• ベアメタル型とホスト型
• 完全仮想化と準仮想化
• サーバ仮想化の機能

　サーバ仮想化技術の導入を検討するうえで重要なキーワードとして，ベアメタル型，ホスト型と呼ぶハイパーバイザーの分類があります。ベアメタル型とホスト型の違いは，ハイパーバイザとハードウェアの関係にあります。

　 第1回でも解説いたしましたように，ハイパーバイザーはプラットフォーム仮想化を実現するためのソフトウェア製品の中核プログラムです。このプログラムを物理的なコンピュータにインストールすることによって仮想ホストになります。

　 ベアメタル型ハイパーバイザーは，図2.1のように物理的なハードウェアの上で直接動作します。ハイパーバイザが仮想ホストの物理的な資源（CPU，RAM，ハードディスク，ネットワークなど）を直接利用できるという利点があります。その結果，以下のような主な特徴があります。

• 物理的なハードウェアの性能を最大限活用することができる。
• 仮想ホストになる物理的なコンピュータは仮想化専用になる。（つまり，仮想化以外の目的のために使用することができなくなる）
• ハイパーバイザーがサポートするハードウェアが必要となる。

　一方，ホスト型ハイパーバイザーは図2.2のように，WindowsやLinuxなどのOS上で動作させることができます。その結果，以下のような主な特徴があります。

• OS上でほかのプログラムを実行しながら仮想マシンを実行できる。
• 仮想ホストになる物理的なコンピュータは仮想化専用にならない。
• OSがサポートするハードウェアを使用できるため制約が少ない。

　サーバ仮想化では，仮想マシンにインストールされるソフトウェアは，ネットワーク経由でサービスを提供するものが多いと考えられます。サービスを提供するためのソフトウェア以外を実行することはほとんどありませんので，仮想ホストになる物理的なコンピュータが仮想化専用になるというベアメタル型のデメリットはほとんど無視できます。一方，ホスト型はOSによるメモリ管理やハードウェア制御の影響を受けるため，仮想マシンの性能を引き出しにくいというデメリットがあります。

　このような理由から，サーバ仮想化ではベアメタル型を使用するのが一般的になっています。ホスト型は，ソフトウェア製品の評価や開発の際に，一時的に仮想環境を必要とする場合に利用されます。

　ハイパーバイザーが作り出す仮想環境には完全仮想化と準仮想化の2 種類があります。

　完全仮想化（Full Virtualization）の概念を図2.3に記します。ハイパーバイザは仮想マシンに対して，“完全なコンピュータ”を仮想的に提供します。コンピュータを構成するあらゆるハードウェアが仮想的に生成されるため，仮想マシンにインストールされたソフトウェアにとっては，物理的なコンピュータ上で動作している場合と違いが生じません。しかし，完全なコンピュータを作り出すためにハイパーバイザは複雑な処理を行うため，準仮想化に比べて仮想マシンの性能が低いというデメリットがあります。

　一方，準仮想化は図2.4のように，コンピュータを構成するハードウェアが部分的に仮想化されます。仮想マシンにインストールされたソフトウェアにとっては，“特殊な仕様のコンピュータ”となります。準仮想化環境で動作するように仕様変更された特殊なOSが必要になりますが，仮想化に最適化することができるため，仮想マシンの性能が高いという特徴があります。

　近年，物理的なCPUには仮想化支援のための機能が実装されています。ハイパーバイザの機能をハードウェアで代行する機能もあり，仮想マシンの性能の向上が期待できるようになりました。そのため，完全仮想化と準仮想化の性能の差は少なくなってきました。

　病院情報システムは電子カルテシステムだけでなく様々な部門システムにより構成されています。各システムのOSは様々ですから，特殊なOSが必要になる準仮想化は大きなデメリットにもなります。病院情報システムの仮想化においては，現時点では完全仮想化のほうが適していると考えられます。

 

　近年のプラットフォーム仮想化製品には，サーバ仮想化のための機能が実装されています。システムの可用性，運用容易性，拡張性を高める機能があり，製品選択の際の重要な観点となります。以下，サーバ仮想化に有用な機能を紹介します。

 

物理資源の動的割当

プラットフォーム仮想化では，複数の仮想マシンが1つの物理的なコンピュータを共有します。仮想マシンの役割に応じて，CPUの使用率やメモリの占有率など共有する物理的資源を割当てることにより，システム全体の効率性や安定性を高めることができます。

ホットプラグ

仮想マシンを稼働させたまま，仮想化されたハードディスクやネットワークカードの追加・拡張が可能です。運用開始後に仮想マシンの性能を拡張する場合に有用です。

高可用仮想化への対応

仮想ホストを複数用意して仮想クラスタを構成することによりシステム全体の可用性を高める機能があります。例えば，ある仮想ホストにハードウェア障害が起こった場合に，その仮想ホスト上で稼働していた仮想ゲストを別の仮想ホスト上で自動的に再起動することが可能です。仮想ゲストの停止時間を最小限に抑えるために有用です。

ライブマイグレーション

ライブマイグレーションは，複数の仮想ホストが存在しているときに，仮想ホストの間で仮想マシンを移動する機能です。仮想マシンを停止することなく移動することが可能です。例えば，ある特定の仮想ホストに負荷の高い仮想マシンが偏っている場合，一部の仮想マシンを負荷の小さい仮想ホストへ移動することによってシステム全体を最適化できます。部品交換などで仮想ホストの停止が必要な場合にも有効です。

スナップショットの作成

仮想マシンの実行状態をスナップショットとして永続的に保存できる機能があります。ソフトウェアのアップグレードなどで仮想マシン内の構成を変更するときに，その前後のバックアップを取得する際にに有効です。

管理ツールとセキュリティ

グラフィカルな管理ツールにより，仮想マシンの管理，仮想マシンの操作などが可能です。ネットワークを介して管理ツールを使用できるほか，セキュリティ性の確保と安全な運用のためにユーザ管理機能が同時に提供されます。

大規模SANへの対応

SAN（Storage Area Network）などの大規模ストレージに対応した機能により，高い可用性と拡張性を同時に実現できます。

　これらの機能は，プラットフォーム仮想化製品のすべてに実装されているわけではありません。それぞれの機能の特徴と制約を理解したうえで製品の選択を行う必要があります。

　第3回「医療情報システムにおける仮想化」では，近年の病院システムの仮想化事情について紹介します。

（文責：水谷，2011-08-17更新）