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公開：2024-05-11

ESXiとは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

ESXiとは

ESXiはVMware社が提供するベアメタル型のハイパーバイザーです。ハイパーバイザーとは物理サーバー上で複数の仮想マシンを動作させるための基盤ソフトウェアのことを指します。

ESXiは物理サーバーのハードウェアリソースを抽象化し、仮想マシンに対して必要なリソースを動的に割り当てます。これにより、単一の物理サーバー上で複数のオペレーティングシステムを同時に実行することが可能となります。

ESXiはvCenterと連携することで、複数のESXiホストを一元管理することができます。vCenterを使用することで、仮想マシンの作成、移動、削除などの管理作業を効率的に行うことが可能です。

ESXiはエンタープライズ環境での仮想化基盤として広く採用されています。高い信頼性、パフォーマンス、セキュリティを提供し、データセンターの効率的な運用を実現します。

ESXiは無償版のESXi Freeと、有償版のESXi Enterpriseが提供されています。ESXi Enterpriseではより高度な機能やサポートが提供されます。

ESXiの仮想化アーキテクチャ

ESXiの仮想化アーキテクチャに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• ESXiのハイパーバイザーアーキテクチャ
• ESXiにおけるメモリ管理の仕組み
• ESXiのストレージ仮想化技術

ESXiのハイパーバイザーアーキテクチャ

ESXiはベアメタル型のハイパーバイザーであり、物理サーバー上に直接インストールされます。ハードウェアとオペレーティングシステムの間に位置し、仮想マシンのリソース管理を行います。

ESXiのハイパーバイザーは仮想マシンモニター(VMM)と呼ばれる機能を持ち、仮想マシンのCPU、メモリ、I/Oなどのリソースを制御します。また、仮想マシン間の障害分離性を確保し、セキュリティを高めます。

ESXiのハイパーバイザーはシン・ハイパーバイザーと呼ばれる設計を採用しています。これにより、オーバーヘッドが少なく、高いパフォーマンスを実現しています。

ESXiにおけるメモリ管理の仕組み

ESXiは仮想マシンに割り当てられたメモリを効率的に管理するための技術を備えています。メモリの過剰割り当て(オーバーコミット)を行うことで、物理メモリ以上の仮想メモリを仮想マシンに割り当てることができます。

ESXiは透過的ページ共有(TPS)と呼ばれる技術を使用しています。これにより、複数の仮想マシン間で同一のメモリページを共有することで、メモリ使用量を削減します。

また、ESXiはバルーニング技術を用いて、仮想マシンのメモリ使用量を動的に調整します。未使用のメモリを他の仮想マシンに再割り当てすることで、メモリリソースの有効活用を図ります。

ESXiのストレージ仮想化技術

ESXiはストレージ仮想化技術を提供し、物理ストレージリソースを抽象化します。これにより、複数の物理ストレージデバイスを仮想マシンに対して透過的に提供することができます。

ESXiはVMFS(Virtual Machine File System)と呼ばれるクラスタファイルシステムを使用しています。VMFSは複数のESXiホストからの同時アクセスを可能にし、仮想マシンの高可用性を実現します。

また、ESXiはストレージのシンプロビジョニングとシックプロビジョニングをサポートしています。シンプロビジョニングでは仮想ディスクの容量を動的に拡張できるため、ストレージ容量の効率的な利用が可能です。

ESXiの高可用性とフォールトトレランス

ESXiの高可用性とフォールトトレランスに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• ESXiのHigh Availability(HA)機能
• ESXiのFault Tolerance(FT)機能
• ESXiのvMotion技術による可用性向上

ESXiのHigh Availability(HA)機能

ESXiのHigh Availability(HA)機能は物理サーバーやESXiホストの障害発生時に、自動的に仮想マシンを別のESXiホストに再起動することで、仮想マシンの可用性を確保します。HAクラスタを構成することで、複数のESXiホスト間で仮想マシンの可用性を高めることができます。

HAクラスタではマスターホストがクラスタ内のESXiホストを監視し、障害を検出します。障害発生時には仮想マシンをクラスタ内の他のESXiホストに自動的にフェイルオーバーし、仮想マシンの稼働を継続します。

ESXiのHA機能は仮想マシンの可用性を向上させ、計画外のダウンタイムを最小限に抑えることができます。ビジネスクリティカルなアプリケーションを仮想化環境で運用する際に重要な役割を果たします。

