仮想化【virtualization】バーチャライゼーション

概要

仮想化（virtualization）とは、コンピュータシステムを構成する様々な資源(CPU、メモリ、ストレージ、OSなど)を、物理的な構成とは独立に論理的な単位に編成すること。複数の資源を統合して一つに見せかけたり、一つの資源を分割して複数に見せかけたりすることができる。

例えば、一つのCPUをハードウェア的な仮想化技術によって論理的に二つに分割することで、そのコンピュータ上で動作するOSやアプリケーションソフト、コンピュータを操作する利用者からは、あたかも二つのCPUが並列に動作しているように見える。また、複数台のストレージ装置をまとめて論理的に統合することで、利用者側からは大容量の大きな装置が一台存在するように扱うことができる。

CPU仮想化、ストレージ仮想化など、仮想化の対象によって様々な「○○仮想化」が存在するが、何らかの特定の資源についての仮想化を「リソース仮想化」、コンピュータ全体の仮想化（一台を複数台に見せかける）を「プラットフォーム仮想化」（サーバコンピュータの場合は「サーバ仮想化」）という。単に仮想化といった場合はプラットフォームの仮想化を指すことが多い。

単に仮想化といった場合はコンピュータ自体の仮想化を指すことが多く、仮想化環境の実装方式の違いにより、ハイパーバイザ型、コンテナ型、ホストOS型などに分類される。

ハイパーバイザ型仮想化

コンピュータ上で仮想マシン構築に特化したハイパーバイザと呼ばれる専用のソフトウェアを起動し、その上に構築された仮想マシン上でOSを起動する方式。

ハイパーバイザはOSのように汎用のソフトウェア実行環境は提供せず、コンピュータのハードウェア資源を管理して仮想的な物理環境を創出することに専念する。複数の異なるOSに対応している場合が多く、一台の物理コンピュータで異なるOSを並列に稼働させることもできる。

利用者はOS自体の管理に加えハイパーバイザを導入・運用しなければならないが、完全な仮想化環境を得られ性能劣化も小さいため、業務用の大規模な情報システムにおけるサーバの仮想化などでよく用いられる。

準仮想化 (paravirtualization)

ハイパーバイザ型仮想化のうち、物理的なコンピュータによく似た構成の仮想的なコンピュータを用意し、その環境に最適化されたソフトウェアを動作させる方式。

仮想マシンはコンピュータのハードウェアを完全に再現（エミュレーション）することはせず、その上で動作するOS（ゲストOS）側の機能の一部をそのまま使用する。構造が単純で仮想化環境上のソフトウェアが高速に動作する利点があるが、ゲストOS側にその仮想化環境に対応した追加や修正を行う必要がある。

完全仮想化 (full virtualization)

ハイパーバイザ型仮想化のうち、仮想化環境によって物理的なコンピュータの構成を完全に再現し、ハードウェアで直接動作させるのとまったく同じようにソフトウェアを動作させる方式。

一台の物理的なコンピュータとまったく同じように振る舞う仮想的なコンピュータを構築し、その上でOSやアプリケーションソフトなどを実行する。OSなどのソフトウェアからは通常のコンピュータと同じに見えるため、特別な修正や設定などを行う必要はないが、ハードウェアの機能をソフトウェアによって再現しているため、構造が複雑で物理環境より性能が大きく劣化する。