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特集記事 Windows Server 2012 Hyper-Vのインパクト―大幅な進化を遂げたサーバ仮想化プラットフォーム―

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2012年9月にリリースされたマイクロソフト社のサーバOS、Windows Server 2012において特に大きな進化を遂げたのが、同OSに標準搭載されるサーバ仮想化プラットフォーム「Windows Server 2012 Hyper-V」です。第3世代(注1)となる新しいHyper-Vは、スケーラビリティやパフォーマンス、運用管理性、セキュリティが強化され、多くの企業で急務となっている仮想化統合や、その先のプライベートクラウド構築の基盤となる性能・機能を備えています。今回は、Windows Server 2012へのバージョンアップのタイミングでHyper-Vの導入・活用を検討している企業に向けて、主な特徴と機能概要を説明します。また後半では、Hyper-Vの導入効果を最大化していくことのできるサーバ・ハードウェアとして、FUJITSU Server PRIMERGYのアドバンテージを紹介します。

(注1) マイクロソフト社は現行のHyper-Vをバージョン3.0とは位置づけておらず、正式名称の「Windows Server 2012 Hyper-V」を用いています。本文では便宜上、第3世代Hyper-Vと略記します。

仮想化統合のカギを握るサーバ仮想化プラットフォーム

2012年9月、マイクロソフト社のサーバ向けOS「Windows Server 2012」が正式リリースされました。まずは、Windows Server 2012がどのような特徴や新機能を備えているのか、主要なポイントを説明します。

業務拡張のたびに社内の各部門で増加していった大量のサーバ群を、1台ないしは複数台のサーバに集約・統合する「仮想化統合」。近年では大企業のみならず、多数の中堅・中小企業で実践し、ITコスト削減や運用の効率化、テスト環境の迅速な立ち上げなど、さまざまな面で大きな成果を上げています。

この仮想化統合をスムーズに実践するにあたってカギを握るのがサーバ仮想化プラットフォームであり、選んだ製品に備わる性能・機能によって、得られる結果が大きく変わってくることになります。現在、主要製品として、ソフトウェア仮想化技術のパイオニア的存在として高いシェアを誇る「VMware」をはじめ、Linuxカーネルに標準搭載される「KVM(Kernel-based Virtual Machine)」、そしてマイクロソフト社の「Hyper-V」といった製品が市場でしのぎを削っています。それぞれの製品に独自の特徴、長所・短所があり、スケーラビリティやパフォーマンス、ライセンス体系と平均的な導入・運用コストなどに違いが見られます。

これら主要製品の中でも、2008年に最初のバージョンがリリースされたHyper-Vは後発製品に位置づけられますが、バージョンアップで着実に進化を遂げ、Windows Server OSのWindowsサーバソリューションとの親和性の高さにより大きく伸ばした市場シェアとともに、企業ユーザーからの評価・注目も急速に高まっています。

第3世代Hyper-Vの主要な新機能/機能強化点

現行のHyper-Vは、初登場時から数えて第3世代にあたります。まず、Hyper-Vの基本的な特徴とこれまでの進化の過程を簡単に振り返った後、現行のHyper-Vに備わる主要な新機能/機能強化点について見ていきます。

Hyper-V 1.0(2008年6月)

Hyper-Vの最初のバージョンは、2008年4月に日本国内でリリースされたWindows Server 2008 x64 Edition(64ビット版)の追加機能として同年6月に公開されました。リリース当時、ホストOSを必要としないハイパーバイザ方式を採用しながらも、Windows Server 2008標準の機能として提供するというマイクロソフト社ならではのアプローチが注目を集めました。ただし、論理コアの最大サポート数が24コアであったり、稼働中のアプリケーションを停止させることなく仮想マシン(VM)を別のサーバに移動できるライブマイグレーション機能をサポートしていなかったりと(一時的なダウンタイムは発生するも、業務は継続するクイック・マイグレーション機能は提供)、サーバ仮想化プラットフォームとしての性能・機能はごく基本的なレベルにとどまるものでした。

Hyper-V 2.0(2009年10月)

Hyper-V 2.0は、2009年10月のWindows Server 2008 R2リリース時から標準で備わる機能として登場しました。同バージョンでは、Hyper-V 1.0で不足が指摘された性能・機能の強化が図られています。主だったものでは、論理CPUコア数の最大64コア・サポートやギガビットEthernetのジャンボフレーム対応、ライブマイグレーション機能、仮想マシンのメモリを動的に配分するダイナミックメモリ機能、仮想のストレージリソースを実行中のVMに追加/削除できるホットプラグ機能などです。

第3世代Hyper-V(2012年9月)

そして2012年9月、サーバOS「Windows Server 2012」に備わる目玉機能として「Windows Server 2012 Hyper-V」がリリースされました。第3世代Hyper-Vの新機能・機能強化点は非常に多岐にわたり、以下の4つの観点で強化を図り、大きな進化を遂げています。

