仮想化は、大規模なメインフレーム ハードウェアをパーティショニングするために1960年代に初めて導入された、実績のある概念です。現在の PC は x86 アーキテクチャを基にしており、1960年代にメインフレームが直面した、柔軟性の低さや使用効率の低下などの問題に直面しています。VMware は 1990年代に、これらの問題に特化した x86 プラットフォームの仮想化に成功し、その過程で多くの課題に取り組んできました。。
今日、VMware は x86 の仮想化における世界的なリーダー企業であり、すべての x86 コンピュータ上で仮想化を実現する推進者として成功を収めています。
仮想化の幕開け: メインフレームの仮想化
今から 30年前、仮想化は IBM よって初めて導入されました。これは、メインフレーム コンピュータを別の小さな仮想マシンに論理的にパーティションで区切るというものでした。これらのパーティションにより、メインフレームでマルチタスクが可能になり、複数のアプリケーションとプロセスを同時に稼動できるようになりました。当時メインフレームは高額であったため、資産を十分に活用するための仕様としてパーティション化が有効でした。
x86 コンピュータの仮想化の必要性
クライアント サーバ アプリケーションと廉価な x86 サーバおよびデスクトップにより、分散型コンピューティング モデルが確立された 1980年代と 1990年代には、仮想化は事実上放棄されていました。組織は、リソースをメインフレーム モデルで一元管理することはせず、低価格の分散システムを利用して、コンピューティング環境を構築していました。1990年代の Windows の普及や、サーバ オペレーティング システムとしての Linux の台頭により、x86 サーバが業界標準サーバとして確立されました。x86 サーバおよびデスクトップが普及したことで、運用リスクと IT インフラストラクチャに関する新たな課題が生じました。こうした課題には、次のようなものがあります。
- インフラストラクチャの使用効率の低下。市場調査会社のIDC (International Data Corporation) の調査によると、一般的な x86 サーバでは、平均して全体の処理能力の 10% から 15% しか使用されていません。通常、組織は 1つのサーバーにつき 1つのアプリケーションを実行しています。これは、1つのサーバで複数のアプリケーションを実行した場合、1つのアプリケーションの脆弱性により、同じサーバ上の他のアプリケーションに影響が及ぶことを避けるためです。
- 物理インフラストラクチャのコスト増大。物理インフラストラクチャの拡張に伴う運用コストは、確実に増大していきます。ほとんどコンピューティング インフラストラクチャは常時稼動している必要があるため、使用率のレベルに関らず、多くの電力が消費され、冷却装置と設備にかかる費用が増大します。
- IT 管理コストの増大。コンピューティング環境はより複雑になったことで、インフラストラクチャの管理者にさらに高度な専門教育や経験が要求され、管理者に付随してかかるコストも増大しています。組織は、サーバのメンテナンスに関する手動タスクに膨大な時間とリソースを費やしています。そのため、これらのタスクを実行できる人材が数多く必要となっています。
- 非効率なフェイルオーバーと災害に対する保護。クリティカルなサーバ アプリケーションにおけるダウンタイムの発生や、クリティカルなエンド ユーザーがデスクトップにアクセスできないなど、組織が影響を受ける問題はさらに増加しています。セキュリティ上の攻撃、自然災害、流行病、およびテロ行為の脅威などを考慮し、デスクトップとサーバの両方のビジネス継続性を計画することの重要性が高まっています。
- ユーザー デスクトップの保守。エンタープライズ デスクトップの管理およびセキュリティには、さまざまな課題があります。ユーザーの作業効率を下げずに分散デスクトップ環境を制御し、管理、アクセス、およびセキュリティ ポリシーを実施するのは、複雑でコストがかかります。セキュリティの脆弱性を軽減するため、多数のパッチとアップグレードを継続してデスクトップ環境に適用する必要があります。
VMware ソリューション: x86 ハードウェアの完全な仮想化
1999年、VMware は x86 システムを汎用の共有ハードウェア インフラストラクチャにするため、仮想化を登場させました。これは x86 システムの多くの課題を効率的に解決し、完全な隔離を提供し、可動性を高め、多くのオペレーティング システムを選択できるようにすることが目的でした。
x86 コンピュータの仮想化の課題と障害
x86 マシンはメインフレームとは異なり、完全な仮想化をサポートするようには設計されていませんでした。このため、x86 コンピュータから仮想マシンを作成するためにVMwareは複雑な課題を克服してきました。
メインフレームと PC に内蔵されているの多くの CPU の基本的な機能は、格納されている一連の命令 (ソフトウェア プログラムなど) を実行することです。x86 プロセッサでは、仮想化を行うときに問題を発生させる特定の命令が 17種類あります。これらの命令により、警告が表示されたり、アプリケーションが停止したり、すべてがクラッシュすることがあります。これらの 17種類の命令は、x86 コンピュータ上に最初に仮想化を実装するときに大きな障害となりました。
VMware は、x86 アーキテクチャでこれらの問題となる命令を処理するための手法を開発しました。これは、問題となる命令が生成されるときに命令を「トラップ」し、仮想化を可能にするというものです。このとき、他のすべての命令は影響を受けることなく実行できます。その結果、仮想マシンのパフォーマンスは、ソフトウェアの互換性を維持したまま、ホスト ハードウェアに匹敵するほど高いものとなりました。VMware はこの手法の先駆者でもあり、今日も仮想化テクノロジの先端をリードしています。
仮想化のパワーについての詳細
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