KVM(Kernel-based Virtual Machine)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

KVM(Kernel-based Virtual Machine)とは
KVMの特徴と利点
KVMのパフォーマンスと拡張性
KVMのセキュリティ機能
KVMの管理ツールとエコシステム
KVMとハイパーバイザーの違い
KVMとType-1ハイパーバイザーの違い
KVMとType-2ハイパーバイザーの違い
KVMとハイパーバイザーの使い分け
KVMの導入と運用
KVMの導入手順とシステム要件
KVMの運用管理とベストプラクティス
参考サイト

KVM(Kernel-based Virtual Machine)とは

KVM(Kernel-based Virtual Machine)は、Linuxカーネルに統合された仮想化技術の一つです。KVMを使用することで、単一のサーバー上で複数の仮想マシンを実行することができます。

KVMは、Intel VT-xやAMD-Vなどのハードウェア仮想化支援機能を活用しています。これにより、ゲストOSを高速かつ効率的に実行することが可能となっています。

KVMは、QEMUエミュレーターと連携して動作します。QEMUは、ゲストOSのハードウェアをエミュレートする役割を担っています。これにより、様々なゲストOSをサポートすることができます。

KVMは、オープンソースソフトウェアとして提供されています。これにより、コストを抑えながら仮想化環境を構築することが可能です。また、コミュニティによる活発な開発が行われているため、継続的な機能拡張や改善が期待できます。

KVMは、クラウドコンピューティングの基盤技術としても広く利用されています。OpenStackやCloudStackなどのオープンソースのクラウド管理プラットフォームと連携することで、スケーラブルかつ柔軟な仮想化基盤を構築することができます。

KVMの特徴と利点

KVMの特徴と利点に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

KVMのパフォーマンスと拡張性
KVMのセキュリティ機能
KVMの管理ツールとエコシステム

KVMのパフォーマンスと拡張性

KVMは、ハードウェア仮想化支援機能を活用することで、ネイティブに近いパフォーマンスを実現しています。ゲストOSは、ホストのCPUリソースを直接利用できるため、オーバーヘッドが少なく、高速な実行が可能です。

KVMは、スケーラビリティにも優れています。単一のホスト上で多数の仮想マシンを実行できるだけでなく、複数のホストを連携させることで、大規模な仮想化環境を構築することができます。これにより、ビジネスの成長に合わせて柔軟にリソースを拡張することが可能です。

また、KVMは、ライブマイグレーション機能をサポートしています。稼働中の仮想マシンを停止することなく、別のホストに移動させることができます。これにより、メンテナンス時のダウンタイムを最小限に抑えることが可能となります。

KVMのセキュリティ機能

KVMは、セキュリティの観点からも優れた機能を提供しています。仮想マシン間の分離が適切に行われるため、あるゲストOSの問題が他のゲストOSに影響を与えることはありません。

また、KVMは、SELinuxやAppArmorなどのセキュリティ拡張機能と連携することができます。これにより、よりきめ細かなアクセス制御やセキュリティポリシーの適用が可能となります。

さらに、KVMは、仮想マシンの暗号化機能もサポートしています。ゲストOSのディスクを暗号化することで、データの機密性を確保することができます。これは、コンプライアンス要件を満たす上でも重要な機能の一つです。

KVMの管理ツールとエコシステム

KVMは、様々な管理ツールやフレームワークと連携することができます。virshやvirt-managerなどのコマンドラインツールを使用して、仮想マシンの作成、設定、管理を行うことができます。

また、WebベースのGUIツールであるoVirtやWebvirtなどを使用することで、直感的なインターフェースで仮想化環境を管理することも可能です。これらのツールは、複数のKVMホストを一元的に管理するための機能も提供しています。

KVMは、オープンソースコミュニティによって活発に開発が行われています。これにより、新しい機能やツールが継続的に追加されており、エコシステムが拡大し続けています。また、他のオープンソースプロジェクトとの連携も進んでおり、柔軟性の高い仮想化環境の構築が可能となっています。

KVMとハイパーバイザーの違い

KVMとハイパーバイザーに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

KVMとType-1ハイパーバイザーの違い
KVMとType-2ハイパーバイザーの違い
KVMとハイパーバイザーの使い分け

KVMとType-1ハイパーバイザーの違い

KVMは、LinuxカーネルにKVMモジュールを追加することで仮想化機能を実現するアプローチを取っています。一方、Type-1ハイパーバイザーは、ベアメタル上で直接動作する独立したソフトウェア層です。

Type-1ハイパーバイザーは、ハードウェアを直接制御するため、一般的にKVMよりも高いパフォーマンスを実現できると言われています。しかし、KVMもハードウェア仮想化支援機能を活用することで、Type-1ハイパーバイザーに匹敵する性能を発揮することができます。

