仮想環境とは？種類や導入するメリット・デメリットを詳しく解説【2024年最新版】

システムに対するコスト削減や効果的な運用を図るため、ストレージやメモリ、ネットワークといったリソースを効率的に活用できる仮想環境を導入する企業が増えています。一方で、その存在は知りつつも、しくみやメリットなどが今一つ分かっておらず、導入に踏み切れないという方もいらっしゃるのではないでしょうか。
そこでこの記事では、営業・バックオフィスなど、さまざまな分野の発注先を比較検討できる「アイミツ」が、仮想環境の概要やその種類に触れながら、導入のメリット・デメリットなどについて詳しく解説します。

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仮想環境とは、サーバーやパソコンといったコンピュータ内に、ソフトウェアを用いて仮想的に構築された環境を指します。そのための技術は仮想化と呼ばれ、ストレージやメモリ、CPUなどの物理的なコンピュータリソースに加え、ネットワークも仮想化によって論理的に分割・管理し、仮想環境を構築することが可能です。
これにより、例えば1台のコンピュータ内に複数のコンピュータ（仮想マシン）が存在するかのように利用できるのが大きな特徴。物理的なハードウェアを用意する必要がないため、コストの削減に繋がるほか、各リソースの効率的な活用も実現できます。

仮想環境にはいくつかの種類があり、そのうちの1つが上述した仮想マシンです。以下より、仮想マシンを始めとする仮想環境の種類について順に解説します。

仮想マシンは、その用途や目的によって、さらにハイパーバイザ型・ホスト型・コンテナ型の3種類に大別されます。以下より、それぞれについて解説します。

ハイパーバイザ型は、物理的なコンピュータに仮想化ソフトウェアを直接インストールし、仮想マシンを構築するタイプで、現在主流となっています。次項で触れるホストOSを介さず、直接コンピュータを制御できるため、仮想マシンの処理速度低下を抑えられるほか、コンピュータリソースをより効率良く活用することが可能です。なお、ハイパーバイザ型の仮想化ソフトウェアには、「Linux KVM」「Red Hat Enterprise Virtualization」「Microsoft Hyper-V」などがあります。

ホスト型は、物理的なコンピュータにセットアップされたWindows・macOS・LinuxといったOS（ホストOS）を土台とし、その上に仮想化ソフトウェアをインストールすることによって、仮想マシンを構築するタイプです。すでに利用しているパソコンやサーバーが活用できるため、手軽に仮想マシンの構築が可能ですが、ホストOSを介して動作するため、リソースの消費が大きいという面があります。なお、ホスト型の仮想化ソフトウェアは、「Oracle VM Virtualbox」「VMware Fusion」「VMware Workstation Player」などです。

コンテナ型は、ホスト型・ハイパーバイザ型とは異なる概念で、ユーザー空間（さまざまなアプリケーションやソフトウェアを実行する領域）を分割し、それぞれを仮想マシンとして利用できるタイプです。ホストOS上に、コンテナエンジンと呼ばれる仮想化ソフトウェアをインストールすることによって、環境を構築します。ホスト型やハイパーバイザ型では、それぞれの仮想マシンに改めてOS（ゲストOS）をインストールする必要がありますが、コンテナ型では、仮想化した環境が1つのプロセスとして認識されるため、ゲストOSという概念はありません。そのため、リソース利用の効率性とパフォーマンスの向上が期待できます。代表的なコンテナエンジンには、「Docker」などがあります。

仮想ネットワークは、ルーターやスイッチなどのネットワーク機器を仮想化し、物理的なネットワーク構成とは別に、論理的なネットワークを構築するものです。
例えば、ネットワークを分割する必要が生じた際などに、現状の物理的な配置はそのままで、ルーターやスイッチなどのネットワーク機器を実際に用意する必要もなく、仮想ネットワークによってそれを実現できます。
仮想ネットワークの代表例に、VLAN（Virtual Local Area Network）があります。VLANによって、1つの物理的なスイッチ上に複数の仮想スイッチを構築し、そこに接続されたパソコンやサーバーなどをそれぞれ独立した異なる論理ネットワーク上に配置することが可能です。

仮想ストレージは、物理的な複数のストレージを抽象化し、仮想的に統合することで、1つのストレージであるかのように利用できるものです。仮想ストレージにより、物理的に分割されているストレージを一元管理し、効率的に活用できます。必要に応じて、一部のみ分割して別のストレージにしたり、それを戻したりなど、柔軟に運用することも可能です。また、保存されるデータ量の増加に合わせ物理的なストレージを追加し、ストレージ領域を拡張することも容易に実現できます。

仮想メモリは、物理的なメモリ（メインメモリ）が容量不足に陥らないよう、ハードディスク上に作成された、データ退避のための一時的な専用領域です。
コンピュータ上でソフトウェアが稼働する際には、メインメモリ上にさまざまなデータやプログラムが展開されていますが、それらがメインメモリの容量を超えるような状況が発生した場合、使用していないデータやプログラムを一時的にメインメモリから仮想メモリに退避させます。これにより、メインメモリの容量不足によってソフトウェアが停止したり、動作の遅延を引き起こしたりする事態を防いでいるのです。

