エンジニア全般
近年、企業のITインフラが急速に変化する中で、「ハイパーバイザー」が注目されています。
サーバの仮想化技術の中核を担い、効率的なリソース管理や柔軟なシステム構築を可能にする重要な要素です。
しかし、IT業界のプロでもハイパーバイザーの具体的な仕組みや活用方法を詳しく理解している人は少なく、単に「サーバの仮想化に必要なもの」と認識しているケースが多いです。
本記事では、ハイパーバイザーの基本概念から種類、特徴、実際の活用事例までをわかりやすく解説し、どのようにサーバの仮想化を実現し、ビジネスに価値をもたらすのかを理解する手助けをします。
現役のシステムエンジニアとして10年程度のキャリアがあります。 Webシステム開発を中心に、バックエンドからフロントエンドまで幅広く対応してきました。 最近はAIやノーコードツールも触っています。
ハイパーバイザーとは？
ハイパーバイザーとは、サーバーを仮想化して実行してくれるシステムのことです。
ここでは仮想化の重要な役割を担っているハイパーバイザーについて、詳しく紹介します。
ハイパーバイザーの概要
サーバーの仮想化とは、1つのサーバーのリソースを複数の仮想的なサーバーに分けることです。
これまではメールサーバーやDNSサーバーなど、役割ごとにサーバーを構築しなければいけませんでした。
サーバーの仮想化により、1つの物理サーバーを準備してハイパーバイザーをインストールすれば複数の役割を持つサーバーを1台の物理サーバーで実現できるようになりました。
仮想化により、物理的にスペースを節約できるようになった、負荷に合わせてリソースを振り分けられるようになった、という効果があるといえるでしょう。
サーバーの仮想化についてもう少しイメージしやすく説明します。
みなさんはパソコンを操作する際に、様々なアプリケーションを開いて作業しているはずです。
TeamsやOutlook、Webブラウザを同時に開き業務を行うのと同じように、1台のサーバー上で複数のサーバを稼働させられるようにしたのがハイパーバイザーということです。
ハイパーバイザーの重要性
ハイパーバイザーがあることによって独立した仮想サーバーを複数起動できるということは紹介しましたが、ハイパーバイザーによって効率的にサーバーを稼働させることが可能となりました。
サーバーの役割によっては、あまりリソースを必要としないものもあります。
従来の物理サーバーであれば、余ったリソースはそのままにしておかなければならず、逆に足りないサーバーは新たにスペックを上げる必要がありました。
しかし、ハイパーバイザーを利用することによって、余ったリソースを足りないサーバーに振り分けることが可能となり、同様にストレージの振り分けも行える重要な役割をになっているのです。
ハイパーバイザーの種類
一言でハイパーバイザーと言っても、その実態は以下の2種類に分けられます。
- ベアメタル型とも呼ばれるタイプ1ハイパーバイザー
- ホスト型と呼ばれるタイプ2ハイパーバイザー
この2つは、どのような構造で動くのかによって分かれますが、費用的な問題もあることからベアメタル型を使用しているケースが多くみられます。
ここではそれぞれの違いについて紹介します。
ハイパーバイザー（ベアメタル型）
まず最初にベアメタル型とも呼ばれるタイプ1ハイパーバイザーについて紹介します。
ベアメタルと呼ばれる通り、メタルに付属しているハイパーバイザーという覚え方が有効です。
メタルというのはサーバーのことであり、直接サーバー上で機能するハイパーバイザーがベアメタルということになります。
ホスト型との大きな違いは、物理サーバーにOSが不要である点です。
OS不要でハイパーバイザが動き、各仮想サーバーが起動していくので効率が良いことと物理サーバーのリソースを軽減できるというメリットがあります。
前述した通り、多くの企業で使用されているハイパーバイザーはこのベアメタル型であることが多いです。
有名なもので言えば、VMwareのESXiやMicrosoftのhyper-Vもベアメタル型です。
デメリットとしては、そもそもOSがない状態からハイパーバイザーを導入しなければならないので、専門知識が必要となる点です。
前述したように、技術者が行うかしっかりと学んだ上での操作が必要です。
ハイパーバイザー（ホスト型）
次に紹介するのが、ホスト型と呼ばれるタイプ2ハイパーバイザーです。
ホスト型はホストに付属して稼働します。
言い方を変えると、元々の物理サーバーでOSが起動しており、そのOS上で稼働するのがホスト型です。
MicrosoftのVirtual PCやOracleのVirtualBoxなどが有名で、パソコンから利用したことのある方も少なくないはずです。
