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ベアメタル ハイパーバイザーとは

ハイパーバイザーは、仮想マシン モニター(VMM)とも呼ばれる仮想化ソフトウェアの一種で、コンピューターのソフトウェアをそのハードウェアから切り離すことにより、仮想マシンの作成と管理をサポートします。ハイパーバイザーは物理リソースと仮想リソース間のリクエストを変換し、仮想化を可能にします。ハイパーバイザーが物理マシンのハードウェアに直接インストールされてハードウェアとオペレーティング システム(OS)の間に配置される場合、このハイパーバイザーはベアメタル ハイパーバイザーと呼ばれます。一部のベアメタル ハイパーバイザーは、マザーボードの Basic Input Output System(BIOS)と同じレベルでファームウェアに組み込まれます。これは、一部のシステムで、コンピューター上のオペレーティング システムから仮想化ソフトウェアにアクセスして利用するために必要となります。


ベアメタル ハイパーバイザーは、基盤となるハードウェアから OS を分離するため、OS は特定のハードウェア デバイスやドライバに依存することも制限されることもありません。つまり、ベアメタル ハイパーバイザーは、オペレーティング システムとその関連アプリケーションをさまざまなタイプのハードウェア上で実行できるようにします。また、複数のオペレーティング システムと仮想マシン(ゲスト マシン)を同じ物理サーバ(ホスト マシン)上に配置できるようにもします。仮想マシンは物理マシンから独立しているため、物理マシン間やプラットフォーム間での移動が容易であり、必要に応じて複数のサーバにまたがって、ワークロードを移動したり、ネットワーク、メモリ、ストレージ、処理リソースを割り当てたりすることができます。たとえば、アプリケーションがより多くの処理能力を必要としている場合は、仮想化ソフトウェアを通じて追加のマシンにシームレスにアクセスできます。そのため、より少ない物理マシンで、より高いコスト効率、エネルギー効率、パフォーマンスを実現できます。

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ベアメタルの意味

ベアメタルという用語は、仮想化ソフトウェアとハードウェアの間にオペレーティング システムが存在しないことを指します。仮想化ソフトウェアは、「ベアメタル」、つまり通常であればオペレーティング システムがインストールされる、ハードウェアのハード ディスク上に存在します。

ベアメタルは、ハイパーバイザーを表すためだけの用語ではありません。ベアメタル サーバは、通常のシングルテナント サーバです。ただし、ハイパーバイザーと仮想化ソフトウェアを追加すれば、仮想マシンのホスト マシンにもなります。ベアメタル クラウドは、パブリッククラウド サービスをレンタルするだけでなく、パブリッククラウドをホストする実際のサーバをクラウドサービス プロバイダーからレンタルすることを指します。

ベアメタル ハイパーバイザーとホスト型ハイパーバイザーの違い

ベアメタル ハイパーバイザーは、もっとも普及しているタイプのハイパーバイザーです。この方法では、仮想化ソフトウェアがハードウェア上に直接インストールされ、そのソフトウェア上にオペレーティング システムがインストールされます。ベアメタル ハイパーバイザーは、攻撃を受けやすいオペレーティング システムから分離されているため、極めて安全です。ベアメタル ハイパーバイザーはホスト型ハイパーバイザーよりも性能が高く効率的であるため、企業やデータセンターのコンピューティング ニーズには、多くの場合、ベアメタル ハイパーバイザーが選択されます。


ハイパーバイザーには、別のタイプとして、クライアント ハイパーバイザーまたはホスト型ハイパーバイザーと呼ばれるものもあります。ベアメタル ハイパーバイザーがコンピューティング ハードウェア上で直接実行されるのに対し、ホスト型ハイパーバイザーはホスト マシンのオペレーティング システム内で実行されます。ホスト型ハイパーバイザーは OS 内で実行されますが、このハイパーバイザー上に追加の OS をインストールできます。ホスト型ハイパーバイザーでは、ハードウェアとハイパーバイザー間のリクエストが OS レイヤーも通過しなければならないため、ベアメタル ハイパーバイザーよりも遅延が大きくなります。ホスト型ハイパーバイザーはクライアント ハイパーバイザーとも呼ばれ、多くの場合、エンドユーザー向けやソフトウェアのテストなど、遅延の増加があまり問題にならない用途に使用されます。


ハードウェア アクセラレーション技術は、仮想リソースの作成と管理という多くのリソースを必要とする作業の一部を肩代わりして、ベアメタル ハイパーバイザーとホスト型ハイパーバイザーの両方の処理速度を向上させることができます。Virtual Dedicated Graphics Acceleration(vDGA)は、ハイエンドの 3D グラフィックスの送信や更新を処理するハードウェア アクセラレーターの一種で、ほかのタスクを実行できるようメイン システムを解放し、画像の表示速度を大幅に向上させます。この技術は、石油/ガス探査など、複雑なデータをすばやく視覚化する必要のある分野で非常に役立ちます。

ハイパーバイザーとベアメタル仮想化の違い

ベアメタル サーバは、単一クライアントによって管理される単一テナントの専用サーバです。ベアメタル仮想化では、ベアメタル ハイパーバイザーをサーバのハードウェアに直接インストールして、仮想アプリケーション、複数の仮想マシンプライベートクラウドなどの仮想化テクノロジーを利用できます。


これに対してホスト型ハイパーバイザーは、サーバのベアメタル上ではなく、オペレーティング システム上にインストールされます。どちらのタイプのハイパーバイザーも、1 台の物理マシン上で複数のテナント向けに複数の仮想サーバを実行できます。パブリッククラウド サービス プロバイダーは、さまざまな仮想サーバ上のサーバ スペースをさまざまな企業にリースしています。つまり、通常は、複数の企業のワークロードを実行する複数の仮想サーバが 1 台のサーバでホストされます。このようにリソースを共有する場合、専用のベアメタル サーバよりもセキュリティ リスクが高くなり、いずれかのテナントが大きなワークロードを実行するとその他のテナントにとってサーバ パフォーマンスが低下する「ノイジー ネイバー」の問題が発生することもあります。


ベアメタル サーバは、1 つの企業が完全にコントロールできるため、物理サーバの帯域幅、メモリ、処理能力を複数のサーバ間で共有する仮想サーバよりも常に高いパフォーマンスを提供できます。また、企業はベアメタル サーバのハードウェアを必要に応じて管理し、パフォーマンスが向上するように最適化できます。ベアメタル サーバはリソースをほかのテナントと共有しないため、プライベートクラウドをホストする目的で使用されることが多く、特にリソースの物理的な分離を求める規制に準拠する必要がある企業で採用されています。


複数の仮想マシンをホストするハイパーバイザーには、ベアメタル サーバにはないメリットがいくつかあります。ハイパーバイザーは、仮想マシンを即座に作成し、動的なワークロードのニーズに合わせてより多くのリソースを提供できます。必要に応じて追加の物理サーバを用意するのは簡単ではありません。また、ハイパーバイザーでは、1 台の物理マシンのリソースで複数の仮想マシンを実行できるため、物理サーバの使用率を高めることができます。1 台の物理マシン上で複数の仮想マシンを実行する方が、同じタスクのために使用率の低い物理マシンを複数稼働させるよりも、コスト効率とエネルギー効率に優れています。

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