Hyper-V とは
Azure Stack HCI のテクノロジの調査の手始めとして、Hyper-V によって提供される主要なコンピューティング仮想化機能を調べます。
Hyper-V とは
Hyper-V は、Microsoft によるハイパーバイザーの実装です。 Hyper-V により、1 台の "ホスト" コンピューターのリソースが、同じ物理ハードウェア上で実行される複数の仮想マシン (VM) に分散されることによって適用されます。 Hyper-V によって提供される VM ごとに分離された領域で、ホストの OS や他の VM から独立した独自のオペレーティング システム (OS) が実行されます。
Note
Hyper-V は、Windows Server および Azure Stack HCI 用のサーバーの役割として、Windows クライアント OS の 64 ビット バージョンでの機能として、および Microsoft Hyper-V Server という名前のスタンドアロン製品として、利用できます。 Hyper-V の各バージョンには似た機能が含まれており、このモジュールでは Windows Server 用の Hyper-V サーバーの役割に焦点を当てます。
Hyper-V のアーキテクチャ
Hyper-V サーバーの役割をインストールすると、"ハイパーバイザー" と呼ばれるソフトウェア レイヤーがインストール プロセスによって実装されます。 ハイパーバイザーにより、ホストの物理ハードウェアへのアクセスが制御されます。 インストール プロセスにより、すべてのハードウェア ドライバーがホスト オペレーティング システム ("親パーティション" とも呼ばれます) にのみインストールされます。 ホスト上で実行されるすべての VM は、仮想化されたハードウェアとだけ通信します。
次の図は、Hyper-V の高レベルのアーキテクチャを示したものです。 ハードウェア仮想化機能 (CPU レイヤーからハイパーバイザー レイヤーへの矢印で示されています) は Hyper-V ハイパーバイザーによって完全に制御され、ゲスト OS に公開されることはありません。
VM で実行される OS は、"ゲスト OS" と呼ばれます。 Hyper-V は、現行バージョンのすべての Windows Server とクライアント オペレーティング システムに対応します。 さらに、Hyper-V は CentOS、Red Hat Enterprise Linux、Debian、Oracle Linux、SUSE、Ubuntu、FreeBSD などの複数の Linux ディストリビューションに対応します。
入れ子になった仮想化の概要
Hyper-V の機能である入れ子になった仮想化を使用すると、ゲスト VM 内に Hyper-V をインストールして実行することができます。 入れ子になった仮想化を使用することで、ゲスト VM を Hyper-V ホストにすることができ、そこで他のゲスト VM をホストできます。 入れ子になった仮想化は、それを使用しないと物理ハードウェアを実行することが必要になる、仮想テストや開発の環境を実装する場合に便利です。 Contoso の Hyper-V 管理者であるあなたは、テスト環境を調査し、プライベート クラウドを実装することを計画しています。どちらの場合も、入れ子になった仮想化を利用することができます。
次の図は、入れ子になった仮想化が有効になっている Hyper-V を示したものです。 この機能を使用すると、ゲスト VM に独自のハイパーバイザーをインストールし、独自のゲスト VM を実行できます。
Hyper-V を使用する理由
Hyper-V により、個々の VM のホストから、複雑なソフトウェアによるインフラストラクチャ用のプラットフォームの提供まで、さまざまなシナリオがサポートされています。 以下の目的に Hyper-V を使用できます。
- サーバー インフラストラクチャを統合します。 Hyper-V を使用すると、複数の物理サーバーをより少数の強力なコンピューターに統合し、スペースとエネルギーの使用を最適化できます。
- 仮想開発環境またはテスト環境を提供します。 仮想化により、物理ハードウェアや分離されたネットワーク システムを購入したり維持したりすることなく、開発環境やテスト環境を複製したり復元したりできます。 仮想化された開発またはテスト環境を速やかに構成し、必要になったら運用システムに影響を与えずに復元できます。
- 仮想デスクトップ インフラストラクチャ (VDI) を確立します。 Hyper-V とリモート デスクトップ仮想化を組み合わせると、仮想デスクトップ インフラストラクチャ (VDI) を使用する一元化されたデスクトップ管理ソリューションが提供されます。 このシナリオは、セキュリティが強化された、アジャイルで個人用にカスタマイズされた仮想デスクトップまたは仮想デスクトップ プールを、ユーザーに提供するのに役立ちます。
- プライベート クラウド インフラストラクチャを実装します。 Hyper-V は、パブリック クラウド サービスと同じように機能する柔軟なオンデマンド サービスに対応しています。 Azure Stack HCI は、Hyper-V を記憶域スペース ダイレクトや SDN などの他のテクノロジと統合して仮想化されたワークロードをオンプレミスで実行することができる方法を示すよい例です。
Hyper-V の一般的な機能
Windows Server の新しいリリースと更新プログラムにより、さまざまなワークロードをサポートするための機能が Hyper-V に追加され、パフォーマンスが向上し、セキュリティが強化されます。 Hyper-V の一般的な機能は、次のようにグループ化することができます。
- 管理と接続。 Windows Admin Center、Hyper-V マネージャー、Windows PowerShell 用 Hyper-V モジュール、仮想マシン接続を使用して、Hyper-V 環境を管理できます。 これらのツールは、Hyper-V サーバーの役割を持つコンピューターにインストールすることも、リモート管理コンピューターにインストールすることもできます。
