サーバー仮想化の将来はどうなるのでしょうか?

サーバー仮想化は、過剰なサーバー リソースの消費を抑え、コンピューターのパワーをより有効に活用し、エネルギー コストを制御し、データ センターの俊敏性と柔軟性を高めるのに役立ちます。

概念的には単純ですが、企業のデータセンターに大きな影響を与えるテクノロジがいくつかあります。サーバー仮想化はそのような技術の 1 つです。

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1 台のサーバーで 1 つのオペレーティング システム インスタンスと 1 つのアプリケーションを実行する代わりに、ソフトウェアのレイヤー (ハイパーバイザー) を追加して、1 台の物理サーバーで複数のオペレーティング システム インスタンスと関連するワークロードを実行できるとしたらどうでしょうか。

これがサーバー仮想化の考え方です。このアイデアは 1960 年代の IBM メインフレームにまで遡り、2000 年代初頭に x86 サーバー ファミリ向けの仮想化ソフトウェアを導入した VMware によって普及しました。それ以来、他のベンダーも独自のサーバー仮想化プラットフォームを開発し、業界では仮想マシン (VM) ワークロードの展開、移動、管理を容易にする高度な管理、自動化、オーケストレーション ツールが作成されてきました。

サーバー仮想化以前は、企業はデータセンター環境でサーバーが大量のリソースを消費すること、十分に活用されていないコンピューティング能力、急騰するエネルギー料金、手動プロセス、全体的な非効率性と柔軟性のないシステムに対処する必要がありました。

サーバー仮想化はこれらすべてを変え、広く採用されるようになりました。実際、ワークロードの大部分を VM 環境で実行していない企業を見つけるのは難しいでしょう。

しかし、私たちが知っているように、どんなテクノロジーも次の大きなものに置き換えられます。そして、サーバー仮想化の場合、次の大きな変化は小型化です。

サーバー仮想化では、物理デバイスをパーティション分割して、複数のオペレーティング システムと高度なアプリケーションが基盤となるコンピューティング能力を活用できるようにします。

クラウド コンピューティングの次の波では、開発者はアプリケーションを軽量コンテナーで実行される小さなマイクロサービスに分割し、同時に Function as a Service (FaaS) とも呼ばれるサーバーレス コンピューティングも使用します。

どちらの場合も、VM はバイパスされ、コードはベアメタル上で実行されます。

サーバー仮想化の利点

サーバー仮想化には、基本的なサーバー統合をはじめ、多くの利点があります。複数のアプリケーションを単一のハードウェアに統合できるため、データセンターに必要なサーバーの総数を削減できます。サーバーが減ればフレームとネットワーク機器も減ります。これらはすべて、物理的なスペースからエアコンのメンテナンスまで、あらゆるコストを節約するのに役立ちます。

サーバー仮想化により、新しいハードウェアへの資本支出の必要性が減り、ハードウェアを更新する必要がなくなります。突然解放されたサーバーを再展開できます。

データセンター管理者がサーバーを手動でプロビジョニングしなければならなかった時代を覚えていますか?サーバー仮想化の登場以来、自動化は大幅に進歩し、ユーザーは数秒で VM を起動し、マウスを数回クリックするだけで複数のワークロードを移行して、変化するビジネス ニーズに対応できるようになりました。

サーバー仮想化は、今日の Web ベースの高度に接続されたビジネスに必要な高可用性、フェイルオーバー、スケーラビリティ、俊敏性、パフォーマンス、柔軟性も提供できます。サーバー仮想化は、クラウド コンピューティング プロバイダーがサービスを提供できるようにする基盤となるテクノロジーです。顧客がクラウド サービス プロバイダーからインフラストラクチャ サービス (IaaS) を購入する場合、VM を購入し、タスクを実行するために必要な関連するストレージ、管理、およびセキュリティ機能を追加します。

さまざまな種類のサーバー仮想化

サーバー仮想化の世界では、物理サーバーはホストと呼ばれ、ホスト オペレーティング システムを実行します。各 VM はゲストであり、ゲスト オペレーティング システムを実行します。顧客は互いに隔離されます。

ハイパーバイザーベースの仮想化では、ハイパーバイザーまたは仮想マシン モニター (VMM) がホスト OS と基盤となるハードウェア層の間に配置され、ゲスト オペレーティング システムに必要なリソースを提供します。