物理的なリソースを有効活用できる仮想環境には、さまざまなメリットが存在します。以下より、仮想環境における主なメリットについて順に解説します。

仮想環境を利用することで、必要となる台数分の物理的なサーバーをすべて調達する必要がなくなり、1つのサーバーに集約できるため、コストダウンが叶います。調達コストだけではなく、それらをセットアップする設置コストや、管理・運用コストなども削減可能です。
特に、サーバーの台数が多くなれば、調達・設置・管理・運用などについて膨大な手間や時間がかかることになり、すべてのコストが加速度的に増加してしまうもの。それを仮想環境によって必要最低限のサーバーで実現できるのは、大きなメリットであると言えます。

仮想環境によって、サーバーやルーターといった物理的なハードウェアの台数を減らせることで、上述したコストの削減に加え、業務の効率化も期待できます。
物理的なハードウェアが多数存在する場合、そのすべてに関するメンテナンスやトラブル対応など、適切な運用・管理の実践に相応の手間や時間がかかります。仮想環境の活用によって必要最低限の台数に絞ることで、一元管理も可能となり、運用・管理業務の大幅な効率化が実現できるのです。

仮想環境は、バックアップを取得しやすいという特徴があります。バックアップは、1つのファイルとして保存できるため、それを複数の物理サーバーにコピーしておくことにより、障害時の耐性を強化することが可能です。バックアップファイルから起動することで、取得時点の環境が短時間で構築され、障害から迅速に復旧できます。
昨今、大震災などを始めとする災害の発生が懸念される日本においては、BCP（Business Continuity Planning、事業継続計画）の必要性が強く叫ばれていますが、仮想環境はそのための対策としても非常に有効であると言えます。

例えば、物理的なサーバーのメモリを拡張する際には、一度電源を落とし、分解して内部を露出させて接続などの作業をする必要があります。また、システムの拡張に伴い物理的なサーバーを増やす際も、相応の手間をかけた増設工事が必要です。
一方、仮想環境を活用することで、これらの作業や工事に労力を費やすことなく手軽に拡張することができます。また、繁忙期のみ特定のサーバーにメモリやストレージを多く割り当て、閑散期には元に戻すといった柔軟な運用も可能です。

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仮想環境にはメリットばかりではなく、デメリットも存在します。そのため、仮想環境を導入する際には、メリットだけに目を向けることなく、デメリットも考慮しながら慎重に検討することが重要です。以下より、仮想環境のデメリットについて順に解説します。

仮想環境は、物理的なサーバー上で稼働しているため、もし物理的なサーバーに障害が発生した場合は、仮想環境もその影響を受けます。特に、多くの仮想マシンを1つのサーバー上で稼働させている状況においては、土台となる物理サーバーが停止した場合、すべての仮想マシンも停止することになり、物理的なハードウェアで構成されたシステムよりも大規模な障害に発展してしまうことも。そのため、仮想環境を活用する際には、バックアップの取得はもちろん冗長化などの障害対策をしっかりと実施しておくことが重要です。

仮想環境は、物理環境に仮想化処理を施すことによって実現されているため、その分オーバーヘッド（負荷）が発生し、性能が劣ってしまう傾向にあります。
ハイパーバイザ型など物理的なコンピュータに仮想化ソフトウェアを直接インストールすることで処理速度の低下を抑えるタイプもありますが、それでもオーバーヘッドはゼロではありません。そのため、精密かつリアルタイムな処理が数多く要求されるシステムなど、高い性能が求められる場合には仮想環境を避け、物理的なサーバーを直接利用するほうが適していることも。仮想環境を活用する際には、実現したいシステムの処理内容や特性などを十分に考慮し、慎重に検討することが重要です。

仮想環境を適切に運用するには、物理環境の運用に必要となる知見やスキルに加えて、仮想化に対する知識やノウハウを要します。そのため、それらを備えた人材が必要となりますが、そのような人材は非常に限られており、人手不足が進んでいる昨今において容易には確保できません。
そのため、仮想環境の構築や運用を外部のシステム開発会社に委託することも有効な選択肢の1つです。コストをかけて人材を用意する必要がなくなる上、仮想化技術に長けた会社に依頼できれば、品質の高い仮想環境の構築が短期間で実現し、適切な運用によって効果的に活用できる可能性があるでしょう。

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本記事では、仮想環境の概要やその種類に触れながら、導入のメリット・デメリットなどについて解説しました。
これまで見てきたとおり、仮想環境はメリットに加えてデメリットも有しており、物理環境のほうが適しているケースもあるなど、決して万能ではありません。本記事を参考に、仮想環境に関する知識を深めて適切に活用してください。
また、仮想環境の構築や運用を外注したいとお悩みの際は、ぜひ「アイミツ」をご利用ください。ご要望をお伺いした上で、ニーズに合った会社を複数ご紹介します。お気軽にご相談ください。

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