  1. (1)スケーラビリティの向上
  2. (2)パフォーマンスの向上
  3. (3)セキュリティの強化
  4. (4)運用管理性と可用性の向上

(1)スケーラビリティの向上

仮想化統合の実行に最も大きく影響するのがサーバ仮想化プラットフォームのスケーラビリティです。Hyper-Vの場合、バージョン2.0までは他社製品に比べてスケーラビリティが不足し、サーバの仮想化集約率などで差を付けられていました。そうした企業ユーザーの懸念を払拭すべく、第3世代Hyper-Vではスケーラビリティの向上につながる強化・改善が多数施されました。

具体的には、Hyper-Vで構築されたホスト環境は、最大で320の論理CPU、4TBの物理メモリをサポートして1024ものVMを稼働することができ、各VMは、それぞれ最大で64の仮想CPU、1TBの仮想メモリ、64TBの仮想ディスクを割り当てることが可能になっています。なお、仮想ディスクのフォーマットについては従来のVHDフォーマットに加えて、より大容量な記憶領域と不慮のデータ破損から仮想マシンを保護するVHDXフォーマットが新たに採用されています。

Windows Server 2012 Hyper-V」と従来バージョンとの比較表

(2)パフォーマンスの向上

パフォーマンスも、スケーラビリティと同様、サーバ仮想化プラットフォーム選定の重要なファクターとなります。パフォーマンス向上につながる強化点としてはまず、Hyper-VのVM上でマルチプロセッサ・システムのアーキテクチャであるNUMA(Non-Uniform Memory Access)ノードに対応したことが挙げられます。これにより、基幹のデータベースなどを稼働するために豊富なITリソースを割り当てたVM構成においても、大規模なマルチプロセッサ・システムに本来備わる高いパフォーマンスを発揮できるようになっています。

また、Hyper-Vのストレージ領域スタックで、オフロード・データ転送(ODX)がサポートされました。これによって第3世代のHyper-V環境ではストレージのデータ転送処理のオーバーヘッドに影響されることなく、CPUをアプリケーションの処理に集中させることが可能になりました。
さらに、SR-IOV(Single Root I/O Virtualization)により、仮想スイッチの処理を物理NIC にオフロードすることで、仮想スイッチ処理によるCPU使用を低減します。本機能は、他のHypervisorとは違い、ライブマイグレーション等のHyper-Vの機能を制限することなく利用できます。

(3)セキュリティの向上

仮想化技術とクラウド・コンピューティング技術を用いたシステムの大きな特徴の1つに「マルチテナンシー」があります。同一のリソースを複数の組織や部門で共有する場合、それぞれが完全に分離されている必要があります。「マルチテナンシー」は、ハードウェア・リソースやデータベース、業務アプリケーションのビジネスロジックなどを共有の基盤とし、組織や部門といった単位で仕切られた各グループに対して、独立した個別のサービスのかたちでアクセスを提供できるようにすることです。

Windows Server 2012では、新たに「Hyper-V ネットワーク仮想化」を実装することで、物理ネットワークを共有しながら複数組織や部門のネットワークアクセスを分離し、「動的なマルチテナント・インフラストラクチャ」を実現しています。VMアクセス制御の柔軟性を高めるのと同時に、セキュリティの大幅な強化も図っています。具体的には、ユーザーからのアクセスを任意のノードのVMに制限しながら、ネットワークおよびストレージ・トラフィックを分離するといったセキュアな構成が取れるようになります。また、VMを物理ネットワークに接続するレイヤ2仮想ネットワーク・スイッチに対してもセキュリティ向上が行われています。

(4)運用管理性と可用性の向上

上述のHyper-V ネットワーク仮想化によって、IPアドレスに関係なく、VMをクラウド環境上にも柔軟に配置できるようになりました。また、Hyper-V 2.0で追加されたライブマイグレーション機能が拡張され、クラスタ構成でない環境でもライブマイグレーションができるようになりました。長時間のダウンタイムを回避してVMを移行できるほか、クラスタ環境など外部を含めた複数のVMストレージ領域を制限なく移動できるなど、VM管理の柔軟性および可用性の向上が図られています。さらに、Windows Server 2012ではスケールアウト構成でクラスター化したファイルサーバがサポートされますが、ファイルサーバとしての使い方だけでなく、共有フォルダへ仮想マシンのVHDを格納し、Windows Server 2012のHyper-Vホストから利用できるようになりました。この場合、Hyper-Vホストの接続先ノードがフェールオーバーで切り替わっても、仮想マシンを停止せずに接続先を切替えることができ、業務継続性と負荷分散において利便性が向上されています。

注目する新機能としては、「Hyper-Vレプリカ」があります。
これは、システムの災害対策や事業継続を想定し、あるサーバ上のVMを別のサーバ上にレプリケート(複製)するための機能で、ストレージや他のバックアップ管理ソフトウェアに備わるレプリケート機能を必要とせずに、プライマリサイトとLAN/WAN上のバックアップサイト間のレプリケーションを手軽に実現できるようになりました。

