サーバー仮想化とは。

サーバー仮想化は、現代のエンタープライズITの重要な機能です。例えば、フライトの予約、ライブ音楽イベントのストリーミング、企業のアプリケーションへのリモートアクセスなどを行う場合、それらのエクスペリエンスの背後で実行されるアプリは必ず仮想サーバー上でホストされます。このインフラストラクチャーにより、組織は物理的なハードウェアの使用量を削減しながら、数千ものワークロードを実行できるようになります。

従来のサーバー環境では、組織は1つの物理サーバーを1つのアプリケーション専用に使用し、サーバーはほとんど十分に活用されていません。サーバー仮想化がそれを変えます。複数の仮想マシン（VM）が単一の物理サーバーを共有し、それぞれが独自の専用リソースを持ち、他の仮想マシンから分離されています。その結果、実行コストが低く、拡張も速く、管理もより効率的なインフラストラクチャーが実現します。

今日、サーバー仮想化は、クラウド・コンピューティングと最新のデータセンター・オペレーションの基盤となっています。SkyQuest社の調査によると、2024年の世界のサーバー仮想化市場は90億米ドルと推定されています。同レポートでは、2033年には139億6,000万米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）5.0％で成長すると予測しています。¹

組織がデータセンターを統合し、ハイブリッド・マルチクラウド環境を管理するにつれて、仮想化インフラに対する要求は高まっています。サーバー仮想化はまた、人工知能（AI）ワークロードをサポートし、地域間でインフラを管理するためのデータ主権要件を満たす柔軟性を組織に与えます。

サーバーの仮想化を理解するには、最新のITインフラストラクチャーを支えるいくつかの関連テクノロジーを確認しておくと役立ちます。

• 仮想化
• コンテナ
• Kubernetes
• クラウド・ベースのサービス

仮想化は、ソフトウェアを使用して物理ハードウェアの上に抽象化レイヤーを作成し、1台のサーバーのリソース（CPU、メモリー、ストレージ、ネットワークなど）を複数の仮想マシン（VM）に分割します。

各VMは独自の独立したオペレーティング・システムを実行し、同じ基盤ハードウェアを共有しているにもかかわらず、個別のサーバーのように動作します。

組織がインフラをモダナイズするにつれて、コンテナは仮想マシンと並んで、チームがアプリケーションを構築しデプロイする方法の重要な一部として台頭してきました。

VMはハードウェアを仮想化しますが、コンテナはオペレーティング・システムを仮想化し、アプリケーションとその依存関係のみをパッケージ化することで、軽量かつ迅速にデプロイできるようにします。

Kubernetesは、ハイブリッドクラウドおよびマルチクラウド環境間で大規模にコンテナをオーケストレーションし、展開、スケーリング、管理を自動化するための標準プラットフォームとなっています。

Kubernetesは一般的に マイクロサービスと併用されており、組織がアプリケーションをより小さく独立したサービスに分割し、より簡単にデプロイ・管理できるようにしています。

Amazon Web Services（AWS）、Google Cloud、Microsoft Azure、IBM® Cloudなどのクラウド・サービス・プロバイダーは、仮想化サーバー上に構築された3つの主要モデルを通じて、インフラストラクチャーとソフトウェア・サービスを提供しています。

• インフラストラクチャー・アズ・ア・サービス（IaaS）は、組織がセルフサービスベースで設定・プロビジョニングできる仮想化されたコンピュート、ストレージ、参考情報リソースを提供します。例えば、仮想プライベートサーバー（VPS）は一般的なIaaS（Infrastructure as a Service）サービスであり、企業は物理的なハードウェアを所有するコストをかけずに専用の参考情報を利用できます。

• PaaS（Platform as a Service）は、アプリケーションの開発、実行、管理のための、オンデマンドで利用できる完全なクラウド・プラットフォーム（ハードウェア、ソフトウェア、インフラストラクチャーなど）を提供します。

