仮想化が進むデータセンター

SDNがここまで注目を浴びるようになった原因は、 サーバーやストレージの仮想化が普及してきたことが大きな理由です。 仮想化とSDNは切っても切れない関係ですので、 今回は仮想化について解説していこうかと。

仮想サーバーとは

仮想サーバーは1台の物理的なサーバー上に、 論理的に複数のサーバー環境を構築したものを言います。 ユーザーはその他のシステムからは、論理的に1台のサーバーを 独立したサーバーとして認識しますので、通常の物理サーバーと同じように 扱われます。 仮想サーバーは、それごとに個別のシステムやアプリケーションを 稼働させることができます。

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物理サーバー上で複数の仮想サーバーを動作させるメリットには 大きく以下の2つのメリットがあります。

1台の物理サーバーのリソースを有効に活用できる

その昔、複数の物理サーバーをシステムごとに稼働させているものの、 実はリソースの半分も使っていないなんてことが良くありましたが、 仮想サーバーを活用することで、サーバーのリソースをフルで 活用出来るようになります。

サーバーが必要になっても、すぐに調達が可能

サーバーが急に必要になったとしても、今まではサーバー購入のための 稟議書を書いて、承認をもらって、調達して、納入して、設定して・・・ という作業が必要でしたが、仮想サーバーであれば、 使いたいときにすぐに仮想マシンを稼働させることが出来ます。 ちょっと検証用のサーバーを1台立ち上げたいなんて時に 非常に便利です。

サーバーの仮想化手法

サーバーを仮想化する手法は、物理的なサーバー上に サーバー仮想化ソフトウェアを構築します。 このサーバー仮想化ソフトウェアが物理サーバーのCPUや メモリ等のリソースを論理的に分割して、 各論理サーバー(仮想マシンといいます)に割り当てます。

仮想マシンを構成する方法には、大きく以下の2つの方法があります。

ホストOS型

ホストOS側はWindowsやMAC OS、Linuxなどの、 物理的なサーバー上で稼働しているOS上に サーバー仮想化ソフトウェアを動作させる方法です。

仮想化のための専用のOSを用意する必要がなく、 通常のアプリケーションと同様に実行できるため、 手軽に利用出来ることがメリットです。 デメリットとしては、Windows等のOS上でゲストOSを 動作する手法になるため、パフォーマンスに影響が 出てしまうというデメリットがあります。

ホストOS型の代表的な仮想化ソフトウェアとして、 VMware Player、VMware Fusion、Parallels Desktop等があります。

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ハイパーバイザー型

ハイパーバイザー型は、物理的なサーバーOSと同様に、 BIOSから直接仮想化ソフトウェアを動作する手法です。 そのため、ホストOSは存在せずに仮想マシンを実行することが出来るため、 ホストOS型のデメリットになっていたパフォーマンスを低下させることなく 仮想マシンを動作させる事が可能です。

個人で利用する場合や一時的に検証したい場合には手軽なホストOS型を利用し、 実際に現場で利用する場合にはハイパーバイザー型を利用するのが一般的です。

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サーバー仮想化に追従するネットワーク仮想化技術

仮想サーバーが増えると、論理的にサーバー数が増え、 さらに簡単に仮想サーバーを立ち上げたり削除するといった運用が 可能になります。

そうなると、ネットワーク側はReachabilityを確保するために、 VLAN設定業務をする必要があるのですが、この作業を手動で行う場合、 仮想サーバーの数が多くなると設定作業量も多くなり 複雑になってしまうという問題がありました。

また、L2ネットワークのリソースの問題(VLAN数やMACアドレス学習など) も発生し、大規模なL2ネットワークを構成できないという制約も出てきました。

VLANについては、以下の記事で詳しく解説していますので参考にしてください。

VLANの基礎

VLANは非常に便利な技術ですが、課題もあります。

1つの物理ネットワーク上に構成できるVLAN数は4094個

VLANを識別するためのVLAN-IDは12ビットです。 そのため、最大でも4094個(0と4095は使用出来ない)が 構成できる最大のVLAN数になります。

VLANタグ・フレームのフォーマット

4094個という値は一見すると多いような気もしますが、 大規模なデータセンターの場合、 4094個では不足してしまうことがあります。

このような課題を解決するために、ネットワークの仮想化という概念が 生まれました。 ネットワークも仮想化することで、物理的なサーバーやネットワークの 制約に縛られること無く、サーバーとネットワークを柔軟に 構成することができるようになります。

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