IPA 仮想化・クラウド基盤 — 頻出論点と過去問

頻出論点

1. この分野は何か

物理的なサーバやストレージ、ネットワーク機器の資源を論理的に切り分けたり束ねたりして、柔軟に動かせる計算基盤を組み立てる仮想化の仕組みを扱います。ゲストOSを丸ごと動かす方式とホストOSのカーネルを共有する方式には構造的な違いがあり、その上で、仮想サーバの移し替えやディスクの割り当てを基盤の側で受け持つ運用の機能が組み合わされます。

2. 実際の出題のされ方

仮想化の効果を問う基本の問題では、1台の物理コンピュータで複数の仮想サーバを動かしたときに得られる効果の記述から、正しいものだけの組合せを選びます。ITパスポートの出題です。

ゲストOSの持ち方から仮想化方式の説明を選ぶ問題、コンテナ型の環境を提供するOSSを選ぶ問題、IaCに関する記述を選ぶ問題、DMZに置いた仮想デスクトップ基盤がマルウェアの持込みを防ぐ仕組みを問う問題は、いずれも応用情報技術者の午前の出題です。

仮想化基盤の運用とリソースの設計は、システムアーキテクトとデータベーススペシャリストの午前IIで問われます。コンテナ型仮想化でのオーケストレーションの説明やシンプロビジョニングの説明を選ぶ問題、一部の物理サーバが止まったときに仮想サーバを残りに移しても負荷を一定以下に保てる最低の台数を求める問題があります。

データセンターでサーバを仮想化する利点はITサービスマネージャの午前IIで、NFVに関する記述は情報処理安全確保支援士の午前IIで、それぞれ選ばせる形で問われています。

3. 学習のポイント

サーバやデスクトップを論理的に分離する各方式は、OSの置き場所とやり取りするデータの中身が異なります。

• 仮想マシンとコンテナの構造比較：仮想化の方式は、OSをどこに何個置くかで分かれます。仮想マシンを使う方式では仮想サーバごとにゲストOSを持つので、ホストと違う種類のOSも動かせます。コンテナ型ではホストOSのカーネルを複数のコンテナで分け合い、コンテナごとのOSを持たないぶん、軽く素早く立ち上がります。
• オーケストレーションとIaC：オーケストレーションは、多数のコンテナで動くサービスを、全体の流れを受け持つ側がまとめて呼び出して進める考え方です。IaCは、仮想化した基盤の構成をコードとして書いておき、その通りに環境を組み立てさせる手法です。
• VDI（仮想デスクトップ基盤）とNFV：VDIは、利用者のデスクトップ環境をサーバ側の仮想マシンで動かし、手元の端末は画面を映して操作を送るだけにする仕組みです。NFVは、専用の機器が担ってきたネットワークの機能を、仮想化した汎用のサーバに載せ替える考え方です。

物理リソースの割り当て方と、障害や保守に備える仕組みは次の通りです。

• ライブマイグレーション：ライブマイグレーションは、動いている仮想サーバを止めずに別の物理サーバへ移す機能です。
• シンプロビジョニング：シンプロビジョニングでは、物理ディスクを割り当てる時期を、ボリュームを作ったときではなく、データが書き込まれたときまで遅らせます。
• 物理サーバ停止への備え：停止時に仮想サーバを他の物理サーバへ再配置する構成では、止まった物理サーバの上の仮想サーバを残りの物理サーバが引き受けるので、平常時から止まる台数のぶんの余裕を見込んでおきます。

4. 間違えやすいところ

コンテナ型仮想化の説明を選ぶ問題では、物理サーバと仮想環境でOSを共有することから、物理サーバか仮想環境のどちらか一方にだけOSを持てばよいとする誤答肢がありました。コンテナごとのゲストOSは要りませんが、ホストOSのカーネルは共有して使うので、ホストOSを省くことはできません。

データセンターでサーバに仮想化技術を用いる利点を選ぶ問題では、1台の物理サーバ上に複数の仮想サーバを立てて分散処理ソフトウェアのApache Hadoopを動かせば、システムの分散処理能力を検証できるとする誤答肢がありました。複数台の仮想サーバに分けても底にあるCPUやディスク入出力は1台の物理サーバの資源を分け合うため、複数台の物理サーバに分散したときの処理能力は測れません。

シンプロビジョニングの説明を選ぶ問題では、利用者どうしで重なったデータを消して使用効率を上げる仕組みを挙げた誤答肢がありました。これは重複排除（デデュプリケーション）という別の技術です。

コンテナ型の環境を提供するOSSを選ぶ問題で、ハイパーバイザ型の仮想マシンモニタであるXenを選ばせる誤答肢がありました。Xenは、ゲストOSを仮想マシンとして動かす側のソフトウェアです。