正式リリース版で見るHyper-Vのアーキテクチャ：いまさら聞けないHyper-V【前編】

2008年6月26日にMicrosoftの最新サーバ仮想化ソフトウェア「Hyper-V」が正式にリリースされた。本稿では、注目を集めるHyper-Vの全体像を明らかにする。

[小丸芳弘，富士通]

Hyper-Vの概要

　Hyper-Vは、Microsoftが開発コード名「Viridian」として開発を続けてきた最新サーバ仮想化ソフトウェアである。これは、1つの物理ハードウェア（PCサーバ）上で複数の仮想サーバを同時に実行するソフトウェア技術である。古くからメインフレームでは当たり前のように利用されていた技術であるが、近年の急速なハードウェア性能の向上や環境問題に対する意識の高揚などで、PCサーバの世界でも注目され急速に拡大している。

　Hyper-Vは、最新のサーバOSである「Windows Server 2008」の基本機能の一部として提供されている。この点がHyper-Vの最大の特徴といっても過言ではない。機能面に限定すると先行するVMwareほど多機能ではないが、ハイパーバイザー型の本格的な仮想化プラットフォームを、慣れ親しんだWindowsの知識・操作で簡単に利用できる点はHyper-Vの大きな価値といえよう。

　Windows Server 2008にはHyper-V β版が含まれていたが、今回の正式リリースでアップデートプログラムが公開され、いよいよ正式にHyper-Vが使用できるようになった。

Hyper-Vの動作環境

　Hyper-Vを導入するハードウェアは、次の3つの条件を満たす必要がある。

• x64プロセッサアーキテクチャ
• CPUの仮想化機能（Intel VT、AMD-V）
• データ実行防止機能（DEP：Data Execution Prevention）

　ここ数年間に販売されたサーバ（最新機種含む）であれば、ほぼこの条件を満たすと思われる。ただし、この条件を満たしていても過去の機種でHyper-Vを正式サポートするかどうかは、事前に確認が必要である。

Hyper-Vのアーキテクチャ

　仮想化技術はその実装方法により、「ホストOS型」と「ハイパーバイザー型」の2つに大別される。

ホストOS型

　ホストOS型の仮想化方式では、ホストOS上で動作するアプリケーションとして仮想化機能を実装する。代表的なホストOS型の仮想化ソフトウェアとして、「Microsoft Virtual Server」や「VMware Workstation」などが挙げられる（図1）。

図1　ホストOS型

ハイパーバイザー型

　ハイパーバイザー型の仮想化方式では、ハードウェアとOS 間にハイパーバイザーと呼ばれる薄いソフトウェア層がある。ハイパーバイザーは、上位で動作するゲストOSに高い独立性を持ったパーティション分割機能を提供する（図2）。また、ホストOS型の仮想化実装に比べて、高いスケーラビリティとパフォーマンスを提供する。

　Hyper-Vはハイパーバイザー型に分類される。「VMware ESX」や「Xen」もハイパーバイザー型の仮想化ソフトウェアである。

図2　ハイパーバイザー型

ハイパーバイザー型仮想環境の比較

　ハイパーバイザー型は、「モノリシック型」と「マイクロカーネル型」に分類できる（図3）。

図3　モノリシック型とマイクロカーネル型

　モノリシック型は、デバイスドライバをハイパーバイザー層に実装する形態である。VMware ESXはモノリシック型を採用している。

　一方、マイクロカーネル型は、ハイパーバイザー層と特別な権限を持った「管理OS」を使用する。Hyper-VとXenはマイクロカーネル型に分類され、両者の構成は非常によく似ている。管理OSの部分をHyper-Vでは「親パーティション（Parent Partition）」と呼び、ゲストOSが実行される環境を「子パーティション（Child Partition）」と呼ぶ（※）。マイクロカーネル型では、ゲストOSで生じたすべてのI/Oは管理OSのデバイスドライバをそのまま利用して処理される。

※編注：それぞれ、Xenのドメイン0（Domain-0）とドメインU（Domain-U）に相当する。

　一概にどちらの実装が優れているかという議論は難しいが、モノリシック型で新しいハードウェアをサポートするには、ハイパーバイザー層での対応（修正）が必要になる。逆にマイクロカーネル型は、ハイパーバイザーとサードパーティー製のドライバが分離されている。管理OSに対応したドライバならばシステムに組み込むことができるため、新しいハードウェアへの対応が柔軟に行える点で優れている。Hyper-Vでは、Windows用のドライバが利用できる。

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