• サービスとしてのソフトウェア（SaaS）は、最も広く利用されているモデルであり、クラウド上で完全に動作するアプリケーションを提供します（例：Zoom、Google Workspace）。

サーバーの仮想化は、さまざまなコンポーネントが連携して仮想環境を作成・管理します。

• Bare Metal Server：基盤となる物理サーバーハードウェア（Bare Metal Serversとも呼ばれる）は、すべての仮想サーバーが共有する参考情報を提供します。

• ハイパーバイザー：ハイパーバイザーは、Bare Metal Server上に直接配置されるソフトウェア層であり、リソース割り当てを管理し、各VMを他から隔離しています。主要な仮想化プラットフォームには、VMware vSphere（Broadcom）、Microsoft Hyper-V、IBM® PowerVM、Red Hat KVM、Citrixなどがあります。

• 仮想マシン（VM）：仮想マシンは、独立したオペレーティング・システムやアプリケーションを専用ハードウェア上で実行する機能を備えた個々の仮想環境です。

• ゲスト・オペレーティング・システム：同じ物理ホスト上の仮想マシンは、それぞれ異なるオペレーティング・システムを実行できます。例えば、あるVMはWindowsサーバーを実行し、別のVMは同じベアメタル・マシン上でLinuxを実行する場合があります。

• 仮想ネットワークインターフェース：ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）により、仮想マシン（VM）同士および外部ネットワークとの通信が可能になります。例えば、小売企業は、同じ物理マシン上の個別のVMでWebサーバー、データベース、支払い処理を実行し、それぞれに独自のネットワーク接続とセキュリティー・ポリシーを持たせることができます。

サーバー仮想化には、単一の普遍的なアプローチはありません。適切な方法は、ワークロードの要件、必要なパフォーマンス、必要な分離とリソース管理のレベルによって異なります。以下に、サーバー仮想化の主な種類をいくつか示します。

• 完全仮想化
• 準仮想化
• OSレベルの仮想化
• ハードウェア支援型仮想化

完全仮想化では、基盤となるハードウェアを完全にシミュレートし、ゲストのオペレーティング・システムを専用の物理マシン上で同じように実行できます。ハイパーバイザーは、ゲストOSとハードウェア間のすべての対話を処理します。

この場合、事実上すべてのOSをゲストとして実行できます。この機能により、完全仮想化はエンタープライズ環境で最も広く使用されているアプローチとなっています。

準仮想化では、ゲストOSは、完全なハードウェア・シミュレーションを使用するのではなく、ハイパーバイザーと直接通信するように変更されます。このアプローチにより、特にI/O集中型のワークロードの場合は、リソースの使用量が削減され、性能が向上します。

OSレベルの仮想化では、個別のVMを作成するのではなく、1つのオペレーティング・システムをコンテナに分割します。これらのコンテナは、ホスト・カーネルを共有する分離されたユーザー・インスタンスとして機能するため、軽量でプロビジョニングが迅速です。

Dockerはこの種のサーバー仮想化で最も人気のあるツールであり、マイクロサービスや DevOpsの環境で一般的に使われており、アプリはアプリケーション・プログラミング・インターフェース（API）を介して通信します。

ハードウェア支援の仮想化では、プロセッサー拡張機能（Intel VT-xやAMD-Vなど）を使用してハードウェア・レベルで仮想化タスクを処理することで、ハイパーバイザーのワークロードを軽減し、全体的な性能を向上させます。

このハードウェア統合により、最新のプロセッサーは、特にAIや機械学習（ML）のような計算負荷の高いアプリケーションにおいて、仮想化ワークロードをより効率的にサポートできるようになります。IBM® PowerVMやVMware ESXiなどのエンタープライズ・プラットフォームは、ハードウェア統合を使用して、高い可用性とパフォーマンスを必要とするワークロードの高速な仮想化を実現します。

