『仮想環境』の基礎知識と『VirtualBox』の環境構築

2020-10-01仮想環境

仮想環境の知識や、それを活用できる能力を所有することは、システム開発において、もはや必須です。フロントエンジニアだから自分には仮想環境の知識は必要ないと勘違いしているかたは、この記事で考えを改めましょう。

仮想環境に関する情報は世の中にたくさんありますが、私の経験として自分なりのアプローチで書きあげたつもりなので、仮想環境に詳しくないかたや、既に知っているかたも改めて読んでもらって、仮想環境に関する理解を強固なものにしてもらえたらと思います。

仮想環境の仕組みはもう良いから、早く VirtualBox の環境構築をしたい！というかたは、目次から『仮想環境構築の流れ』までスキップして進めてください。

仮想環境とは

簡易的に表現するなら、Windows OS ① が起動している中に、もう一つの Windows OS ② が起動できる機能（状態）のことです。Windows OS ② は、もちろん Windows に限らず Ubuntu や CentOS といった、異なる OS を起動することもできます。この場合、Windows OS ① のことを『ホストOS』、Windows OS ② のことを『ゲストOS』と呼びます。

時代と共にハードウェアも性能が向上し、ソフトウェアも研磨されているので、ある程度マシンの性能が高ければ、複数の OS を起動しても快適に利用することができます。

このように、一つの物理マシンで、複数のマシンがあるかのように振る舞える環境こそが『仮想環境』です。仮想環境では、『仮想マシン』を立てて、それぞれの OS を設定・制御します。

仮想環境

本来、一つのマシンに一つの OS しか組み込むことができないが、一つの物理マシンで複数のマシンがあるかのように振る舞い、複数の OS が起動できる環境のことを仮想環境という。

仮想マシンの種類

仮想マシンの種類（形態）はいくつかあり、目的に応じて最適な方法を選択することになります。

※誤解しがちですが、仮想マシンの種類を選ぶというより、仮想環境を提供するソフトウェアを選びます。

ホスト型

メインとなる OS（ホスト OS）の上に仮想環境を構築する形式です。

ホスト型は、手軽に仮想環境が導入でき、ホストOS も今までどおりそのまま使えるのがメリットです。VirtualBox を利用する場合は、CLI（コマンド）の操作を知らなくても導入できるので、ひとまず取っ掛かりやすいのが魅力です。

ただ、仮想マシンをサーバーとして運用する目的の場合は、ホスト OS とゲスト OS でハードウェアのリソースを折半することになるので、本格的な運用には向いていないのがホスト型のデメリットです。

ホスト型の主なソフトウェア

Oracle VirtualBox
VMWare Player
Windows Virtual PC
Parallels Desktop
QEMU
など

コンテナ型

イメージ図はホスト型に似ていますが、ゲスト OS が存在しないのがコンテナ型の特徴です。

名前のとおり『コンテナ』にアプリケーションやライブラリなどの環境をパッケージングし、エンジニア同士で簡単に作業環境を共有したり、クライアントマシンとサーバーマシンで環境を共有できることがメリットです。

ホスト型と比べて優れているところは、ゲスト OS が存在しないことによってハードウェアリソースが最適化できていることです。

ホスト型と比較してもメリットが大きく感じられますが、ゲスト OS が存在しない…つまりすべてのコンテナで同一の OS を利用することが前提のシステムなのは縛りとなるので、デメリットといえます。これは、プロジェクトを掛け持ちして開発するケースにおいて、強烈な足かせになりました。また、CLI の知識が必要になるので、ホスト型よりハードルは少し高く感じるでしょう。

コンテナ型の主なソフトウェア

Docker

ハイパーバイザー型

下図のとおり、仮想環境においてホスト OS が存在しないのがハイパーバイザー型の特徴です。

ホスト OS が存在しない状態と聞いただけでは、画面やその操作がいったいどんな感じなのかイメージできないと思います。

ハイパーバイザー環境では、導入したマシンを直接操作するわけではなく、基本的にネットワーク越しにブラウザなどのソフトを介して別のマシンからアクセスします。なので、導入さえしてしまえば、操作感は普通にインターネットをするような感覚で扱えます。

メリットはハードウェアリソースの無駄がないことです。クライアント環境はサーバー環境に比べ無駄な機能がてんこ盛りなので、ホスト OS が存在しない環境は、サーバーを提供する側においてハイパーバイザー型はまさにベストコンディションなわけです。

一方、ホスト OS がベースにないハイパーバイザー型は、もはやパーソナルコンピューターではなくなります。また、ハードウェアに直接ハイパーバイザーシステムを導入する関係で、ソフトウェアのメーカーが提唱する『ハードウェア要件』をしっかり満たさないと、ハイパーバイザー自体のインストールが正常にできなかったり、環境依存のトラブルが発生する可能性もあります。

ハイパーバイザー型の主なソフトウェア