これらは物理サーバーでOSが稼働していることが前提となるため、OSの導入コストや稼働リソースがかかってしまいます。
しかし、先ほどパソコンで利用したことがあると述べた通り、本来OSを導入して物理サーバーを使用する環境であれば、ホスト型を導入したほうが運用が楽な場合もあります。
狭義においてはホスト型はハイパーバイザとしてカウントしないという考え方もありますが、行っていることは仮想サーバーを稼働させることですので広義では含まれます。
OSから仮想サーバーを稼働させるので、パソコン上のアプリを動かしている感覚で使用することが可能です。
ハイパーバイザー (hypervisor)の メリット・デメリット
ここまでハイパーバイザーの概要や種類について解説していきました。
ハイパーバイザーは現代のITインフラ技術においてなくてはならない仮想化技術です。
ここではそのハイパーバイザーを導入する上でのメリットとデメリットを説明します。
ハイパーバイザー (hypervisor) のメリット
ハイパーバイザーの仮想化技術が登場する前は、いちいちOSとアプリケーションをインストールさせ、様々なサーバーと組み合わせていくことが主流でした。
ハイパーバイザーの登場により、仮想化ソフトの動作効率や構築方法が格段に容易となりました。
それぞれ詳しく解説していきます。
リソースの使用効率を最適化
ハイパーバイザーはホストOSの利用やインストールが不要な為、サーバー上のハードウェアを直接操作する仕組みとなっています。これによりリソースの管理やリソース使用の効率が高い為、安定した仮想化の開発と運用が可能です。
なぜこのような事が可能なのかというと、ハイパーバイザー自体が仮想化の為のOSとして動作するためです。
管理するサーバーの台数削減が可能
ハイパーバイザーを導入することで、OSを利用せず仮想化技術の導入が可能なことで、複数の仮想マシンを一つのサーバー上で動作させられます。
これにより、仮想化サーバーを一台ずつ構築する必要なく、一つのサーバーで複数の仮想マシンを利用することで、仮想化サーバーの台数を削減する事を可能としています。
ハイパーバイザー (hypervisor) のデメリット
ここではハイパーバイザーを導入する上で、どのような点がデメリットであるか解説していきます。
ハイパーバイザーはホストOSやアプリケーションの導入を不要とし、安定した動作がメリットですが、それ故に多少のデメリットが存在します。ひとつずつ説明していきます。
運用コストが割高になる可能性がある
ハイパーバイザーは、様々な環境下で安定した動作を保証するものですが、ハイパーバイザーを導入し、実際の運用となった際、様々な監視項目が必要です。
特にハイパーバイザーは物理的なハードウェアを多数必要となる為、監視項目と障害が発生した際のリスクが高まります。これがハイパーバイザーの運用におけるデメリットとなります。
専門的な知識や技術が必要
ハイパーバイザーはホストOSを利用しない仮想化技術ですが、OSを利用しない仮想化技術について詳しい人材を配置する必要がでてきます。
さらにハイパーバイザーは日々技術として発展していて、システム担当者にハイパーバイザーについて専門的な知識と経験をしているエンジニアを担当者として割り当てる必要があります。
ハイパーバイザーの代表例3選
それでは実際に、ハイパーバイザーにはどのようなものがあるのかを具体的に紹介していきます。
場所によって様々なハイパーバイザーが使用されていますが、以下の3つが使用されることが多いです。
- VMware vSphere ESXi
- Citrix XenServer
- Hyper-V
もちろんこれ以外にもハイパーバイザーはありますが、もし使用する技術を身につけたいのであればこのうちどれかを選択すると役立つ可能性が高いです。
機能の違いや名称の違いはあれど、そこまで大きく操作が異なることはないのでこの3つのうちどれかを軸として、技術を身につけていきましょう。
VMware vSphere ESXi
企業向けでは最大のシェアを誇っていると言っても過言ではないハイパーバイザーが、VMware社が提供するESXiです。
操作性が非常に良く、一覧で現状のストレージも確認できることから、運用・保守にも適しているというのが最大の特徴です。
リソースの割り当てについても非常に簡単にできるので、変更する際にも作業の負担が少ないです。
オプションにはなりますが、ネットワークセキュリティやバックアップの利用もできることから、機能性が幅広いハイパーバイザーと言えるでしょう。
これからハイパーバイザーの操作を学びたいと考えている方については、まず知っておいてほしい1つです。
Citrix XenServer
