仮想マシンとOS — 1日10分のOS学習・18日目
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はじめに 🔗
一台のコンピューターで、複数のOSを同時に動かせたらどうでしょうか。
それを可能にする技術が*仮想マシン（Virtual Machine）*です。現在のクラウドコンピューティングを支える基盤でもあります。
今回は、仮想化の概念、仮想マシンの構造、ハイパーバイザー、ハードウェアの支援、長所と短所を順に見ていきます。
仮想化とは？ 🔗
仮想化は、物理的なコンピューター資源を、ソフトウェアで分割・再現する技術です。
仮想マシンの構造 🔗
実際のハードウェア上にソフトウェア層を置き、その上で
独立したOS
を動かせるようにします。構成要素 🔗
- Host OS：実際のコンピューター上で基本となるOS。
- Hypervisor（VMM）：仮想マシンを管理するソフトウェア層。
- Guest OS：仮想環境上で動くOS。
WindowsでVirtualBoxを起動してLinuxをインストールした場合、Host OSはWindows、Guest OSはLinuxになります。
ハイパーバイザーの種類 🔗
ハイパーバイザー（Hypervisor）は、仮想マシンを作成・管理する中核の構成要素です。
1. Type 1（Bare Metal） 🔗
- ハードウェア上で直接動きます。
- 性能が高く、サーバー環境に適しています。
- 例：VMware ESXi、Microsoft Hyper-V（Bare Metal）。
2. Type 2（Hosted） 🔗
- 通常のOS上で動きます。
- インストールや利用が容易で、個人用PCに適しています。
- 例：VirtualBox、VMware Workstation。
Type 1は工場の直営店で商品を売るイメージ、Type 2は代理店の中に入った店舗で売るイメージです。
ハードウェア支援仮想化 🔗
CPUやメモリーのような基本的な資源へのアクセスまで仮想化するには、多くの計算が必要です。
そのため、
現在のCPUは、仮想化用の命令セット（VT-x、AMD-Vなど）を直接サポート
しています。- Intel VT-x、AMD-V：CPUレベルの仮想化を支援します。
- SR-IOV、IOMMU：ネットワークやI/O機器の仮想化に使います。
仮想マシンの長所と短所 🔗
長所 🔗
- 一台のサーバーで複数のOSやサービスを動かせるため、資源の利用効率が上がります。
- 独立した環境を用意でき、テストや開発に適しています。
- 障害を分離でき、一つが壊れても、ほかの環境に影響しません。
短所 🔗
- 全体の性能は物理マシンより低くなります。
- ハードウェア資源を共有するため、性能にばらつきが生じます。
- 初期設定や管理に費用がかかる場合があります。
まとめ 🔗
仮想マシンは、OSと資源を分離し、一台の物理マシンを効率よく使うための重要な技術です。
クラウド、サーバー、開発環境などの基盤になるため、構造や処理の流れを理解しておくと役立ちます。
次の記事では、
ネットワークと分散システム
を取り上げます。参考 🔗
- Operating System Concepts (10th Edition)
- https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_machine↗
- https://learn.microsoft.com/en-us/virtualization↗