仮想化：歴史と現状をどう見るか

この仮想化に関するレターでは、1960 年代から今日までの仮想化の歴史を探り、現在人気の IT トレンドのいくつかを検証し、仮想化の影響について考察します。

仮想化の重要性と用途は、仮想マシンの範囲をはるかに超えています。

過去 60 年間の情報技術の進歩の中で、仮想化ほど価値のあるものはありませんでした。多くの IT プロフェッショナルは、仮想化を仮想マシン (VM) と関連するハイパーバイザーおよびオペレーティング システムの観点から考えていますが、これは氷山の一角にすぎません。ますます幅広いテクノロジー、戦略、仮想化機能により、世界中の組織にとって重要な IT 要素が再定義されています。

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仮想化の定義

仮想化の広い定義を考慮すると、ソフトウェアでシミュレートまたはエミュレートされたオブジェクトまたはリソースを、同じ機能を持つ物理的に実装されたオブジェクトに変換する方法に関する科学であると言えます。

言い換えれば、抽象化を使用してソフトウェアをハードウェアのような外観と操作性にすることで、柔軟性、コスト、スケーラビリティ、全体的なパフォーマンス、パフォーマンス、幅広いアプリケーションにおいて大きな利点が得られます。したがって、仮想化は、ソフトウェア機能の柔軟性、利便性、サービスを活用してソフトウェア内の同様の実装を置き換えることで、実際に実際の機能を実現します。

仮想マシン (VM)

仮想マシンの時代は、1960 年代の少数のメインフレーム、主に IBM 360/67 にまで遡り、その後 1970 年代にメインフレームの世界で一般的になりました。 1985 年に Intel 386 が導入されると、仮想マシンがパーソナル コンピュータの心臓部であるマイクロプロセッサに組み込まれました。マイクロプロセッサに組み込まれた仮想マシンの最新機能は、ハイパーバイザーの助けを借りて、必要なハードウェア サポートを備えたオペレーティング システム レベルでの実装によって、コンピューティング パフォーマンスにとって重要になり、マシン サイクルをキャプチャするために非常に重要です。

仮想マシンは大きな計算コストを必要としないため、追加のセキュリティ、整合性、利便性も提供します。さらに、Java 仮想マシンなどのインタープリターにエミュレータ機能、または完全なエミュレータ機能を追加することで、仮想マシンの機能を拡張することも可能です。

MacOS で Windows を実行していますか?簡単。 Windows 搭載の最新 PC で Code Commodore 64 を使用していますか?問題ない。

重要なのは、仮想マシン上で実行されているソフトウェアがこの事実を認識していないことです。もともとベアメタル上で実行するように設計されたゲスト オペレーティング システムでも、これを「ハードウェア」プラットフォームと見なします。これは仮想化自体の最も重要な要素であり、API とプロトコルによって提供される分離に基づいて情報システムを実装することです。

実際、仮想化のルーツは、1960 年代後半に登場し始めたタイムシェアリングの時代まで遡ることができます。当時のメインフレームは確かに持ち運び可能ではありませんでしたが、ダイヤルアップや専用電話回線の品質と可用性が急速に向上し、モデム技術も向上したため、メインフレームは事実上端末 (通常は英数字) として存在できるようになりました。実際、仮想マシン: このコンピューティング プロセスのモデルは、技術の進歩とマイクロプロセッサの低価格化により、1980 年代にパーソナル コンピュータの開発に直接つながりました。これにより、電話回線やローカル ネットワークを介して送信されるデータに加えて、最終的にはインターネットへの継続的なアクセスが可能になりました。

仮想メモリ

仮想メモリの概念も 1960 年代に急速に発展し、仮想マシンの概念に劣らず先進的でした。メインフレームの時代は、磁気コアメモリのコストが非常に高かったことが特徴で、1970 年代までは、1 メガバイトを超えるメモリを搭載したメインフレームは一般的に珍しいものでした。仮想マシンと同様に、仮想メモリは、ハードウェアと命令セットに比較的小さな追加を行うことでアクティブ化され、セグメントやページと呼ばれるメモリの一部が組み込まれ、二次ストレージに書き込まれたり、ディスクからアンロードされたブロック内のブロックが動的に取得されたりします。

たとえば、IBM 360/67 上の 1 メガバイトの RAM は、コンピュータ アーキテクチャに含まれる完全な 24 ビット アドレス空間 (16 MB) をサポートでき、適切な実装により、各仮想マシンは独自の完全な仮想メモリ セットを持つことができます。これらの革新の結果、1 つのプログラムまたはオペレーティング システム用に設計されたハードウェアは、異なるオペレーティング システムを使用している場合や、必要なメモリの量が実際の帯域幅を超える場合でも、複数のユーザーで共有できるようになりました。 VM のような仮想メモリの利点は数多くあります。ユーザーとアプリケーションの区分化、セキュリティとデータの整合性の向上、ROI の大幅な向上などです。聞き覚えがありますか?