Citirix社といえばリモートワークを使用する場面でよくWorkspaceが使用され有名になりましたが、そのCitrix社が提供するハイパーバイザーです。
従来のハイパーバイザーは導入時にLinuxの知識が必要となりましたが、XenServerはCDを使うことで自動的にインストールが始まるので、導入に専門知識が不要となりました。
また、現在VMwareを使用している場合でも、XenServerに簡単に移行できる機能が追加されるなど、進化が止まりません。
Citrixはシェアの多さから稀に脆弱性が出ることがありますが、脆弱性情報を注意してみることによって、Citrixはすぐにセキュリティパッチを出してくれますので速やかに対応を行えば問題はないと言えます。
Hyper-V
Windowsサーバーにバンドルされているので、無償で使用することが可能であるHyper-Vはまず仮想環境を構築してみたいという方が多く使用されています。
パソコンのWindowsにも搭載されており、パソコンの仮想化を行うことも可能なので学習のために使ってみたいという方にもおすすめです。
サーバーの仮想化の前に、まずは自分のパソコンを仮想化してOSをLinuxにすることも可能ですので、是非とも行ってみてはいかがでしょうか。
Hyper-V2.0時代はメモリ管理が他に比べて扱いにくい点がありましたが、3.0になると搭載されたDynaic Memoryが追加されて克服されておりますので、これから企業においても使用されることが増えるかもしれません。
仮想化 ハイパーバイザーの活用事例
ここまで仮想化における技術の種類、それぞれのメリットとデメリットを解説してきました。
ここでは仮想化ハイパーバイザーの活用事例について紹介します。
仮想化ハイパーバイザーは主にデータセンター等で利用されます。
ひとつずつ事例を踏まえて紹介していきますので、自社が仮想化ハイパーバイザーを導入する際のケースと似た事例を参考にしてみてください。
自社のデータセンターを拡張
ハイパーバイザーの導入により、自社にあるデータセンターの拡張を可能とした事例です。
データをクラウドに介して流すことにより、データセンターのリソースを細分化できました。
リソースの細分化により様々なサーバーにネットワークアクセスをさせる事で、データセンターのシステムを拡張させました。
これは単純なシステムリソースだけでなく、サーバーを運用する為の電源や様々な機器が利用しているネットワーク回線も対象となります。
システムをスムーズにクラウドに移行
これまでは、オンプレミス環境下でシステム開発環境を構築し、そのシステム開発環境を維持していました。
クラウドの登場により、クラウド環境へ移行する企業が増加しています。
クラウド環境に移行するときに、ハイパーバイザーの仮想化技術を利用することで、運用のコストを削減したり、オンプレミス環境下で必須だったパーツが不要になったりするため、安定したシステム開発環境の維持が可能となります。
さらに、仮想マシンを利用することで、オンプレミスにおける開発環境をスムーズに移行できます。
BCP（事業継続計画）やDR（災害復旧)
BCPやDRにおいて、ハイパーバイザーが登場するまでは、システムを物理的に二重化したり、様々なインフラを多重化するなど、導入コストと運用コストが多額になるケースがありました。
ハイパーバイザーであれば、ホストOSを使用しない仮想化技術により、導入コストを大幅に削減し、システムの構造を多重化する事ができます。特に仮想マシンを利用した場合、その効果を発揮します。
次世代アプリケーションの活用
ハイパーバイザーは、次世代のアプリケーションにも対応します。
特にクラウドサービス等と相性がよく、ディープランニングやAI、IOTなどを導入する際、ハイパーバイザーで仮想化環境を構築する事で、クラウドのネイティブサービスを上手く組み合わせる事により、最適な次世代アプリケーションの開発環境を用意できます。
まとめ
本記事では、仮想化の方式の一つであるハイパーバイザーについて解説しました。
ハイパーバイザーは、サーバーやPCなどのハードウェア上に仮想マシンを構築し、複数のOSやアプリケーションを同時に動作させるための技術です。
ハイパーバイザーには、ベアメタル型とホスト型という2つの種類があり、それぞれに特徴があります。
ハイパーバイザーは、サーバーの効率的な利用やコスト削減、柔軟なシステム運用などに役立ちます。
近年では、クラウドコンピューティングの普及に伴い、ハイパーバイザー技術はますます重要性を増しています。
適切なハイパーバイザーを選び、効果的に活用することが重要です。
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