サーバー仮想化は時にコンテナ化と混同されます。どちらのテクノロジーも関連していますが、効率的なワークロードを実行するためのアプローチは異なります。

• サーバー仮想化では、コンピューター全体をソフトウェアで再現し、各仮想マシン（VM）が共有の物理ハードウェア上で個別のオペレーティング・システムを実行します。

• コンテナは基盤となるOSカーネルを共有し、アプリケーションとその依存関係のみをパッケージ化することで、より小型で迅速にデプロイできるようになります。

ほとんどの組織は両方のテクノロジーを使用しており、Kubernetesはそれらの間でコンテナをオーケストレーションしています。

サーバーの仮想化には、運用面と財務面の両方のメリットがあります。主要なメリットは次のとおりです。

• 参考情報の最適化：仮想化により、単一マシン上で複数のワークロードを実行できるため、組織は既存のハードウェアをさらに活用できます。

• コスト効率：ワークロードをより少ない物理サーバーに統合することで、ハードウェア、電力、冷却、データセンターの全体でコストが削減され、設備投資と運用コストの両方が削減されます。

• 拡張性：仮想化により、組織は実際の需要に基づいてリソースの使用量を増減でき、時折急増するワークロードに対してハードウェアを過剰にプロビジョニングするコストを回避できます。

• 生産性の向上：新しい物理サーバーのプロビジョニングには数日または数週間かかることがあるのに対し、VMのプロビジョニングには数分しかかかりません。仮想環境の一元管理により、ITチームは変化に迅速に対応し、オンデマンドで環境を立ち上げ、タスクを自動化して、より迅速に成果を得ることができます。

• ビジネス・レジリエンス：サーバー仮想化により、企業は物理ホスト間で仮想マシンを複製および移行できるようになり、中断を最小限に抑えることができ、ビジネス・レジリエンスが強化されます。物理ホストに障害が発生した場合、VMは自動的に別の物理ホストにフェイルオーバーし、ライブ・マイグレーションによって計画保守または予期しない障害が発生した場合でもアプリケーションの実行を維持します。

• サステナビリティー：サーバーの統合により、ハードウェア製造の需要が削減され、冷却に必要なエネルギーも減少します。持続可能性への取り組みやESG報告義務を負う組織にとって、この変化はデータセンターのエネルギー消費量の削減と環境負荷の低減につながります。

• セキュリティー強化：サーバー仮想化はワークロード間の隔離を実現します。例えば、ある仮想マシンで発生したセキュリティーインシデントが、同じホスト上の他の仮想マシンに自動的に影響することはありません。組織は、VMレベルでデータ・セキュリティー・ポリシーを適用し、監視機能を使用してネットワーク全体にわたる異常なアクティビティを検出できます。

サーバー仮想化は、日常的なオペレーションからより複雑なストラテジーまで、幅広いユースケースを提供します。

• バックアップとディザスター・リカバリー（BDR）
• DevOpsとテスト環境
• デスクトップ仮想化
• クラウド移行
• ハイパフォーマンス・コンピューティング
• デジタル主権

AIは、組織がサーバー仮想化に依存する方法を変えています。企業がAI試験運用から本番稼動に移行するにつれて、仮想化サーバーは、ワークロードの増加、リソース使用量と処理能力の要件の増加、ダウンタイムに対する耐性の低下など、より大きな要求に直面しています。

現代の仮想化データセンターでは、サーバーリソースをより効率的に管理するためにAIの使用が増えています。手動設定に頼るのではなく、組織はCPU使用率、メモリー消費量、ストレージのボトルネック、VMのスプロールをリアルタイムで監視し、状況の変化に応じてワークロードをリバランスすることができます。予測的キャパシティー・プランニングはこのアプローチをさらに進めて、事後的に対応するのではなく、ピーク前に需要を予測します。

AIはサーバー仮想化のセキュリティーにも影響を与えています。VM間のトラフィックを常時監視し、動作パターンを分析することで、組織は従来のルール・ベースのツールよりも早期に脅威を特定し、迅速に対応できます。

機密性の高いAIワークロードを管理する組織にとって、サーバー仮想化は、組織が管理するインフラ上にワークロードを維持することで、AI主権をサポートします。