仮想化

luagate/virtualization-intro仮想化入門22クラウド・インフラ

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仮想化入門

仮想化

1台を何台にも 〜クラウドを支える技術〜

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目次

今日の流れ

1. 仮想化とは

2. 物理サーバーと仮想サーバー

3. ハイパーバイザーとVM

4. メリットと注意点

5. まとめと振り返り

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仮想化入門 - イントロ

今日のゴール

この時間で身につけてほしいことです。

  • 仮想化が「1台を何台にも見せる技術」だと分かる
  • 物理サーバーと仮想サーバーの違いを説明できる
  • ハイパーバイザーの役割をイメージできる
  • 仮想化がクラウドの土台だと理解できる
  • メリットと注意点を両方おさえられる
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仮想化入門 - イントロ

仮想化 とは

1台の物理的なコンピュータを、複数の独立したコンピュータのように見せる技術です。

仮想化(Virtualization)

1台の物理サーバーの上に、独立した複数の仮想的なコンピュータを作り出す技術。それぞれが別のマシンのように動き、リソースを分け合って使う。

1台を複数台に分けて使える

各仮想マシンは独立して動く

リソースを分け合って共有する

クラウドサービスの基礎技術

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仮想化入門 - イントロ

なぜ仮想化するのか

仮想化が広まった理由は、大きく3つにまとめられます。

コスト削減
  • 1台に複数を集約
  • 機器や電気代を節約
柔軟性
  • 必要なときに増減
  • 素早く用意できる
隔離
  • 互いに影響しにくい
  • 1つ落ちても他は無事
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仮想化入門 - 物理と仮想

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第2部 物理と仮想

何がどう変わるのか

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仮想化入門 - 物理と仮想

物理サーバーと仮想サーバー

1台の物理サーバーの中に、複数の仮想サーバーが同居しているイメージです。

  • 物理サーバーは現実の機械そのもの
  • 仮想サーバーはソフトウェア上の存在
  • 1台の物理の中に複数の仮想が同居
  • 利用者から見れば別々のマシン
  • 電源や場所は物理1台ぶんで済む
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仮想化入門 - 物理と仮想

集約のビフォーアフター

用途ごとに別々の機械を置く時代から、1台に集約する時代へ変わりました。

仮想化なし

  • 用途ごとに物理1台ずつ
  • 空きリソースが眠る
  • 台数が増えて管理が大変

仮想化あり

  • 1台に複数を集約
  • リソースを無駄なく使う
  • 台数を減らして運用が楽
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仮想化入門 - 物理と仮想

集約で使うサーバー台数(イメージ)

同じ数の用途をまかなうのに、必要な物理台数を減らせます。あくまでイメージです。

10 物理サーバー台数86420
6物理サーバー台数
1物理サーバー台数
仮想化なし
仮想化あり

出典: 集約効果を示す概念図(概算)

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仮想化入門 - しくみ

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第3部 ハイパーバイザーとVM

仮想化を実現する立役者

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仮想化入門 - しくみ

ハイパーバイザー とは

物理サーバーの上で、複数の仮想マシンを管理・調整するソフトウェアです。

ハイパーバイザー(Hypervisor)

物理サーバーのCPUやメモリを仮想マシンに割り当て、複数の仮想マシンを同時に動かすための管理ソフトウェア。資源の配分や隔離を担う。

物理資源を仮想マシンに配分

複数のVMを同時に動かす

VM同士の隔離を保つ

仮想化の心臓部にあたる

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仮想化入門 - しくみ

仮想マシン(VM) とは

ソフトウェアとして作られた、独立した1台のコンピュータです。

仮想マシン(VM, Virtual Machine)

ハイパーバイザーの上に作られる、独立したコンピュータ。それぞれが自分のOSを持ち、まるで本物のマシンのように動作する。

自分専用のOSを持つ

本物のマシンのように振る舞う

他のVMから隔離される

必要なだけ作って消せる

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仮想化入門 - しくみ

VMができるまで

物理サーバーから仮想マシンが立ち上がるまでの流れです。

1. 物理サーバー

現実のCPUやメモリを用意する

2. ハイパーバイザー

資源を管理する層をのせる

3. 資源を割り当て

VMごとにCPUやメモリを配る

4. VM起動

独立したマシンとして動き出す

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仮想化入門 - しくみ

リソースの共有と分離

資源は分け合いつつ、互いの中身は混ざらないように保たれます。

共有する
  • CPUやメモリを分け合う
  • 空きを無駄にしない
分離する
  • VM同士は独立
  • データは混ざらない
調整する
  • ハイパーバイザーが配分
  • 必要に応じて増減
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仮想化入門 - 活用

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第4部 メリットと注意点

クラウドの土台として

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仮想化入門 - 活用

クラウドの土台になっている

クラウドサービスは、この仮想化技術の上に成り立っています。

  • クラウドは巨大な物理サーバー群
  • その上で大量の仮想マシンを動かす
  • 利用者は必要なぶんだけ借りる
  • 数分でサーバーを用意・削除できる
  • 仮想化がなければ今のクラウドはない
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仮想化入門 - 活用

メリットと注意点

良い面が多い一方で、知っておくべき注意点もあります。

メリット

  • 1台に集約してコスト削減
  • 複製や移動が簡単
  • 必要なときに素早く増やせる
  • 障害を1つのVMに閉じ込めやすい

注意点

  • 仮想化のぶん少し性能を消費
  • 物理が止まると全VMに影響
  • 資源の配分設計が必要
  • 管理する対象が増えることも
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仮想化入門 - 活用

物理サーバーと仮想マシンの比較

用意のしやすさや柔軟さの違いを、表で整理します。

物理サーバー
仮想マシン

実体

現実の機械

ソフト上の存在

用意の速さ

調達に時間がかかる

数分で作れる

複製

手間がかかる

コピーが簡単

集約

1用途で1台

1台に複数同居

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仮想化入門 - まとめ
クイズ

振り返りクイズ

今日の内容を確認しましょう。

物理サーバーの資源を仮想マシンに配分し、複数のVMを同時に動かす役割を持つのはどれ?

A
DNSサーバー
B
ハイパーバイザー
C
ロードバランサー
D
ファイアウォール
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仮想化入門 - まとめ
答え

振り返りクイズ 解答

物理サーバーの資源を仮想マシンに配分し、複数のVMを同時に動かす役割を持つのはどれ?

A
DNSサーバー
B
ハイパーバイザー
C
ロードバランサー
D
ファイアウォール

ハイパーバイザーが物理サーバーのCPUやメモリを各仮想マシンに割り当て、複数のVMを同時に動かしながら互いを隔離します。これが仮想化の中心的な役割です。

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仮想化入門 - まとめ

質疑・次回予告

今日のまとめと、次に学ぶテーマです。質問があればここで受け付けます。

今日のおさらい
  • 仮想化は1台を何台にも見せる技術
  • ハイパーバイザーが資源を配分
  • クラウドの土台になっている
次回予告
  • コンテナとDocker 〜軽量な箱〜
  • VMより軽い隔離のしくみ
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仮想化は1台のサーバーを何台にも見せる魔法のような技術。ハイパーバイザーが資源を分け合い、独立した仮想マシンを生み出します。これこそが、現代のクラウドを支える土台です。

仮想化入門

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