の両方に一度に対処しようとします。特別に設計されたソフトウェアを使用することで、管理者は 1 台の物理サーバーを複数の仮想マシンに変換できます。各仮想サーバーは独自の物理デバイスのように動作し、独自のオペレーティング システム(OS) を実行できます。理論的には、マシンの処理能力をすべて使用するのに十分な仮想サーバーを作成できますが、実際にはそれが常に最善のアイデアであるとは限りません。

仮想化は新しい概念ではありません。コンピューター科学者は何十年もの間、スーパーコンピューター上に仮想マシンを作成してきました。しかし、サーバーの仮想化が可能になってからわずか数年です。情報技術 (IT) の世界では、サーバー仮想化が注目のトピックです。これはまだ若いテクノロジーであり、いくつかの企業が異なるアプローチを提供しています。

なぜこれほど多くの企業がコンピュータ ネットワークでサーバー仮想化を使用しているのでしょうか?次のセクションで調べてください。

サーバー仮想化を使用する理由

企業や組織がサーバー仮想化に投資する理由はたくさんあります。理由には経済的な理由もあれば、技術的な問題に対処するものもあります。

仮想サーバーを作成するにはどのような方法がありますか?また、それらはどのように機能しますか?次のセクションで調べてください。

3種類のサーバー仮想化

仮想サーバーを作成するには、完全仮想化、準仮想化、 OS レベル仮想化の 3 つの方法があります。それらはすべて、いくつかの共通の特徴を共有しています。物理サーバーはホストと呼ばれます。仮想サーバーはゲストと呼ばれます。仮想サーバーは物理マシンのように動作します。各システムは、異なるアプローチを使用して、仮想サーバーのニーズに物理サーバーのリソースを割り当てます。

完全仮想化では、ハイパーバイザーと呼ばれる特別な種類のソフトウェアが使用されます。ハイパーバイザーは、物理サーバーの CPU およびディスク容量と直接対話します。これは、仮想サーバーのオペレーティング システムのプラットフォームとして機能します。ハイパーバイザーは、各仮想サーバーを完全に独立させ、物理マシン上で実行されている他の仮想サーバーを認識しません。各ゲスト サーバーは独自の OS で実行されます。1 つのゲストをLinuxで実行し、もう 1 つのゲストを Windows で実行することもできます。

ハイパーバイザーは物理サーバーのリソースを監視します。仮想サーバーがアプリケーションを実行すると、ハイパーバイザーはリソースを物理マシンから適切な仮想サーバーに中継します。ハイパーバイザーには独自の処理ニーズがあるため、物理サーバーはハイパーバイザー アプリケーションを実行するためにある程度の処理能力とリソースを予約する必要があります。これはサーバー全体のパフォーマンスに影響を与え、アプリケーションの速度を低下させる可能性があります。

準仮想化アプローチは少し異なります。完全仮想化技術とは異なり、準仮想化システムのゲスト サーバーは相互に認識します。各 OS は他のオペレーティング システムが物理サーバーに課す要求をすでに認識しているため、準仮想化ハイパーバイザーはゲスト オペレーティング システムを管理するためにそれほど多くの処理能力を必要としません。システム全体が 1 つのまとまりとして機能します。

OS レベルの仮想化アプローチでは、ハイパーバイザーはまったく使用されません。代わりに、仮想化機能はホスト OS の一部であり、完全仮想化ハイパーバイザーのすべての機能を実行します。このアプローチの最大の制限は、すべてのゲスト サーバーが同じ OS を実行する必要があることです。各仮想サーバーは他の仮想サーバーから独立したままですが、仮想サーバー間でオペレーティング システムを組み合わせて使用​​することはできません。すべてのゲスト オペレーティング システムは同じである必要があるため、これを同種環境と呼びます。

どの方法が最適ですか?それは主にネットワーク管理者のニーズに依存します。管理者の物理サーバーがすべて同じオペレーティング システム上で実行されている場合は、OS レベルのアプローチが最適である可能性があります。 OS レベルのシステムは、他の方法よりも高速かつ効率的になる傾向があります。一方、管理者が複数の異なるオペレーティング システムでサーバーを実行している場合は、準仮想化の方が良い選択となる可能性があります。準仮想化システムの潜在的な欠点の 1 つはサポートです。この技術は比較的新しいものであり、準仮想化ソフトウェアを提供している企業はわずかです。完全仮想化をサポートする企業は増えていますが、準仮想化への関心は高まっており、やがて完全仮想化に置き換わる可能性があります。

サーバー仮想化の制限にはどのようなものがありますか?次のセクションで調べてください。

サーバー仮想化の制限

サーバー仮想化の利点は非常に魅力的であるため、この技術には限界があることを忘れがちです。ネットワーク管理者は、ソリューションを設計する前に、サーバー仮想化と自分のネットワークのアーキテクチャとニーズを調査することが重要です。

処理能力に対する要求が高いアプリケーション専用のサーバーの場合、仮想化は良い選択ではありません。これは、仮想化では基本的にサーバーの処理能力が仮想サーバー間で分割されるためです。サーバーの処理能力がアプリケーションの要求を満たせない場合、すべての速度が低下します。完了までにそれほど時間はかからないタスクでも、数時間かかる場合があります。さらに悪いことに、サーバーが処理要求を満たせない場合、システムがクラッシュする可能性があります。ネットワーク管理者は、物理サーバーを複数の仮想マシンに分割する前に、CPU 使用率を詳しく確認する必要があります。

また、1 台の物理マシン上に多数の仮想サーバーを作成してサーバーの CPU に過負荷をかけることも賢明ではありません。物理サーバーがサポートする必要がある仮想マシンの数が増えるほど、各サーバーが受けられる処理能力は低下します。さらに、物理サーバー上のディスク容量には限りがあります。仮想サーバーが多すぎると、サーバーのデータ保存能力に影響が出る可能性があります。

もう 1 つの制限は移行です。現時点では、両方の物理マシンが同じ製造元のプロセッサを使用している場合にのみ、ある物理マシンから別の物理マシンに仮想サーバーを移行できます。ネットワークで Intel プロセッサで実行されるサーバーと AMD プロセッサで実行されるサーバーが使用されている場合、ある物理マシンから別の物理マシンに仮想サーバーを移植することは不可能です。

そもそも管理者はなぜ仮想サーバーを移行したいのでしょうか?物理サーバーのメンテナンスが必要な場合、仮想サーバーを他のマシンに移植すると、アプリケーションのダウンタイムを削減できます。移行が選択肢にない場合は、物理マシン上でホストされている仮想サーバーで実行されているすべてのアプリケーションがメンテナンス中に使用できなくなります。

多くの企業は、サーバー仮想化には限界があるにもかかわらず、サーバー仮想化に投資しています。サーバー仮想化技術が進歩するにつれて、巨大なデータセンターの必要性は減少する可能性があります。サーバーの消費電力と発熱量も減少する可能性があり、サーバーの利用は経済的に魅力的なだけでなく、環境に優しい取り組みにもなります。ネットワークがサーバーを最大限に活用できるようになると、より大規模で効率的なコンピューター ネットワークが実現する可能性があります。仮想サーバーはコンピューティング業界に完全な革命をもたらす可能性があると言っても過言ではありません。様子を見るしかない。

サーバー仮想化やその他のトピックについて詳しく知りたい場合は、次のページから大量のリンクを参照してください。