ESXiのFault Tolerance(FT)機能

ESXiのFault Tolerance(FT)機能は仮想マシンのリアルタイムな複製を作成し、プライマリとセカンダリの2つの仮想マシンを同時に実行することで、仮想マシンの可用性をさらに高めます。プライマリ仮想マシンに障害が発生した場合、瞬時にセカンダリ仮想マシンに切り替わることで、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。

FT機能ではプライマリ仮想マシンとセカンダリ仮想マシンが同期して動作し、CPU、メモリ、ネットワーク、ディスクの状態が常に同一に保たれます。これにより、プライマリ仮想マシンに障害が発生しても、セカンダリ仮想マシンがシームレスに引き継ぐことができます。

ESXiのFT機能はミッションクリティカルなアプリケーションや、ダウンタイムが許容されない環境において有効です。ただし、FT機能を使用するためには専用のハードウェアが必要であり、リソース消費が大きくなるという特性があります。

ESXiのvMotion技術による可用性向上

ESXiのvMotion技術は稼働中の仮想マシンを停止することなく、別のESXiホストに移行することができます。これにより、計画的なメンテナンスやハードウェアの更新を行う際に、仮想マシンのダウンタイムを最小限に抑えることが可能です。

vMotionを使用することで、仮想マシンのライブマイグレーションを実現できます。移行元のESXiホストから移行先のESXiホストへ、仮想マシンのメモリ状態とアクティブなネットワーク接続を転送することで、シームレスな移行が行われます。

vMotionはESXiの可用性を向上させるだけでなく、負荷分散やリソースの最適化にも活用できます。仮想マシンのリソース使用率に基づいて、自動的に仮想マシンを適切なESXiホストに移行することで、パフォーマンスの向上や効率的なリソース利用が可能となります。

ESXiのセキュリティ機能

ESXiのセキュリティ機能に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• ESXiのSecure Boot機能
• ESXiのVirtual Machine Encryption
• ESXiのRole-Based Access Control(RBAC)

ESXiのSecure Boot機能

ESXiのSecure Boot機能はESXiホストの起動プロセスの完全性を確保するためのセキュリティ機能です。Secure Bootを有効にすることで、承認されたソフトウェアのみがESXiホスト上で実行されるようになります。

Secure BootではESXiホストのブートローダーとカーネルに対してデジタル署名が行われます。起動時に、これらの署名が検証され、改ざんされていないことが確認されます。これにより、悪意のあるソフトウェアやルートキットなどの脅威から保護することができます。

ESXiのSecure Boot機能はUEFIセキュアブートと連携して動作します。ハードウェアレベルでのセキュリティを強化し、ESXiホストの完全性を確保します。セキュリティ要件の高い環境において、Secure Bootは重要な役割を果たします。

ESXiのVirtual Machine Encryption

ESXiのVirtual Machine Encryption機能は仮想マシンのデータを暗号化することで、データの機密性を確保します。仮想マシンのディスク、スナップショット、メモリ状態などを暗号化することで、不正アクセスや情報漏洩のリスクを軽減できます。

Virtual Machine EncryptionではvCenter Serverが鍵管理サーバー(KMS)と連携して暗号化キーを管理します。暗号化キーは仮想マシンごとに一意に生成され、安全に保管されます。仮想マシンの起動時に、暗号化キーを使用してデータが復号化されます。

ESXiのVirtual Machine Encryptionはコンプライアンス要件を満たすために重要な機能です。規制対象のデータを扱う環境や、セキュリティ要件の高い業界において、データ暗号化は必須の対策となっています。

ESXiのRole-Based Access Control(RBAC)

ESXiのRole-Based Access Control(RBAC)はユーザーのアクセス権限を細かく制御するためのセキュリティ機能です。RBACを使用することで、ユーザーの役割に基づいて、vCenterやESXiホストに対するアクセス権限を設定できます。

RBACでは事前定義されたロールや、カスタムロールを作成することができます。各ロールには特定の権限が割り当てられ、ユーザーはそのロールに基づいてアクセス制御されます。これにより、ユーザーの操作範囲を最小限に抑え、不正な操作や設定変更を防ぐことができます。

ESXiのRBACは複数のユーザーが関わる環境において、セキュリティと運用管理の効率化を実現します。適切なアクセス制御を行うことで、ヒューマンエラーや内部脅威のリスクを軽減し、安全な仮想化環境を維持することができます。

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