Windows Server 2008には新機能や機能強化がいくつもあるが、その中で、なぜ仮想化の説明から始めるのか。顧客にとって、その答えは「ニーズ」である。われわれITプロフェッショナルにとって、その技術的な答えは「アーキテクチャ」である。
ここでは，Windows Server 2008における仮想化の現在および将来の姿を、ITプロフェッショナル向けに説明しよう。
仮想化の現状
Windowsプラットフォームにおける仮想化は、現状では「タイプ2」または「ハイブリッド」のいずれかの形式で実装されている。Java VMはタイプ2の仮想化の典型的な例だが、別の例として.NET Frameworkの共通言語ランタイム（CLR）もある。どちらの例も、ホストOSが開始点となる。つまり、OSが物理ハードウェア上に直接インストールされている。ホストOSの上の層ではVMM（Virtual Machine Monitor：仮想マシンモニタ）が実行される。
VMMの役割は、VMを作成して管理し、VMにリソースを分配して、それらのVMが互いに分離された状態を保つことである。別の言い方をすれば、このシナリオにおけるVMMは「仮想化層」である。VMMの上の層には、実行中のゲストが存在する。Javaアプリケーションまたは.NETアプリケーションがこれに相当する。
以上の配置を示したのが図1である。ゲストはVMMとホストOSの両方を経由してハードウェアにアクセスする必要があるため、一般的にこのシナリオでは最適なパフォーマンスは得られない。
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| 図1●タイプ2形式のVMMのアーキテクチャ |
ITプロフェッショナルならば、図2に示したハイブリッド形式の仮想化の方がなじみ深いだろう。この形式では、ホストOSとVMMの両方が基本的にハードウェア上で直接実行される（ただし、ハードウェア・コンポーネントごとにアクセスのレベルはさまざまに異なる）。
一方、ゲストOSは仮想化層の上の層で実行される。より厳密な言い方をすれば、この構成でも、VMMはハードウェアにアクセスするために、ホストOSを経由する必要がある。しかし、ホストOSとVMMはどちらもカーネルモードで実行されるため、本質的にはCPUサイクルを互いに奪い合っている。
ホストでは、ホストコンテキストの中で必要になったときにCPUサイクルを取得し、次にVMMにサイクルを渡す。VMMサービスでは、さらにサイクルをゲストOSに提供する。このように、CPUサイクルが受け渡しされるのである。ハイブリッドモデルの方が高速になる理由は、タイプ2モデルのようにVMMが一般に「ユーザー」モードで実行されるのではなく、カーネルモードで実行されるからである。
ハイブリッド形式のVMMによるアプローチは、現在、マイクロソフトから提供されている2つの仮想化ソリューション、Virtual PC 2007とVirtualServer 2005 R2で採用されている。ハイブリッド形式のVMMはタイプ2形式のVMMよりもパフォーマンスが良いが、それでも、2台の別の物理マシンほどではない。
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| 図2●ハイブリッド形式のVMMのアーキテクチャ |
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3種類目の仮想化テクノロジとして現在利用できるのが、タイプ1のVMM、つまり「ハイパーバイザテクノロジ」である。
ハイパーバイザ（Hypervisor）とは、ハードウェアのすぐ上の層で、かつ、1つまたは複数のOSのすぐ下の層に常駐するソフトウェア層のことである。ハイパーバイザの主な目的は、パーティションと呼ばれる分離された実行環境を提供することである。
ゲストOSを含むVMは、このパーティションの中で実行される。各パーティションには、メモリー、CPUサイクル、デバイスなどの独自のハードウェア・リソース群が提供され、ハイパーバイザはこの基になるハードウェアへのアクセスの制御や調整を行う役割を担う。
タイプ1のVMMの単純な構造を図3に示す。VMM（ハイパーバイザ）は、地金（ベアメタル：基になるハードウェア）のすぐ上の層で実行され、いくつかのゲストOSがVMMの上の層で実行されている。
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| 図3●タイプ1形式のVMMのアーキテクチャ |
将来的に、ハイパーバイザをベースとする仮想化はパフォーマンスに関して特に大きな可能性を秘めており、Windows Server 2008でハイパーバイザをどのように実装するかについては、まもなく明らかになるだろう。ここでは、タイプ1のVMMのバリエーションである「モノリシック型」と「マイクロカーネル型」について、比較してみよう。