準仮想化と完全仮想化により、ゲスト オペレーティング システムを仮想マシンにインストールする前に変更できるようになります。これにより、変更されたゲスト オペレーティング システムがハイパーバイザーと直接通信できるようになり、エミュレーションのオーバーヘッドが削減されるため、パフォーマンスが向上します。

ハードウェア支援による仮想化もハイパーバイザーのオーバーヘッドを削減しようとしますが、ソフトウェアの変更ではなくハードウェアの拡張を通じてこれを実現します。

ハイパーバイザーの代わりにカーネルレベルの仮想化を使用することで、Linux カーネルの単一バージョンを実行できます。これにより、デバイス ドライバーを使用してメインの Linux カーネルと仮想マシン間の通信が行われるため、単一のホスト上で複数の仮想マシンを簡単に実行できるようになります。

最後に、システムレベルまたは OS の仮想化を使用すると、オペレーティング システム カーネルの単一のインスタンス上で、複数の、しかし論理的に異なる環境を実行できます。システムレベルの仮想化では、すべての VM が同じオペレーティング システムのコピーを共有する必要がありますが、サーバー仮想化では、異なる VM に異なるオペレーティング システムを持たせることができます。

仮想マシンとコンテナ

コンテナ化の動きを推進する 2 つの主な要因は、コンテナを起動するための一般的なツールである Docker と、複数のコンテナの管理に役立つ Google の Kubernetes です。コンテナは、ホスト オペレーティング システムのカーネルを共有する独立したコード実行環境です。

コンテナは冗長なゲスト オペレーティング システムをバイパスし、関連する起動オーバーヘッドを削減するため、VM よりも効率的で軽量です。開発者は、同じハードウェア上で VM よりも 6 ～ 8 倍多くのコンテナを実行できます。

コンテナには独自の欠点があります。比較的新しいアプローチであるため、成熟したテクノロジーが備えている広範な管理ツールがないため、多くのセットアップとメンテナンス作業が必要になります。さらに、人々は安全性についても懸念しています。

VM では、ゲスト イメージを使用してホスト間でワークロードを簡単に移動できますが、ベア メタルではアップグレードや移動が困難です。ベアメタル サーバーでは、マシンの状態をロールバックすることが困難な作業になります。

仮想マシンとサーバーレスコンピューティング

従来の IaaS クラウド環境では、顧客はまず VM、ストレージ、データベース、および関連するセキュリティと管理ツールを提供し、次に VM にアプリケーションをアップロードします。

サーバーレス コンピューティングでは、開発者は最初にコードを記述し、残りのすべてをクラウド サービス プロバイダーに任せることができます。開発者は、サーバー、オペレーティング システム、プロビジョニング、管理について考える必要がありません。もちろん、コードを実行するには物理サーバーが必要ですが、これはクラウド サービス プロバイダーの責任です。

システムは、コードを単一のアプリケーションではなく、特定の機能に分割します。関数をトリガーするイベントが発生すると、Amazon の Lambda などのサーバーレス サービスが関数を実行します。サーバーレスベンダーは機能ごとに顧客に料金を請求します。

マイクロサービス/コンテナのシナリオと同様に、サーバーレス コンピューティングは VM レイヤーをバイパスし、ベアメタル上で機能を実行します。現時点では、サーバーレス コンピューティングはまだ比較的未成熟であり、使用例も限られています。

サーバー仮想化の未来

コンテナは現在人気があり、サーバーレス コンピューティングへの関心が高まっていますが、現実には、サーバー仮想化はエンタープライズ アプリケーションの大部分を支える堅牢なテクノロジであり、仮想マシンは最大 90 パーセントの時間飽和状態にあるという推定もあります。

VM 上でスムーズに実行される重要なアプリケーションをコンテナやサーバーレス プラットフォームに移行することは想像しにくいです。コンテナは同じオペレーティング システム上で実行する必要があり、Linux と Windows を混在させることはできないため、異機種環境のユーザーは引き続き VM を使用する可能性が高いです。

ただし、最新の DevOps および Agile 方法論を使用して構築されている新しいアプリケーションの場合、開発者には別の選択肢があります。今後、開発者は、新しいワークロードを従来の VM、コンテナ、またはサーバーレス環境のいずれで実行するかについて、きめ細かな決定を下すことになります。