20120822_dstn技術交流会_仮想化について

株式会社アプレッソ

サーバー仮想化のはなし

開発部 QA グループリーダー谷平純一

クラウドを支える仮想化技術

IaaS, PaaS, SaaS を可能にしているのはソフトウェア仮想化技術のおかげである

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• IaaS を例にすると…– ニフティクラウドは VMware を採用– Amazon EC2 は昔は Xen をベースにしていたよ

うだ ( 最近は不明 )

– クラウドサービスが採用する仮想化ソフトウェアの情報は…

• http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/Active/20120222/382609/( 要ユーザー登録 )


http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/Active/20120222/382609/

http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/Active/20120222/382609/

仮想化のメリットとは…

• リソースの有効活用– 個々の物理マシンを仮想マシンとして統合– 物理マシン数の削減

• 可用性の向上– ライブマイグレーションを用いた無停止運用

• システムの柔軟性の向上– 物理マシンの差異を仮想化レイヤで吸収

• システムとデータの保護– 仮想マシンのすべてをファイルとして表現、バックアップ・リストアが容

易に


( 当然 ) クラウドベンダーだけではなく

個人、企業でもメリットを享受できる


仮想化ソフトウェアといっても製品はいろいろ

• VMware – Workstation, Server, Player, Hypervisor ...

• Microsoft– Hyper-V, Virtual PC

• Xen– Citrix XenServer

• KVM• Oracle

– Oracle VM


これを知っておくと、ニーズに応じて

仮想化ソフトウェアを適切に選択できます


仮想化の手法

• パーティショニング ( リソースの仮想化 )– コンピュータリソースをファームウェアレベルで仮想

化– メインフレーム・商用 UNIX システムで主に用いられ

る

• ソフトウェアによるプラットフォーム仮想化– 仮想化ソフトウェアを用いてサーバーを仮想化– x86 アーキテクチャではこの手法が一般的


仮想化ソフトウェアの種類

• ホスト型• ハイパーバイザー型

– モノリシック型– マイクロカーネル型


仮想化ソフトウェアの種類…ホスト型


• ホスト OS(Windows, Linux など ) にインストールして使用する

仮想化ソフトウェアの種類…ハイパーバイザー ( モノリシック ) 型


• ハードウェアに直接インストールする

• デバイスドライバはハイパーバイザ層に組み込む

• 仮想マシンとハードウェアの間との I/O はハイパーバイザーのデバイスドライバで処理

仮想化ソフトウェアの種類…ハイパーバイザー ( マイクロカーネル )型


• ハードウェアに直接インストールする

• デバイスドライバは親パーディション上の仮想マシン( 管理 OS) に組み込む

• 仮想マシンとハードウェアの間との I/O は管理 OS のデバイスドライバで処理

メリット・デメリット


メリットデメリット向く用途

ホスト型・ホスト OS が動けばどんなサーバでも使える・ホスト OS にインストールするだけ、かんたんに使える・ホスト OS とゲスト OS との間でシームレスな運用

・ホスト OS がクラッシュすると巻き込まれる・ホスト OS を介してのハードウェアリソースのアクセスを行うと余分なオーバーヘッドが生じる・数台程度の仮想マシンしか提供できない

個人の検証・開発

ハイパーバイザー型

・ハードウェア仮想化に特化したカーネルを持つものが多く (VMware Hypervisor など ) 、良好なパフォーマンスを得られる・数十台の仮想マシンを提供可能スケーラビリティに優れる

・インストール可能なハードウェアが制限される ( モノリシック型の場合 )・デバイスへのアクセスが管理 OS に集中し、仮想化システム全体のパフォーマンスが悪化する可能性がある ( マイクロカーネル型の場合 )

チームでの検証・開発サーバの運用

仮想化ソフトウェア製品群 VMware

• VMware– VMware Workstation (version 8)

• ホスト型有償– VMware Player (4.0.4)

• ホスト型無償– VMware Hypervisor ( 旧 VMware ESX / ESXi)

(version 5)• ハイパーバイザ ( モノリシック ) 型 • ライセンス形態により有償 / 無償

– ほか、 VMware Server, VMware Fusion, VMware View, VMware vCloud... etc


仮想化ソフトウェア製品群 Microsoft

– Virtual PC (Windows XP モード )• ホスト型無償 ( ホスト OS のライセンスを持っていれば )

– Virtual Server• ホスト型無償 ( 同上 )

– Hyper-V• ハイパーバイザ ( マイクロカーネル ) 型 • 無償 ( 同上 )

– Microsoft Hyper-V Server 2008 R2• Windows Server 2008 R2 Server Core + Hyper-V


仮想化ソフトウェア製品群 Xen

• Xen– オープンソースハイパーバイザ ( マイクロカーネ

ル ) 型商用製品・サービスとして主に以下のものがある

• Citrix XenServer• Oracle VM

– (Sun xVM) 買収– (Virtual Iron) 買収

• Amazon EC2 ( 過去 )


仮想化ソフトウェア製品群その他

• Kernel-based Virtual Machine （ KVM ）– オープンソースハイパーバイザ ( モノリシック ) 型

• ただしハイパーバイザーは Linux そのもの– RedHat が推している

• RHEL 6 では Xen を非サポートにしている– CPU エミュレータ QEmu を使用

• Sun VirtualBox, Parallels, …etc.


ホスト型ハイパーバイザ型

VMware WorkstationPlayerServerFusion

Hypervisor

Microsoft Virtual PCVirtual Server

Hyper-V

Xen Xen

KVM KVM


仮想化ソフトウェアの分類

ソフトウェアのみの力によるプラットフォーム仮想化の

限界


パフォーマンスの限界

• ソフトウェアオンリーで仮想化を行うと多大なオーバーヘッドが生じる– VM ゲストからの特権命令をエミュレート– VM ゲストのメモリアドレスを物理マシンのアドレ

スにマッピング– VM ゲストの I/O 処理 ( ネットワークアダプタな

ど )– VM ゲストごとにレジスタの内容を保存 / 復元


ハードウェアによる仮想化支援

• これら処理をハードウェアで実行し、仮想化ソフトウェアのオーバーヘッドを低減パフォーマンスの向上

• Intel VT / AMD-V– VT-x … プロセッサでの支援 ( 特権命令、コンテキストスイッチ )– VT-d … チップセットでの支援 (I/O メモリ管理 )– VT-c … ネットワークの支援


よりよくわかる説明 : http://www.atmarkit.co.jp/fsys/kaisetsu/085intelvt/intelvt.html

仮想化ソフトウェアと Intel VT / AMD-V

• VMware– 64bit OS をゲスト OS として稼働する際には必須

• Hyper-V– 必須

• Xen– ほぼ必須– (OS のソースコードを書き換えれば VT なしでも使用することが可能ではあ

るが (準仮想化 ) 、それができる OS は限られる )

• KVM– 必須


Intel VT / AMD-V はBIOS で有効にしましょう


ライブマイグレーション

• 仮想マシンの無停止運用を可能に– VMware Hypervisor

• ( 有償サブスクリプション加入が必須 )

– Hyper-V (2.0 から )– Xen– KVM


http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20070910/281598/?ST=virtual&P=1 より

http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20070910/281598/?ST=virtual&P=1

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