- 移植性。 VM を簡単に移動または配布できるように、Hyper-V には、ライブ マイグレーション、記憶域の移行、標準のインポートとエクスポート機能などの機能が用意されています。
Note
ライブ マイグレーションは、VM ワークロードの可用性を維持しながら、実行中の VM を Hyper-V ホスト間で移動できる Hyper-V の機能です。 ライブ マイグレーションの主な利点は柔軟性です。 たとえば、すべての VM をライブ マイグレーションするだけで、必要に応じて Hyper-V ホストを使用停止またはアップグレードすることができ、メンテナンス期間をスケジュールする必要はありません。
Note
記憶域の移行を使用すると、対応する VM が実行されている間に、ディスク、構成、チェックポイントなどの VM ファイルを移動できます。 これは、Hyper-V ホストでのディスク領域の問題を解決するのに役立ちます。 たとえば、別の Hyper-V クラスターに使用可能な記憶域がある場合、記憶域の移行を使用して、仮想化されたワークロードの可用性に影響を与えることなく、既存の VM ディスク ファイルをそこに転送できます。 VM ディスク ファイルを移動するもう 1 つの一般的な理由は、基になる物理記憶領域を更新することです。 また、1 つの物理記憶領域デバイスでの I/O 要求の増加によってパフォーマンスが低下したら、それに対応してデバイス間で VM ディスクを移動することもできます。
- ディザスター リカバリーとバックアップ。 Hyper-V でサポートされている Hyper-V レプリカを使用すると、他の物理的な場所に VM のコピーが作成されます。 必要に応じて、これらのコピーを使用して VM インスタンスを復元できます。 運用チェックポイントやボリューム シャドウ コピー サービス (VSS) のサポートなどの他の機能を使用すると、VM の状態のアプリケーション整合性バックアップが容易になります。
- セキュリティ:Hyper-V では、セキュア ブートやシールドされた VM などのセキュリティ機能がサポートされています。 セキュア ブートを使用すると、マルウェアからの保護のため、ブート プロセスの間にファイルのデジタル署名が検証されます。 シールドされた VM 内の仮想ディスクは、アクセスをセキュリティで保護するために暗号化され、VM は特定の保護されたホスト上でのみ実行できます。
- 最適化。 サポートされているすべてのゲスト オペレーティング システムについて、Hyper-V には Integration Services と呼ばれる一連のカスタマイズされたサービスとドライバーが含まれています。 これらの Integration Services には、時刻の同期、オペレーティング システムのシャットダウン、データ交換、ハートビート、バックアップ、ゲスト サービスが含まれています。 Windows Update を通して Integration Services の更新プログラムを取得できます。
Hyper-V のシステム要件
運用ワークロードを Hyper-V にデプロイする前に、必ず VM のサービス、リソース、容量の要件を計画し、慎重に評価してください。 Hyper-V ホストの基本的なハードウェア要件は次のとおりです。
- 第 2 レベルのアドレス変換 (SLAT) と VM モニター モードの拡張機能を備えた 6 4ビット プロセッサ。
- Intel Virtualization Technology (Intel VT) または AMD Virtualization (AMD-V) が有効になっている。
- ホストおよびゲスト VM 用に十分なメモリ。
- ハードウェアによるデータ実行防止 (DEP) が有効になっている (Intel XD ビット、AMD NX ビット)。
Note
システムで Hyper-V の要件が満たされていることを確認するには、Systeminfo.exe を実行します。 出力には、Hyper-V の要件が満たされているかどうかを示すセクションがあります。
ホストで VM を実行するために必要なハードウェア リソースの一覧を次に示します。
- プロセッサ。 実行する予定の VM をサポートするために十分な物理プロセッサ コアがホストにあることを確認します。
- メモリ。 実行する予定の VM の数をサポートするために十分なメモリが Hyper-V ホストにあることを確認します。
- ストレージ。 VM で使用される仮想ハード ディスクに十分な記憶域がホストにあることを確認します。 記憶域サブシステムには、記憶域に同時にアクセスする複数の VM をサポートするための高スループットも必要です。
- ネットワーク。 Hyper-V ホストでは、各 VM に十分なネットワーク容量を割り当てる必要があります。 場合によっては、専用のネットワーク アダプターをホストに割り当てる必要があります。
入れ子になった仮想化の要件
入れ子になった仮想化を有効にするには、以下の前提条件が満たされている必要があります。
- Hyper-V ホストとゲスト VM の両方で、Windows Server 2016 または Windows Server 2019 が実行されている必要があります。 この機能は、Azure Stack HCI でも使用できます。
- 物理ホスト コンピューターには、仮想マシン拡張機能 (VT-x) および Extended Page Tables (EPT) の機能を備えた Intel プロセッサが必要です。
Hyper-V サーバーの役割をインストールする
ローカルまたはリモートのホストに Hyper-V サーバーの役割をインストールするには、Windows Admin Center (WAC)、サーバー マネージャー、または Install-WindowsFeature Windows PowerShell コマンドレットを使用できます。