仮想化ソリューションとソフトウェアを選択するにはどうすればよいでしょうか?

皆さん、こんにちは。今日は、仮想化を実装するためのソリューションとソフトウェア、そして自分に合った仮想化ソリューションの選択方法についてお話します。仮想化ソリューションについて説明する前に、仮想化の背景について簡単に紹介します。

コンピューティング技術と科学技術の発展に伴い、コンピュータ業界に問題が生じています。つまり、DELLやIBMなどの優れたサーバーは非常に高価です。国内サーバーなどの劣悪なサーバーも存在します。新興のインターネット企業であるため、資金は非常に限られています。コストを節約し、データのセキュリティを確保するにはどうすればよいでしょうか?

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仮想化ソフトウェア:

仮想化はこの目的のために生まれました。実際の運用環境では、仮想化技術は主に、高性能な物理ハードウェアの過剰容量の解決や、容量の少ない古いハードウェアの再編成と再利用、基盤となる物理ハードウェアの透過化などを行い、物理ハードウェアの利用率を最大化するために使用されます。その結果、大手インターネット企業はこの問題の解決に全力を注いできました。時間の経過と大手インターネット企業の技術の蓄積により、現在、VMware の ESXi、Citrix の Xenserver、Microsoft の Hyper-V などの仮想化ソフトウェアが市場で入手可能です。主要なオープンソースの仮想化ソフトウェアは、Red Hat の KVM と Xen です。

仮想化実装ソリューション:

市場には数多くの仮想化ソフトウェアがあり、もちろん VirtualBox などのニッチなソフトウェアもいくつかあります。ここでは詳細には触れませんが、それらの目的は「仮想化を実現する」という点で同じですが、仮想化を実現するためのソリューションは非常に異なる場合があります。簡単に見てみましょう。

完全仮想化

ハードウェア支援仮想化テクノロジーとも呼ばれる仮想化テクノロジーは、当初使用されていた完全仮想化テクノロジーであり、仮想マシン (VM) とハードウェア (ハイパーバイザーまたは仮想マシン マネージャー (VMM)) の間にソフトウェア レイヤーを追加します。

ハイパーバイザーとは何ですか?

ハイパーバイザーは、物理サーバーとオペレーティング システムの間で実行される中間ソフトウェア層です。複数のオペレーティング システムとアプリケーションが基本的な物理ハードウェアのセットを共有できるようになります。したがって、仮想環境における「メタ」オペレーティングシステムとみなすこともできます。サーバー上のすべての物理デバイスと仮想マシンへのアクセスを調整できます。仮想マシンモニター（Virtual Machine Monitor）とも呼ばれます。ハイパーバイザーは、すべての仮想化テクノロジの中核です。複数のワークロードの移行を中断することなくサポートする機能は、ハイパーバイザーの基本的な機能です。サーバーが起動してハイパーバイザーを実行すると、各仮想マシンに適切な量のメモリ、CPU、ネットワーク、ディスクが割り当てられ、すべての仮想マシンのクライアント オペレーティング システムがロードされます。

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ハイパーバイザーには 2 つの種類があります。

タイプ 1: このハイパーバイザーは物理ハードウェア上で直接実行されます。タイプ 1 ハイパーバイザーの例としては、カーネルベースの仮想マシン (KVM - それ自体がオペレーティング システム ベースのハイパーバイザー) があります。

タイプ 2: このハイパーバイザーは、別のオペレーティング システム (物理ハードウェア上で実行) 内で実行されます。

タイプ 2 ハイパーバイザーには QEMU と WINE が含まれます。仮想マシン上で実行されるオペレーティング システムは、最終的にはハイパーバイザーを介してハードウェアを共有するため、仮想マシンによって発行された命令はハイパーバイザーによってキャプチャされ、処理される必要があります。そのためには、各ゲスト オペレーティング システム (ゲスト OS) が発行する命令を、CPU が認識できる命令形式に変換する必要があります。ここでのゲスト オペレーティング システムは実行中の仮想マシンであるため、ハイパーバイザーのワークロードは非常に大きくなり、特定のリソースを占有するため、そのパフォーマンスはベアメタル マシンほど良くありません。しかし、ハードウェア シミュレーションよりも高速に実行されます。完全仮想化の最大の利点は、仮想マシン上で実行されているオペレーティング システムが一切変更されていないことです。唯一の制限は、オペレーティング システムが基盤となるハードウェアをサポートできる必要があることです。ただし、現在のオペレーティング システムは一般に基盤となるハードウェアをサポートしているため、この制限は重要ではなくなります。 VMware Workstation ソフトウェアはこのタイプです。

準仮想化

完全仮想化に基づいてクライアント オペレーティング システムを変更し、特別な API を追加します。この API は、クライアント オペレーティング システムによって発行される命令を最大限に活用できるため、ハイパーバイザーは変換操作のために特定のリソースを消費する必要がありません。そのため、ハイパーバイザーのワークロードは非常に小さくなり、全体的なパフォーマンスが大幅に向上します。ただし、欠点は、API を含むオペレーティング システムを変更する必要があることです。ただし、API が含まれていない一部のオペレーティング システム (主に Windows) では、この方法は使用できません。 Xen は典型的な準仮想化技術です。 Xen は CPU、メモリ、割り込み管理のみを担当します。その他のコンピュータ機能は Dam0 によって管理されます。

仮想化ソリューションの選択:

仮想化の選択オプションについて説明する前に、職場でどのオプションを選択するかを決めるときは、まず仕事の要件に基づいて選択する必要があり、テクノロジーを実装するためだけに選択してはならないことを少し述べておきます。私の選択方法は次のとおりです:

当社には開発者が 10 名未満、オペレーターが 1 名しかいないため、Vmvare の仮想化ソフトウェア シリーズの VMware Workstation シミュレータを使用しています。

開発者が10人以上、運用保守が30人以下、1～2人程度の企業であれば、Vmvareの仮想化ソフトウェアシリーズからVMware ESXiを使用します。

企業内に開発者が 30 名以上、運用スタッフが 3 名以上いる場合は、KVM または Xen を検討します。

私の部門の基盤は、会社の技術チームの強さとソフトウェアの重要性に基づいています。もちろん100％ではありません。会社の技術チームの力が非常に強く、あなた自身も非常に強く、会社に資金不足がなく、お金をかけたい場合は、KVM + openstackなどの重量級の仮想化ソリューションを直接使用することも検討できます。