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カテゴリ:13.ストレージと仮想化 > 13.3 サーバ仮想化

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仮想化と言えば、Vmwareですね!
たしかにそう。
サーバ仮想化とは,物理的なサーバ上に論理的なサーバを動作させる仕組みである。1台のサーバ上に,あたかも多数のサーバが稼働しているように扱える。ネットワークスペシャリスト試験では,仮想化のためのシステムを,仮想化機構と呼ぶことが多いようである。
 
仮想化の問題は,H20年,H22年などで出題されており,今後も出題される可能性が高い。仮想化を実現する製品としては,VMware,Xen,マイクロソフト社のHyper-Vなどがあります。製品ごとに違いはあっても,基本的な機能は同じです。

ただ、仮想化とは、「サーバの仮想化」だけではない。ネットワークの仮想化もある。ネットワークの仮想化に関しては、VLANがその一つである。VPNもVirtual(仮想)という名の通り、仮想のプライベートネットワークである。
また、Firewallなどの製品においても、ひとつの筐体で複数の仮想FWを構築できる機能もある。

メリット
・資源の有効活用
・運用コストの低減

デメリット
・技術的に複雑 →仮想化に対応できる技術者の育成が課題

仮想化の目的は主に次です。

コスト削減
サーバを収束することにより,サーバ台数を削減します。その結果得られることは,初期コストの削減だけでなく,設置スペースの削減,電気代や空調代などの運用コストの削減です。

運用性の向上
管理機能が充実しており,仮想サーバのメモリ割り当て変更や仮想NICの追加変更などが柔軟に行えます。また,障害時の復旧などが行いやすくなります。OSの基本的なひな形をイメージとして作成しておけば,コピーすることで簡単に仮想サーバを増やせるメリットもあります。
過去問では,仮想化の目的に関して次のように述べられています。
・サーバの仮想化を行って,複数企業でサーバを共有すれば,投資の削減,サービスの立ち上げの迅速化,運用効率の向上等が可能になる(H22午後II問2)
・環境の変化に柔軟に対応できるようにすることと,運用負荷を抑えるために,新業務システムを稼動させるシステム基盤に,サーバ仮想化技術を活用する(H22午後II問1)

その他のメリット
付属的なメリットにはなりますが,物理サーバを購入することなくテスト環境を構築することができます。
Windows NTなどの古いOSに導入された古いシステムがあるとします。新しいハードに入れ直すことは困難であるし,新規開発予算がないことから,このシステムを利用したい。でもハードが故障しそうである。こんな時は仮想化してイメージしてしまえば,新しいハードに入れることができます。

過去問(H20NW午後2問1)に仮想化の出題がある。読むだけでも参考になると思う。
ネットワークスペシャリスト試験対策画像-仮想化の構成
図3 仮想化方式の説明図

 図3の方式は,ハイパーバイザ型と呼ばれる方式で,仮想化機構がその上で動作する仮想PCに対してハードウェアリソースの割当て,タスクスケジューリング及び仮想化されたシステム全体の管理を行う。生成された仮想PC上のプログラムは,サーバの構成や同じサーバ上にあるほかの仮想PCを意識せずに動作することができる。
図3中の仮想NICは,仮想PC上のOSにとって,物理NICと同じように扱えるソフトウェアで実現されたNICである。図3中の仮想L2SWは,仮想PCが外部との通信を行う仕組みとして用意されたもので,ソフトウェアで実現した擬似的なレイヤ2スイッチである。仮想NICと仮想L2SWの接続は,仮想化機構のコンソールで設定され,この接続によって仮想PCはほかの仮想PCや外部との通信が可能になる。仮想L2SWの外部接続用ポートとして,物理NICが使われる。仮想L2SWの物理NICを外部のスイッチに接続することで,外部のネットワークとの通信も可能になる。
 仮想PCは,基本的に仮想PCに割り当てるリソースの構成情報を基に生成できる。したがって,動作している仮想PCは,メモリ内容と構成情報のファイルとして,移動や複製が可能であり,サーバの増設,負荷バランス,障害時の切替えなどの構成変更が容易になる。

仮想化の方式は,ハイパーバイザ型とホストOS型があります。(その他にもいくつかありますが,ネットワークスペシャリスト試験で問われることは少ないので割愛します。)