仮想デスクトップ

マシンとメモリを仮想化し、それを安価なマイクロプロセッサと PC に導入した後、次のステップはデスクトップ仮想化であり、それによってシングルユーザー アプリケーションと共有アプリケーションが提供されるようになりました。ここでも、上で説明したタイムシェアリング モデルに戻る必要がありますが、この場合は、グラフィックやその他のユーザー インターフェイス要素を取り除いたクライアント側の専用ソフトウェアを、通常は安価で管理しやすく安全なシン クライアント デバイスを介してネットワーク経由で接続し、サーバー上で PC デスクトップをエミュレートします。現在、VDI、X Windows システム、非常に人気のある (そして無料の) VNC などのアドオン ハードウェアおよびソフトウェア製品など、すべての主要なオペレーティング システムが何らかの形でこの機能をサポートしています。

仮想ストレージ

現在非常に人気のある次の大きな成果は、クラウド内のプロセッサ、ストレージ、アプリケーションの仮想化であり、IT スタッフの労力をほとんどまたはまったくかけずに、必要なリソースをいつでも引き出して容量を構築できる機能です。物理的なスペース、資本コスト、メンテナンス、ダウンタイム、時間のかかるトラブルシューティング、深刻なパフォーマンスとシャットダウンの問題、および多くの追加コストの節約は、クラウドに保存されたサービス ソリューションによって実際に回収できます。たとえば、ストレージ仮想化は、このコンテキストで多くの機会を提供できます。

有線および無線ネットワークが 1 Gbit/s 以上のデータ転送速度を提供するようになると、バックアップとしてだけでなくプライマリ ストレージとしてもクラウド ストレージが広く導入されることが、より一般的になると考えられます。この機能は、イーサネット、802.11ac Wi-Fi、そして現在多くの国でテストされている最も期待されている高速ネットワークの 1 つである 5G ですでに利用可能です。

仮想ネットワーク

ネットワークの世界でも、仮想化の概念はますます普及しており、「Network as a Service」(NaaS) テクノロジーは、多くの場合、有望で非常に人気のある選択肢となっています。この傾向は、ネットワーク機能仮想化 (NFV) のさらなる推進によりさらに広がるばかりで、特にモバイル通信の分野では、通信事業者やキャリアにとって最大の関心事となることは間違いありません。特に、ネットワーク仮想化により、モバイル オペレータはサービス範囲を拡大し、帯域幅を増やし、企業顧客に対するサービスの価値と魅力を高める真の機会を得ることができます。今後数年間で、スタンドアロンベースまたはハイブリッド ネットワーク (これも顧客にとって魅力的な要素) で NFV を使用する組織がますます増える可能性があります。同時に、VLAN (802.1Q) と仮想プライベート ネットワーク (VPN) は、最新の仮想化の使用方法に大きく貢献しました。

仮想化によりコストを削減

仮想化が提供できるさまざまな重要な機能ソリューションを考慮しても、大規模な仮想化機能の経済的評価は依然として最優先事項です。クラウド サービスに基づく急速に進化するビジネス モデルの競争力により、サービス プロバイダーが独自の経験に基づいて新しい提案を作成するにつれて、契約組織が日々負担している従来の時間のかかる運用コストが削減され、市場競争によりエンド ユーザーにとって大幅なコスト削減と価格低下が実現します。

これにより、複数のクラウド サービス プロバイダーを完全冗長モードまたはホット スタンバイ モードで使用することで信頼性とフォールト トレランスが向上し、単一障害点の可能性が事実上排除されます。ご覧のとおり、IT における設備投資のコスト要素の多くは運用費に移行しています。資金のほとんどは、組織の設備、能力開発、人員数、サービス提供者の数を増やすために使用されていません。同様に、現代のマイクロプロセッサの機能、システムおよびアーキテクチャソリューションの改善、ローカルネットワークとWAN（ワイヤレスを含む）ネットワークの両方のネットワークパフォーマンスの劇的な向上により、

仮想化自体はパラダイムシフトではありませんが、そう説明されることがよくあります。

前述のように、あらゆる形式の仮想化の目的は、さまざまな機能を活用して、IT プロセスをより柔軟、効率的、便利、かつ効果的にすることです。

IT におけるほとんどのクラウド サービスの仮想化戦略に基づくと、従来の作業方法を使用できなくなる経済的に有利な運用モデルの代替として、仮想化は間違いなく最適なソリューションであると言えます。

この分野における仮想化の発展は、情報技術の商業化の始まりから生じた IT 運用モデルの大きな経済的変革によるものです。

コンピュータ技術の黎明期には、私たちの関心は、メインフレームなどの高価で、しばしば過負荷になるハードウェア要素に集中していました。仮想化に対する最初の試みは、非常にコストがかかり、動機も非常に大きかったため、上記で説明しました。

ハードウェアがより安価になり、より強力になり、より使いやすくなるにつれて、PC からブラウザまで、ほぼ標準化され仮想化された環境で実行されるアプリケーションに焦点が移りました。

この進化の結果が、今日私たちが目にしているものです。コンピュータとコンピューティングが IT のバックボーンとなっているため、私たちは情報を処理し、いつでもどこでも利用できるようにする能力に注目しています。この「アフリカ中心」かつ人間にとって望ましいモバイルおよびワイヤレス時代の進化により、エンドユーザーはいつでもどこでもこの情報を入手できるようになりました。

低速で非常に高価なメインフレームでより効率的に作業する方法として始まったものが、仮想化を IT 全体の将来における主要な戦略へと導きました。仮想化ほど劇的な影響を及ぼした IT イノベーションは他になく、クラウド仮想化インフラストラクチャへの移行によって、私たちはグローバル化への道を歩み始めたばかりです。