ベアメタルハイパーバイザー完全ガイド：パフォーマンスとスケーラビリティの真実

ITバックボーンとして、高い拡張性、柔軟性、速度を兼ね備えたソリューションをお探しですか？

ベアメタル環境と仮想化環境の違いを理解すれば、情報に基づいた意思決定が可能になります。ここで基本をマスターしましょう。

プロジェクトにとって、パフォーマンス、密度、コンプライアンスの要件は何ですか？これらの用語が、仮想化環境を実行する能力を含む導入戦略を決定します。

ベアメタルとは？

ベアメタルは「専用サーバー」の別称に過ぎません。ハイパーバイザーのオーバーヘッドなしで、基盤となるハードウェアテクノロジーに直接アクセスできるシングルテナント環境です。ベアメタルは、コアパフォーマンスの上に多様なOSをサポートできます。

「ベアメタル」という用語は、ハードウェアへの直接アクセスを指します。タイプ1またはタイプ2のハイパーバイザーではアクセスできない、ハードウェア固有の機能をすべて活用できます。ハイパーバイザーは、仮想化を通じてその環境をエミュレートするだけだからです。

ベアメタルハイパーバイザーとは？

ベアメタルハイパーバイザー、またはタイプ1ハイパーバイザーは、ハードウェアに直接インストールされる仮想化ソフトウェアです。その核心では、ハイパーバイザーがホストまたはOSの役割を果たします。基盤となるハードウェアコンポーネントを仮想化し、それらがあたかもハードウェアに直接アクセスしているかのように機能させる構造になっています。ハイパーバイザーにより、コンピューターはOSをコアの物理構造とハードウェアから分離できます。この位置から、ハイパーバイザーは物理ホストに、複数の仮想ユニットを運用する能力を与えます。同じサーバー上に多くのクライアントを収容する機会を生み出します。サーバー仮想化により、オーバーヘッドとハードウェア機能の活用制限という代償と引き換えに、はるかに高密度な導入が可能になります。各クライアントは、専用サーバーのシミュレーションを体験します。しかし、CPUサイクル、メモリ、ネットワーク帯域幅などの物理リソースは、サーバー上のすべてのテナント間で共有されます。

ハイパーバイザーの本質は柔軟性とスケーラビリティです。特に物理リソースがすべて使われていない状況では、ハードウェアをはるかに高密度に活用できます。仮想化には、必ずしも基盤OSは必要ありません。特にデータセンター関連の本番ワークロードについて語るとき、データセンターはハイパーバイザーをベアメタルサーバーの上に導入するものと見なし、OS内には導入しません。仮想環境が作成するイメージのタイプも、ハイパーバイザーのパフォーマンスを決定します。Microsoft、Citrix、VMwareが、最も人気のある3大ハイパーバイザーシステムを提供しています。それぞれHyper-V、XenServer、ESXブランドが、現在のハイパーバイザー市場の大半を占めています。

ベアメタルが最適なのはどんなケースか？

ベアメタル環境は、企業規模を問わず多くのワークロードタイプに適しています。エンタープライズデータセンターでは、きめ細かなリソース・アクセス管理、高度なセキュリティ、スケーラビリティが求められます。シングルテナント環境なら、パフォーマンスが向上し、「ノイジーネイバー（騒音隣人）」問題のリスクがありません。物理的な分離により、セキュリティ観点からのリスクも低減します。

ベアメタルの主な特徴

ベアメタルサーバーは1人のクライアント専用で、物理的に複数の顧客と共有されることはありません。そのクライアントがその上で仮想化プラットフォームを運用するなら、自らマルチテナント環境を作ることになります。ベアメタルは、リソースを指揮する最も合理化された方法であることが多いです。ベアメタルなら、ハイパーバイザー環境に存在する「ノイジーネイバー効果」を回避できます。これらのサーバーは、個別に所有するデータセンターでも、ITサービスプロバイダー/IaaSプロバイダーが保有するコロケーションでも、同等に稼働できます。企業は、マネージドサービスプロバイダーからサブスクリプションでベアメタルサーバーを簡単にレンタルすることも可能です。ベアメタル環境の主たる利点は、その分離性にあります。システムを他のOS内で実行する必要がなく、それでも仮想環境に必要なすべてのサービスを提供します。

ベアメタルのメリット

ベアメタルを使用しない場合、テナントは従来のハイパーバイザーインフラ内で分離とセキュリティを得られます。しかし、「ノイジーネイバー」効果は依然として存在し得ます。物理サーバー上のテナントの1つからリクエストや消費が過負荷になると、分離が不利に働くからです。ベアメタル環境なら、この状況を完全に回避できます。また、ベアメタルは管理者に、新しいハードウェア追加によるリソース増強の選択肢を与えます。