また、Type-1ハイパーバイザーは、専用のオペレーティングシステムを必要とするため、導入と管理がやや複雑になる傾向があります。一方、KVMはLinuxカーネルの一部として動作するため、Linuxの豊富なツールやエコシステムを活用できる点が利点と言えます。

KVMとType-2ハイパーバイザーの違い

Type-2ハイパーバイザーは、ホストオペレーティングシステム上で動作するソフトウェアです。代表的な例として、VirtualBoxやVMware Workstationなどが挙げられます。これらは、ホストOSの上で仮想マシンを実行するためのソフトウェア層として機能します。

KVMは、LinuxカーネルにKVMモジュールを追加することで仮想化機能を実現するため、Type-2ハイパーバイザーとは異なるアプローチを取っています。KVMは、ハードウェアに近い層で動作するため、Type-2ハイパーバイザーよりも高いパフォーマンスを実現できる傾向があります。

また、Type-2ハイパーバイザーは、ホストOSの影響を受けやすいため、セキュリティや安定性の面でKVMよりも弱点を抱えている可能性があります。KVMは、Linuxカーネルの一部として動作するため、セキュリティパッチの適用やカーネルのアップデートによって、より堅牢な仮想化環境を実現できます。

KVMとハイパーバイザーの使い分け

KVMとハイパーバイザーの使い分けは、用途や要件によって異なります。大規模なデータセンターやクラウド環境では、Type-1ハイパーバイザーが選択されることが多いでしょう。これは、Type-1ハイパーバイザーの高いパフォーマンスと拡張性が求められるためです。

一方、中小規模の仮想化環境やLinuxベースのシステムでは、KVMが適している場合があります。KVMは、Linuxカーネルの一部として動作するため、Linuxの豊富なツールやエコシステムを活用できます。また、オープンソースソフトウェアとして提供されているため、コストを抑えながら仮想化環境を構築できる点も魅力です。

ただし、KVMとハイパーバイザーの境界は徐々に曖昧になりつつあります。KVMは、大規模な仮想化環境でも十分に活用できる性能と拡張性を備えています。また、Type-1ハイパーバイザーも、オープンソース化が進み、コストや柔軟性の面でKVMに近づいてきています。最終的には、システムの要件や運用方針に基づいて、適切な仮想化技術を選択することが重要です。

KVMの導入と運用

KVMの導入と運用に関して、以下2つを簡単に解説していきます。

KVMの導入手順とシステム要件
KVMの運用管理とベストプラクティス

KVMの導入手順とシステム要件

KVMを導入するには、まずシステムがハードウェア仮想化支援機能(Intel VT-xまたはAMD-V)に対応していることを確認する必要があります。また、十分なCPU、メモリ、ストレージリソースを備えたサーバーが必要です。

KVMの導入手順は、使用するLinuxディストリビューションによって若干異なりますが、一般的な流れは以下の通りです。まず、カーネルにKVMモジュールを組み込み、必要なパッケージ(qemu-kvmなど)をインストールします。次に、仮想ネットワークの設定を行い、仮想マシンの作成と設定を行います。仮想マシンの作成には、virt-installコマンドやvirt-managerなどのツールを使用します。

システム要件は、仮想マシンの数や規模によって異なりますが、一般的には、仮想マシン1台あたり2GB以上のメモリと2コア以上のCPUを割り当てることが推奨されています。また、仮想マシンのディスクイメージを格納するための十分なストレージ容量も必要です。

KVMの運用管理とベストプラクティス

KVMの運用管理では、仮想マシンのパフォーマンス監視、リソース割り当ての最適化、セキュリティパッチの適用などが重要なタスクとなります。また、仮想マシンのバックアップと復元、スナップショットの管理、ライブマイグレーションなども運用上の重要な作業です。

KVMの運用管理におけるベストプラクティスとしては、以下のような点が挙げられます。まず、仮想マシンのリソース割り当ては、実際の負荷に基づいて適切に行うことが重要です。過剰なリソース割り当ては、リソースの浪費につながります。また、仮想マシンのパフォーマンスを定期的に監視し、ボトルネックを特定して対処することが必要です。

セキュリティの観点からは、ホストOSとゲストOSの両方に対して、定期的にセキュリティパッチを適用することが重要です。また、仮想マシンごとに適切なネットワーク分離を行い、不要なサービスを無効化するなどの対策も必要です。さらに、仮想マシンのバックアップと復元テストを定期的に実施し、障害発生時に備えることも運用管理上の重要なタスクと言えます。