仮想化とは何ですか?

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この記事はWeChatの公開アカウント「Wireless Deep Sea」から転載したもので、著者はFei Caicaiです。この記事の転載についてはWireless Deep Sea公式アカウントまでご連絡ください。

近年、「仮想化」という概念が非常に普及してきました。

仮想化の最も一般的な説明は、サーバーを複数の分離された「仮想サーバー」（「仮想マシン」とも呼ばれる）に仮想化することです。

本当に不思議ですね。地に足をつけて、実際の仕事をしてみてはいかがでしょうか?なぜこんな空虚なことをしなくてはならないのですか？

火のないところに煙は立たない。何が起こったのか見てみましょう。

仮想化とは何ですか?

インテルの創設者ゴードン・ムーア氏はかつてこう語った。「集積回路に収容できるトランジスタの数は、およそ2年ごとに倍増するだろう。」

言い換えれば、プロセッサのパフォーマンスは 2 年ごとに 2 倍になります。

このような急速な発展により、ハードウェアのコストはますます低下し、過剰なパフォーマンスさえも実現しました。私たちに何ができるでしょうか?リソースがアイドル状態になるのをただ見ているだけでいいのでしょうか?

まずは次のケースを見てみましょう。

ある小規模な会社が、電子メール システム、ドキュメント管理、企業イントラネットの 3 つのアプリケーションを構築したいと考えています。サーバーは何台購入すればよいでしょうか?

従業員数も少なく負荷も軽いため、パフォーマンス面ではサービスサーバー1台で十分です。ただし、複数のアプリケーションを同時にインストールすると、リソース呼び出しが競合するだけでなく、メンテナンスも面倒になります。

しかし、サーバーを 3 台購入すると、ライオンがウサギと戦うようなものになり、大きな無駄になります。私に何ができる？

サーバーのハードウェア パフォーマンスが過剰であるため、それを 3 つの論理的に分離された仮想サーバーに分割し、それぞれにオペレーティング システムをインストールして、独自のアプリケーションを展開してみてはいかがでしょうか。

このように、複数の仮想マシンがハードウェアを共有しているにもかかわらず、アプリケーションの観点からは、それらが使用する CPU、メモリ、ハードディスク、ネットワーク カードなどのリソースは完全に独立しており、互いに分離されており、競合することはありません。

これが仮想化の本質です。パーティショニング、分離、カプセル化、ハードウェアの独立性です。

そのため、物理マシンは通常「ホストマシン（Host）」と呼ばれ、仮想マシンは「クライアントマシン（Guest）」とも呼ばれます。

ここでの意味は非常に単純です。 「クライアント」は「ホスト」に寄生する仮想オブジェクトであり、ホストから独立して存在することはできません。

仮想化を実装するにはどうすればいいですか?

仮想化の核心は、関連する機能を備えたソフトウェアを導入することです。このタイプのソフトウェアは「スーパースーパーバイザー」を意味するハイパーバイザーと呼ばれます。

これらの「スーパー スーパーバイザー」は全能の能力を持ち、サーバー上の物理 CPU、メモリ、ハード ディスク、ネットワーク カードなどのハードウェアを制御し、それらを論理リソース プールに抽象化して、必要に応じて各仮想マシンに配布することができます。

このようにして、各仮想マシンは、物理的なエンティティであるかのように、独自の仮想 CPU、メモリ、ハード ディスク、およびネットワーク カードを独立して使用できます。

「スーパーバイザー」は実際には物理ハードウェアと論理リソース間の通信のブリッジとして機能するため、「ミドルウェア」とも呼ばれます。

現在、仮想化を実装する方法は 2 つあり、1 つは「ホスト型仮想化」、もう 1 つは「ベア メタル仮想化」と呼ばれます。

「ホスト型仮想化」の場合、物理ハードウェア上にオペレーティング システムがあり、そのオペレーティング システム上に仮想化ソフトウェア ハイパーバイザがインストールされます。仮想化ソフトウェアは、システムを複数の仮想マシンに分割するために使用されます。各仮想マシンに独自の独立したオペレーティング システムがインストールされた後、アプリケーションを展開できます。

この仮想化方式には 2 層のオペレーティング システムがあることがわかります。仮想マシンのオペレーティング システムは物理マシンのオペレーティング システムに寄生しており、ハイパーバイザーによって中間で統合されます。これは「寄生仮想化」と呼ばれるにふさわしいものです。

「ベアメタル仮想化」では、物理ハードウェアにオペレーティング システムをインストールする必要はありません。ハイパーバイザーを直接インストールして、ハードウェアを引き継ぎ、仮想化機能を提供することができます。ハイパーバイザーはベアメタル上で直接実行されるため、非常に直感的に「ベアメタル仮想化」と呼ばれます。

一般的に、ホスト仮想化は効率が低いですが、ハイパーバイザーはシンプルで実装が簡単です。したがって、個人用および小規模の仮想マシン アプリケーションの場合、ホスト型仮想化を使用する方が便利で迅速です。

ベアメタル アーキテクチャの仮想化はオペレーティング システムに依存せず、非常に柔軟です。ただし、ハイパーバイザー仮想層の開発は難しく、コストもかかるため、主に大規模なエンタープライズ アプリケーションで使用されます。

さて、今回の話はこれで終わりです。お役に立てれば幸いです。