vRAM（ブイラム）

2025年11月4日

vRAM（ブイラム）

英語表記: vRAM

概要

vRAM（Virtual RAM）は、仮想マシン（VM）に対してハイパーバイザー（VMware, Hyper-V, KVMなど）が論理的に割り当てるメモリ容量を指します。これは、ホストサーバーが持つ物理メモリを分割し、個々のVMに提供する「リソース割り当て」の仕組みそのものなのですよ。この割り当てられたvRAMこそが、ゲストOSやその上で動作するアプリケーションが利用できる唯一のメモリ空間となります。仮想化技術におけるパフォーマンスと安定性を担保する上で、vRAMの設定は最も重要な管理項目の一つだと認識しておきましょう。

詳細解説

仮想化環境におけるvRAMの役割

vRAMは、私たちが現在学んでいる「仮想化技術（VMware, Hyper-V, KVM）→ 仮想マシンの管理 → リソース割り当て」という文脈の中で、中心的な役割を果たします。その目的は、単にメモリを供給することだけではなく、複数のVMが限られた物理リソースを効率的かつ公平に共有できるようにすることにあります。

ホストサーバーには物理的なRAMチップが搭載されていますが、ハイパーバイザーはこれを直接VMに渡すのではなく、メモリ管理ユニット（MMU）やシャドウページングといった技術を用いて、VMに対して「あたかも専用の物理メモリがあるかのように」見せかけます。これがvRAMの実態です。

vRAMの動作原理とリソース割り当ての仕組み

vRAMの割り当てと管理には、ハイパーバイザーの高度な技術が関わっています。特に、リソースの効率的な利用を追求する上で、以下の２つの概念が非常に重要になります。

メモリのオーバーコミット（過剰割り当て）：
ホストが持つ物理メモリの総量を超えて、論理的にvRAMをVM群に割り当てる手法です。例えば、物理メモリが128GBしかないのに、各VMに合計150GBのvRAMを割り当てる、といった運用が可能になります。なぜこれが許されるかというと、全てのVMが同時に、割り当てられたvRAMの100%を使用することは稀だからです。この過剰割り当てこそが、仮想化環境の密度を高め、コスト効率を向上させる鍵となります。しかし、適切な管理が求められる、少しスリリングな技術でもありますね。
メモリ管理技術（バルーニングとスワッピング）：
オーバーコミットが原因で物理メモリが不足し始めた場合、ハイパーバイザーは以下の技術を用いて対処します。
- バルーニング（Memory Ballooning）： ハイパーバイザーは、メモリ利用率の低いVMに対して「バルーン（風船）」と呼ばれる特殊なドライバを挿入し、そのVMが使用しないvRAMを一時的にホスト側へ回収します。これにより、他のメモリを必要としているVMに物理メモリを再割り当てできるようになるのです。これは、VM間の「リソースの再配分」を動的に行うための、非常に洗練された仕組みです。
- スワッピング（ページング）： バルーニングでも対応しきれないほどメモリが逼迫した場合、ハイパーバイザーは、使用頻度の低いメモリページをディスク上のスワップファイル（ページファイル）に書き出します。これは性能を大きく低下させる要因となるため、「仮想マシンの管理」においては、極力避けたい最終手段だと覚えておいてください。

このように、vRAMの管理は、単なる容量設定ではなく、ホストの物理メモリをいかに効率的に、そして安定的に仮想マシン群に提供し続けるかという、ハイパーバイザーの腕の見せ所なのです。

具体例・活用シーン

1. サーバー用途に応じたvRAMの設計

仮想マシンを構築する際、vRAMの割り当ては、そのVMの用途によって大きく変わります。

Webサーバー（フロントエンド）： 比較的少なめ（例：4GB～8GB）。大量の同時接続を処理するものの、個々の処理は軽いため、多くのvCPUよりも適切なvRAMが求められます。
データベースサーバー（DB）： 大容量（例：32GB～128GB）。データベースは大量のデータをメモリ上にキャッシュすることで高速化を図るため、vRAMの容量が直接性能に結びつきます。

2. オフィスビルとテナントの比喩（アナログ）

vRAMの概念、特にオーバーコミットを含む「リソース割り当て」の仕組みは、巨大なオフィスビルとテナントの関係に例えると非常に分かりやすいでしょう。

物理RAM（ホストサーバー）： オフィスビル全体が持つ、実際に利用可能な総床面積（物理的なリソース）です。
ハイパーバイザー（ビル管理者）： どのテナントに、どれだけのスペース（vRAM）を割り当てるかを決定し、管理する存在です。
vRAM（テナントに割り当てられた契約上の面積）： 各テナント（VM）が契約書上で利用できると定められた面積です。
オーバーコミット（契約総面積 > 物理総面積）： ビル管理者は、全てのテナントが同時に100%の面積を使うことはないと見越して、契約上の総面積をビルの実際の床面積よりも大きく設定します。これが「リソース割り当て」の妙なのですよ。
バルーニング（テナントの協力）： あるテナントが「今月は出張が多いから、この会議室（メモリ）は使わないよ」と管理者に一時的に返上し、そのスペースを急に手狭になった別のテナントに貸し出す仕組みです。これにより、ビル全体（ホスト）の物理スペースを有効活用できます。

3. 動的メモリ機能の活用（Hyper-V）

Hyper-Vなどのハイパーバイザーには、VMの負荷に応じてvRAMを動的に増減させる「動的メモリ」機能があります。これは、アイドル状態のVMからはメモリを回収し、急な負荷がかかったVMにはメモリを供給するという、非常に賢い「仮想マシンの管理」手法です。リソースの効率化と安定性の両立を目指す上で、この機能は非常に有効な活用シーンといえます。

資格試験向けチェックポイント

vRAMとその管理技術は、特に応用情報技術者試験や高度試験において、仮想化技術の性能管理問題として頻出します。

vRAMと物理RAMの関係性: vRAMはあくまでハイパーバイザーが提供する論理リソースであり、物理RAMの量によって上限が規定されることを理解してください。リソース割り当ての基本概念です。
メモリの過剰割り当て（オーバーコミット）: 仮想化技術のメリット（集約率向上）とリスク（性能低下）の両側面を問われます。オーバーコミットが可能である理由（VMが常に最大容量を使うわけではない）を説明できるようにしておきましょう。
バルーニング（Memory Ballooning）: 仮想化環境のメモリ不足対策として最も重要な技術です。バルーニングが、ホストOSではなくゲストOS内部のドライバを通じてメモリを回収する仕組みであることを覚えておくと、応用的な問題に対応できます。
スワッピング（ページング）の影響: スワッピングが発生すると、データアクセスが高速なRAMから低速なディスクI/Oに切り替わるため、VMの応答速度が著しく低下します。「リソース割り当ての失敗」の典型的な兆候として認識しておきましょう。
リソース予約（Reservation）: vRAMの設定において、最低限保証されるメモリ量を設定する機能です。これは、ミッションクリティカルなVMの性能を確保するための「仮想マシンの管理」手法として問われることがあります。