仮想マシン (VM)（VM: ブイエム）

2025年10月16日

仮想マシン (VM)（VM: ブイエム）

英語表記: Virtual Machine (VM)

概要

仮想マシン（VM）とは、物理的なコンピュータ（ホスト）のハードウェアリソースをソフトウェア的に分割・抽象化し、その上に構築された独立したコンピュータ環境のことです。これは、ハードウェアとソフトウェアの関係を根本的に見直し、一つの物理環境の上で複数のOS（ゲストOS）やアプリケーションを完全に隔離して動作させることを可能にする技術です。VMは、仮想化とハイパーバイザという技術群の中核をなし、特にサーバー統合やクラウドコンピューティングにおいて欠かせない仮想マシン技術の代表例と言えますね。

詳細解説

VMの最大の目的は、リソースの効率的な利用と環境の隔離にあります。従来、一つの物理サーバーには一つのOSしかインストールできませんでしたが、VM技術を用いることで、一台の物理サーバーをあたかも複数の独立したサーバーであるかのように利用できます。

動作の仕組みと主要コンポーネント

VMの動作を実現する鍵となるのが「ハイパーバイザ」です。これは、物理ハードウェアとゲストOSの間に入り、リソース（CPU、メモリ、ストレージなど）を仲介・管理するソフトウェア層です。このハイパーバイザの存在こそが、VMが仮想化とハイパーバイザのカテゴリーに属する理由です。

物理ハードウェア (ホスト): 実際に処理を行う土台となる物理的なコンピュータです。
ハイパーバイザ: ゲストOSからのハードウェア要求を捕捉し、物理ハードウェアに伝達します。これにより、ゲストOSは自分が物理的に独立した環境で動作していると錯覚します。
ゲストOS (Guest OS): VM上にインストールされるOSです。Windows、Linux、macOSなど、ホストOSとは異なるOSを同時に動作させることが可能です。

仮想化のタイプとハードウェアの関係

VM技術は、ハードウェアとソフトウェアの関係の抽象化レベルによって大きく二つに分類されます。これは資格試験でも頻出の重要なポイントですよ。

タイプ1 (ベアメタル型): ハイパーバイザが物理ハードウェア（ベアメタル）上に直接インストールされる方式です。OSのオーバーヘッドがないため、非常に高いパフォーマンスを発揮します。大規模なデータセンターやクラウド環境で利用される、まさに仮想マシン技術のプロの現場です。
タイプ2 (ホスト型): 物理ハードウェアの上に既存のOS（ホストOS）があり、そのOS上でハイパーバイザがアプリケーションとして動作する方式です。個人の開発環境やテスト環境など、手軽に利用できるのが魅力です。

この仕組みにより、VMはゲストOSに対して、物理的なハードウェア構成を「仮想的に」提供します。たとえば、物理サーバーには1台のNICしかないのに、複数のVMにそれぞれ独立した仮想NICを提供できるのは、ハイパーバイザが通信を適切に振り分けているおかげなのです。

なぜVMがこの分類で重要なのか

VMがハードウェアとソフトウェアの関係を変えたのは、物理的な制約からソフトウェアを解放した点にあります。ソフトウェア（OSやアプリケーション）が特定のハードウェアに依存せず、どこでも実行可能になる「ポータビリティ」と「隔離性」を提供することで、ITインフラストラクチャの設計思想そのものを変革しました。これにより、サーバーリソースの利用率を大幅に向上させ、電力消費の削減にも貢献しています。これは、単なる技術ではなく、ITコスト管理の観点からも非常に重要な進歩だったと言えるでしょう。

具体例・活用シーン

VM技術は、私たちの身の回りにある多くのITサービスを裏側で支えています。

1. サーバー統合 (Server Consolidation)

企業のデータセンターで、かつては用途ごとに数十台の物理サーバーが必要だった環境を、数台の高性能な物理サーバー上のVMに集約することです。これにより、物理サーバーの台数を減らし、管理コストや電力消費を大幅に削減できます。これは、仮想化とハイパーバイザの技術がもたらす最大の経済的メリットの一つですね。

2. クラウドコンピューティング

Amazon AWSやMicrosoft Azure、Google Cloudなどのパブリッククラウドサービスは、基本的にVM技術によって提供されています。ユーザーが「サーバーを借りる」という行為は、実際には巨大なデータセンター内の物理サーバー上に、新しいVMを一つ作成してもらうことを意味します。

3. 開発・テスト環境

開発者が新しいソフトウェアをテストする際、ホストOSに影響を与えずに、様々なOS環境や構成を素早く構築・破棄するためにVMが使われます。例えば、Windows上でLinux環境を動かし、その中で安全にウイルス対策ソフトの動作確認をするといった使い方が可能です。

アナロジー：マンションと部屋

仮想マシン技術の仕組みを理解するための良いメタファーは、「マンション（集合住宅）」です。

物理サーバー（ホスト）：土地と建物全体（マンションの箱そのもの）です。
ハイパーバイザ：マンションの設計図と管理会社です。土地という限られたリソース（ハードウェア）を、どうやって独立した空間に分割し、電気や水道（CPUやネットワーク）を各部屋に公平に分配するかを管理しています。
仮想マシン（VM）：完全に独立した「部屋（専有部分）」です。各部屋には独自の家具（ゲストOS）が設置され、隣の部屋の住人（他のVM）が何をしていても影響を受けません。
ゲストOS：部屋の住人です。住人は自分の部屋がマンション全体ではなく、独立した一軒家であるかのように振る舞うことができます。

このように、ハイパーバイザという「管理会社」が存在することで、一つの物理的な基盤の上に、完全に隔離された複数の独立した環境（VM）が実現されているのです。この隔離性が、仮想マシン技術の信頼性を高めています。