ハイパーバイザ型
物理サーバ上で,ハイパーバイザを動作させる方式です。ハイパーバイザとは,その上で動作する仮想PCに対してハードウェアリソースの割当て,タスクスケジューリング及び仮想化されたシステム全体の管理を行います。

【参考】ハイパーバイザ(Hyper-visor)Supervisorは監督者という意味で,スーパーバイザエンジンやスーパーバイザモードなどのように,管理機能として利用される用語です。Hyper-visorは,Superの上位を意味するHyperという言葉を使い,通常管理機能であるOSを管理するという意味で名付けられたと思われます。
ハイパーバイザは通常のOSと比べて非常に小さなソフトウェアです。そのため,仮想化のオーバーヘッドが少ないというメリットがあります。

ホストOS型
物理サーバ上で通常のOSを動作させ,OS上で動作する仮想化ソフトウェアをインストールして利用する方式です。
ホストOS型は,ホストOSのオーバーヘッドが大きいというデメリットがあります。しかし,通常のOSのアプリケーションとして導入できるため,気軽に試しやすいというメリットがあります。
 
ハイパーバイザ型,ホストOS型のいずれも,生成された仮想PC上のプログラムは,サーバの構成や同じサーバ上にあるほかの仮想PCを意識せずに動作することができます。

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違いがよくわからない…
VMwareの場合,VMware ESXをOSとするのがハイパーバイザで,Window Server 2008などの通常のOSとするのがホストOS型になります。

過去問(H22午後玉2)を見てみよう
物理サーバ上に,仮想化機構を動作させるためのOSを必要としない,[ ア ]方式と呼ばれる方式は,仮想サーバの動作の安定性,仮想化を支援するハードウェアによる性能向上などを背景に普及しつつある。仮想化機構は,仮想サーバの実行制御,及び仮想サーバと外部のネットワークやストレージデバイスとの接続制御を行う。
 仮想サーバを使用したシステムでは,1台の物理サーバ内で,多数の仮想サーバを動作させることができる。N君によると,“仮想化を行った場合は,仮想化を行わずに物理的に独立したサーバだけでシステムを構成する場合と比較すると, NICなどの外部接続用ハードウェアを複数の仮想サーバで共有するので,[ イ ]と[ ウ ]の面でより注意が必要である”ということであった。
 仮想サーバと,ほかの仮想サーバや外部のスイッチとの接続は,ソフトウェアで実現する仮想的なスイッチ(以下,仮想SWという)が行う。今回採用予定の仮想SWはレイヤ2スイッチであり,その使用構成を,図2に示す。
[ ア ]
 仮想化機構の方式として,ホストOSの上で仮想サーバを動作させるホストOS方式と,ホストOSを必要としないハイパーバイザ方式の二つがあります。
 具体的な製品名ではVMware ServerやVirtual Server(マイクロソフト)・VirtualBox(オラクル)はホストOS方式,VMware ESXやHyper-V(マイクロソフト)・XenServer(シトリックス)はハイパーバイザ方式です。
 ハイパーバイザとは,仮想サーバを動作させるための最低限の機能を持ったソフトウェアです。そのため,サイズが小さく,オーバーヘッドが少ないというメリットがあります。

解答例:ハイパーバイザ

[ イ ]・[ ウ ]
 物理NICが故障した場合,仮想化を行っていない場合の影響範囲は一台のサーバだけですが,仮想化の場合は全仮想サーバが影響を受けてしまいます。したがって,冗長化など,信頼性向上の仕組みが欠かせません。
また,外部接続はボトルネックになりやすくなります。複数の仮想サーバが一つの外部接続を共有して使うからです。したがって,物理NICについて十分な通信帯域の確保が重要です。

解答例
イ:信頼性
ウ:通信帯域の確保 (順不同)

・vCenter(昔はVirtual Center)は複数のESXを一元管理をするソフト
・VMwareESXおよびESXiはハイパーバイザ(ソフト)のこと。ESXの意味が知りたいのでVMに聞いてみようか
・VMwareServerはWindows2008ServerやLinuxなどのホストOS上で動くホストOS型のソフト
・ESXiはESXの無償版であるが、機能が削減されたというより、大幅に軽くなったという感じ
・VMware vSphereはESXとvCenter、vSphere Clientなどをまとめた製品群のこと。スイートというらしい。
・VMware vSphere Clientは、ESXやvCenterを運用管理するソフトで、Windows7などのクライアントPCにインストールする。

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