また、仮想スイッチに対するQoS機能が提供され、ネットワークの管理性が向上しています。

技術紹介PDF Windows Server 2012 仮想スイッチポートに対するQoSの効果 (721KB / A4・6ページ)

Hyper-V レプリカを用いた、LAN/WAN上の複数のシステムからリモート・サイトへのVMレプリケーション

第3世代Hyper-Vの新機能・機能強化点は非常に多岐にわたるため、すべてを紹介することができませんが、上記が主だったところとなります。なお、第3世代Hyper-V自体に備わる機能ではありませんが、Windows Server 2012で新たにサポートされた「NIC(ネットワーク・インタフェース・カード)チーミング」による負荷分散型のフェールオーバ機能や、クライアントOSに対しても仮想化機能を提供していることで、Windows標準仮想化環境としての位置づけを強固なものとしました。

Hyper-V稼働ハードウェアとしてのPCサーバ選定の観点とPCサーバ「PRIMERGY」のアドバンテージ

前章で解説した、第3世代Hyper-Vに備わる主要な新機能/強化点を踏まえて、ここでは、Hyper-Vのスケーラビリティやパフォーマンスを最大限に引き出しうるPCサーバについて考察します。製品選びでの重要な観点としては、大きく以下の3点があり、いずれにも高いレベルで応えることのできるPCサーバ製品として、FUJITSU Server PRIMERGYを紹介します。

  1. (1)仮想化環境の安定連続稼働を支える高いRAS性能
  2. (2)ノウハウが凝縮された「Hyper-V設定済み」での提供
  3. (3)仮想化環境導入・構築を支援する支援体制

(1)仮想化環境の安定連続稼働を支える高いRAS性能

社内に散在する物理サーバ群を集約・統合して多数のVMを立ち上げ、安定的に連続稼働させるにあたって、そのハードウェア基盤には、RAS性能(信頼性、可用性、スケーラビリティ)が高いレベルで求められます。
PRIMERGYは、メインフレームの開発・提供で培った厳格な品質管理体制の下で製造され、24時間・365日の連続稼働が前提のミッションクリティカルな環境においても豊富な導入実績を有しており、現在から将来にわたって組織の仮想化/クラウドベースのITインフラを確実に支えるRAS性能を備えています。

(2)ノウハウが凝縮された「Hyper-V設定済み」での提供

ITスタッフの人数が潤沢とは言えない中堅・中小企業においても仮想化サーバをスムーズに導入していただくため、PRIMERGYにHyper-Vをあらかじめ設定して提供しています。
Windows Server 2012 Standardの場合は、Hyper-V設定の有無を選択でき、機能強化されたHyper-Vも工場出荷時に設定済みの状態で提供します。

(3)仮想化環境導入・構築を支援する支援体制

検討時のシステムのサイジングや設計、構築作業といった仮想化環境の導入・構築プロセスでは、従来の物理サーバ環境とは異なるスキルやノウハウが必要になります。富士通は、2008年5月にHyper-Vを用いた仮想化環境の導入を支援する「富士通 Hyper-V 仮想化センター」を設立し、グループ企業ならびにパートナー企業各社のSE・営業を対象に、Hyper-Vによる仮想化システムの導入検討、設計、構築フェーズにおける技術支援を実施しています。

製品版がリリースされてからまだ日の浅いWindows Server 2012 Hyper-Vを適切に利用するためには、同仮想化センターを中心とした各種の技術支援に加えて、詳細な技術情報、運用管理ガイドなど、PCサーバ・ベンダーが提供するナレッジベースも欠かせません。富士通ではマイクロソフト社との緊密な協業の下、Windows Server 2012/Hyper-Vの製品版リリースよりも以前から、PRIMERGY上での動作検証を実施し、ユーザー企業がPRIMERGYで仮想化環境を安心して構築・運用にあたれるような製品・技術サポート体制の整備に努めてきました。蓄積された技術情報やノウハウ、サポート情報は、PRIMERGYのHyper-V情報ページで公開しています。

技術紹介PRIMERGYの「Hyper-Vによる仮想化」情報ページ

Windows Server 2012のポテンシャルを最大化するPCサーバ「PRIMERGY」一覧

市場・顧客のニーズが目まぐるしく変化する中、今後、タイム・ツー・マーケットなビジネス市場投入を要求される局面がいっそう増えていきます。そうした俊敏な経営をITで支える情報システム部門においては、業種や規模を問わず、仮想化統合やその先のプライベートクラウドの導入を見据えて、セキュアで信頼性の高い仮想インフラの構築は、待ったなしのミッションとなりつつあります。こうした課題に対して、Hyper-Vソリューションのプラットフォームとして、PRIMERGYがベストな選択になると確信しています。

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