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検証

【仮想化】一台で複数のサーバを動かす!?サーバ分割技術の種類について

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仮想化は「本来ないものをあたかもあるように見せる」「複数のものを一つに、もしくは一つのものを複数に見せる」という意味です。


今回は、一つのサーバを複数に見せる仮想化技術についての概要を書きます。一台の物理サーバ上で、複数のサーバ(OS)を運用する技術です。サーバの代数が物理的に増えるだけで、電力、ライセンス、スペース、管理費などいったコストがかかります。これをP2V (Physical to Virtual) という考え方にのっとって、コスト削減が可能です。

サーバ分割(仮想化)するには、2種類の方法があります。

  • パーティショニング方式
  • 仮想マシン方式


ハードウェア資源を分けるか、あるソフトウェア上で分けるかの違いです。ハードウェアからサーバ分割する方をパーティショニング方式といい、あるソフトウェア上でサーバ分割する方を仮想マシン方式と言います。



さらにパーティショニング方式は、物理パーティショニング型論理パーティショニング型に分かれます。仮想マシン方式は、仮想ホスト型ハイパーバイザ型に分けることが出来ます。 したがって4種類の方法に分類分けできます。


パーティショニング方式


まず物理パーティション型と論理パーティショニング型を図で示すとこのようになります。


上の図のように、物理パーティショニング型は、一つのマシン筐体内に複数のマザーボードに分けることで、物理的に分割します。物理パーティショニング型の方は、別のパーティションに影響を及ぼさないため、各パーティションごとに高い信頼性があります。またオーバーヘッドも論理パーティショニング型と比べて少なくなります。


一方で論理パーティショニング型は、マシン筐体にある一つのマザーボード(ハードウェア資源) を組み込まれたファームウェアによって、仮想分割します。物理パーティショニング型に比べて、サーバ構成変更に柔軟に対応することできます。


パーティション技術は、IBM社やHPなどのベンダーが提供する商用UNIXサーバに実装されているケースがほとんどです。IBMは物理パーティショニング型を「PPAR (Physical Partitioning)」と呼び、論理パーティショニング型を「LPAR (Logical Partitioning)」と呼びます。HPは物理パーティショニング型を「nPars (nPartitions)」と呼び 、論理パーティショニング型を「vPars (vPartitiond)」と呼びます。



仮想マシン方式



この方式は前者のパーティショニング方式と違って、仮想化ソフトウェアを経由して、サーバ仮想化(分割)を実現します。仮想マシンは、ホストOS型とハイパーバイザ型に分かれ、以下のイメージになっています。



ホストOS型はVirtual Boxのように、メインとなるホストOS上に、仮想化環境を構築するためのソフトウェアをインストールし、その上で新しいOSを導入します。簡単に構築することが出来ますが、あくまでホストOSの上で動いているので、ホストOSに何か障害が生じると、全てのOSが影響を受けます。仮想化ソフトウェアを経由しているため、オーバーヘッドがあります。実用向けというよりは、開発テストで用いられるイメージです。


ハイパーバイザ型は、"ハイパーバイザ" と呼ばれる仮想化ソフトウェアをインストールし、その上で各OSを動かします。ハイパーバイザは、サーバ仮想化のための専用カーネルです。一般的に、OSと呼ばれれるものから余分な機能をとり、仮想化されたサーバ上の各ゲストOSに、ハードウェア資源を分配する機能に限定したつくりになっています。ホストOS型のように、ホストOSはいらないので、オーバーヘッドが小さく処理能力も高いです。XenやHyper-Vなどの仮想化ソフトウェアが、このハイパーバイザ型にあたります。


ハイパーバイザ型は、最小限のカーネルなので、デバイスドライバーを実装する必要があります。このデバイスドライバーを、ハイパーバイザに実装したハイパーバイザは、モノリシックカーネル・ハイパーバイザ型と呼ばれています。


デバイスドライバーをハイパーバイザに実装するのではなく、ゲストOSのデバイスドライバーを借りる方式を、マイクロカーネル・ハイパーバイザ型と呼ばれています。




以上のようにサーバ仮想化(分割)は、ハードウェア上で分けるか、ソフトウェア上で分けるかの違いです。


最後まで読んでいただきありがとうございました。

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