ナノサーバは、物理環境（いわゆる物理的なハードウェア）でも動作するが、本来の目的は、仮想環境やコンテナ内での利用にある。例えば、大規模なサービスを運用する場合、役割ごとに仮想環境やブレードなどで多数のインスタンス（サーバ）を実行して分散処理することが少なくない。このような場合に、OSがコンパクトだと高速な起動が可能で、システムメモリ占有量やOS自体のファイル占有量が小さくなる。このため、仮想環境の場合に、一つ一つの仮想マシン起動に対する負荷が小さく、短時間でサービスを起動できるようになる。負荷に応じてインスタンス数（仮想マシンの数）を増減するような場合、急激な負荷の増加に対して短時間で対応が可能になる。最近ではLinuxディストリビューションでもこのようなコンパクトな環境をインストールオプションとして提供している。

　Windows Server 2012 R2までは、このような環境においてサーバコアを使うしかなかったが、ナノサーバはさらにコンパクトで高速に起動する環境を提供できる。Microsoftの資料によれば、OSの占有するファイルサイズでWindows Server 2016のサーバコアの10分の1、起動時間は9.4倍高速化している。またシステムメモリ占有量では3倍近い差がある。フルインストールのWindows Server 2016に対しては、差がさらに広がる。

■ナノサーバーとその他で起動時間とシステムメモリ占有量を比べる（Microsoft Webサイトをベースに筆者作成）

※注1： Windows Server 2016ナノサーバを1.0とした場合。小数点第2位で四捨五入

　一般にOSやアプリケーションは、バージョンが上がると機能を追加していくため、ファイルサイズやシステムメモリ占有量が増えていく。Windows Serverシリーズでも、2012 R2と2016を比べると、やはりWindows Server 2016がより多くのシステムメモリを消費し、占有するファイルサイズも大きい。ソフトウェアの進化は、ハードウェアにおけるムーアの法則を前提にしているため、こうしたソフトウェアによるハードウェアリソース消費量の増大は当然のものとして許容しているところもあった。

　ビジネスにおける利用場面の拡大に応じて、システム自体の処理能力も向上させる必要がある。ユーザー企業が要求する処理能力やインターネットへのアクセス数が増大し続けるためだ。こうしたときには仮想化技術の活用に加え、ハードウェアを追加して処理能力を向上する「スケールアウト」のアプローチで仮想環境のインスタンス数を増やすのが普通だ。こうした場合に「軽量なOS」は、増強のためのコストを削減し、サービス起動までの時間を短縮できる。

　最近では、独立した単機能のサービスを多数利用する「マイクロサービス」という形式のアプリケーションが増えているが、こうした場合にもインスタンス数が増える。ナノサーバは、標準ではDNSサービスやWebサーバの「Internet Information Services」（IIS）、仮想化機能の「Hyper-V」、ファイルサーバなどのロール（役割。Windows Serverが提供するサーバ機能）が実行できる。こうした「役割」を持つマイクロサービスを多数立ち上げるというのがナノサーバに期待する役割の1つだ。

　このようなユーザー企業の要望に応えて登場したナノサーバは、Windows Serverシリーズと同じカーネルを使っているものの、完全な互換性は持たない。標準では、DNSサービスやIISなどのロールが実行可能だが、コマンド／スクリプト実行環境「Windows PowerShell」やアプリケーション実行環境「.NET Framework」は、最低限の環境しか持っていない。Windowsは、過去からの互換性を維持するために多数のAPIを持つが、実際には、カーネルが持つAPIを組みあわせて実現していることが多い。ナノサーバでは、サポートされるAPIをカーネルAPIにごく近いものだけとしている。

　サービスやアプリケーションサポートのためのDLL（Dynamic Link Libraly。実行時にリンクするライブラリモジュール）なども最低限必要なもののみに限定している。このため、OSとしてのファイル占有サイズなども小さくできる。ただしアプリケーションによっては、必要なAPIがなくそのままでは動作できない。例えば、ナノサーバにはGUIやコンソール関係のAPIが一切ない。このため、ナノサーバで動作するバイナリを開発するには、専用のSDKを使う。ただし、ナノサーバ用に開発したアプリケーションは、サーバコアやGUI付きインストール、フルインストールのWindows Server 2016側では動作する。

　こうしたナノサーバの使い道の1つに、Windows Server 2016で新たに導入したコンテナがある。コンテナは、アプリケーションと実行環境の「入れ物」で、コンテナ自体を保存し、必要に応じて起動できる。

　Windows Server 2016のコンテナには、独立性が高く他の環境と隔絶できる「Hyper-Vコンテナー」と、Windows Serverの環境をそのまま提供する「Windows Serverコンテナー」がある。ナノサーバは、これらコンテナのOSとして利用できる。コンパクトなナノサーバを使うことで、コンテナの起動やロードの負荷を抑制し、他のサービスへの影響が小さくなり、場合によってはより多くのコンテナを利用できるようになる。特に仮想マシン環境を利用するHyper-Vコンテナーでは、仮想マシンの起動に加え、仮想環境内でゲストOSを立ち上げる必要があることから、ナノサーバのメリットが大きい。

　ナノサーバは、Windows Server 2016のインストールオプションではなく、独立したWindowsインストールイメージ（WIMファイル）として提供する。付属のツールを使い、構成を変更し、仮想ストレージに対してインストールできる。

　なお、ナノサーバは、機能を定期的に更新する「Current Branch for Business（CBB）リリース」として提供するため、保守サービス「ソフトウェアアシュアランス」（SA）の契約が必須だ。ナノサーバ自体は、Windows Server 2016のサーバコアなどと同じくインストールオプション扱いなので、個々のエディションのコンテナ実行数やOSE（Operating System Environment、Windows Serverの実行環境）数に準じて利用できる。