• オーバーヘッドコストの削減：仮想化プラットフォームは、ハイパーバイザーレイヤーがサーバーの処理能力を消費するため、ベアメタルより多くのオーバーヘッドを伴います。オーバーヘッドが少なければ、ソリューションの応答性と全体的な速度が向上。ベアメタルはより多くのハードウェアカスタマイズも可能で、速度と応答性をさらに改善できます。
• データ転送にコスト効率が良い：ベアメタルプロバイダーは、多くの場合、アウトバウンドデータ転送によりコスト効率の良いアプローチを提供します。専用サーバー環境では、数テラバイトの無料データ転送が提供される可能性があります。その他条件が同等なら、仮想化環境ではこれらの初期オファーに対抗できません。ただし、これらのシナリオはサーバーオファーと提携に依存し、保証されるものではありません。
• 柔軟な導入：サーバー構成を極めて精密に設定可能。ワークロードに応じて、ベアメタルと仮想環境をミックスできます。
• QoS（サービス品質）：ベアメタル環境では「ノイジーネイバー」問題が発生しにくいです。これは技術的利点であると同時に財務的利点でもあります。問題発生時、契約書上で責任を追及できる相手が存在するからです。ただし、あらゆるSLAと同様、ケースバイケースで異なる可能性があります。
• より高いセキュリティ：セキュリティに極めて敏感な組織は、ハイパーバイザーのマルチテナント環境で規制コンプライアンス基準を満たせないことを懸念することがあります。これが、一部企業がベアメタルクラウドコンピューティングへの移行を躊躇する最も一般的な理由の一つです。ベアメタルサーバーなら、リソースを完全に物理的に分離できます。ただし、仮想化がデフォルトでセキュリティを低下させるわけではありません。セキュリティは非常に複雑で広範な用語であり、多くの要因が関わります。

ベアメタルハイパーバイザーのメリット

シングルテナントのベアメタルサーバーのようなエリートパフォーマンスが必須でない場合もあります。貴社では、ハイパーバイザーを使ってリソースをより有効活用できるかもしれません。ハイパーバイザーには、高効率・高スケーラビリティのベアメタルソリューションと比較しても、多くのメリットがあります。動的なワークロードがあり、絶対的な最先端パフォーマンスを必要としない場合は、ハイパーバイザーを選択しましょう。短期間でスピンアップ・実行し、すぐに停止するようなワークロードにこの環境は最適です。

• バックアップと保護：仮想マシンは従来のアプリケーションより簡単に保護できます。アプリケーションをバックアップするには、まず一時停止する必要があります。このプロセスは非常に時間がかかり、アプリに大幅なダウンタイムをもたらす可能性があります。仮想マシンのメモリスペースは、スナップショットツールで迅速かつ容易に取得でき、数秒でディスクに保存可能。すべてのスナップショットを呼び出せるため、紛失・破損したデータをオンデマンドでリカバリ・リストアできます。
• ハードウェア利用率の向上：ベアメタルサーバーが単一のアプリケーションとOSのみをホストするのに対し、ハイパーバイザーはネットワークから利用可能なリソースをはるかに多く活用し、複数のVMインスタンスをホストします。各インスタンスは、同一の物理システム上で、完全に独立したアプリケーションとOSを実行できます。
• モビリティの向上：VMの構造は、基盤ハードウェアから独立したエンティティであるため、非常にモバイルです。VMは、十分なリソースがあれば、リモートまたはローカルの任意の仮想サーバー間で、任意の時点で実質的に無停止で移行可能。これが頻繁に行われるため、「ライブマイグレーション」というバズワードがあります。同じハイパーバイザー環境で、異なる基盤インフラ上でも、ハイパーバイザーが動作すれば移行可能です。究極のモビリティはコンテナ化で実現されます。
• 十分なセキュリティ：ハイパーバイザーによって作成される仮想インスタンスは、物理的に分離されていなくても、論理的に互いから分離されています。同一物理サーバー上にあっても、互いの根本的な知識を持ちません。一つが攻撃を受けたりエラーを起こしても、問題が直接他方に波及することはありません。ノイジーネイバー効果は発生し得ますが、ハイパーバイザーは物理的に単一クライアント専用でなくても、驚くほど安全です。

プロジェクトに最適な意思決定を

すべての状況は異なり、利用可能なすべてのソリューションを検討する必要があります。結局のところ、ネイティブワークロードを持つベアメタルサーバーと、ハイパーバイザーと仮想化ワークロードを持つベアメタルのどちらが優れているか、明確な答えはありません。両方にメリット・デメリットがあるため、ビジネスのあらゆる領域が満たされるよう判断する必要があります。評価後、決定はチームが最も快適に感じるもの、ニーズに最も適したものによって下されます。パフォーマンスと、インフラおよびサービス管理への影響の両面で、両システムをテストして検証することを推奨します。セキュリティ、スケーラビリティ、柔軟性を正しく理解すれば、意思決定を絞り込むための十分なツールが手に入ります。適切なガイダンスとテストにより、ベアメタルタイプ1ハイパーバイザーが、貴社が探していたソリューションになるかもしれません。