Virtualization - Or not?

Japanese: 仮想化 - かそうか

To provide a situation where a certain hardware (device) exists artificially through the use of software. There are a wide variety of virtualization technologies, from those that virtualize and recreate an entire PC or mobile phone, to those that virtualize only parts of the device, such as the CPU or memory, but currently when people say "virtualization," they are usually referring to the former, "full virtualization." Virtualization software that recreates real devices is also called an "emulator."
The purposes of virtualization include reducing hardware investment by running multiple operating systems (OS) on a single server, and running software for mobile phones, game consoles, etc. on a PC to test programs for hardware even when the actual hardware does not exist because the hardware is still under development.
Virtualization is not limited to PCs. For example, there are services that allow game consoles such as the Wii and PSP to play software for older game consoles, but all of these are achieved by running emulators of the "old game consoles" on the game console.
In programming languages such as Java, a fictitious machine called a "virtual machine" is sometimes set up. The instructions of the created software are converted by the virtual machine into instructions for a real machine. If this mechanism works ideally, it would be possible to create just one piece of software for the virtual machine and run the same software on multiple devices with different hardware configurations and operating systems. In reality, virtual machines cannot completely absorb the differences between real devices, and modifications to suit the device may be necessary.
On a smaller scale, there is the "virtual memory" technology, where the OS saves part of the memory (RAM) on the hard disk to compensate for a lack of memory. Software that converts data into a PDF file or similar and saves it instead of printing it on paper when you perform a print operation on an application software can also be called a "virtual printer".
In principle, the bottleneck for the machine (host) that runs virtualization software is that the host's capabilities are used to run the virtualization software itself. The larger or more powerful the device to be virtualized is, the more complex the virtualization software becomes, and the greater the load on the host. This requires a faster CPU, more memory, and a more powerful GPU.
Hardware can also assist with virtualization. For example, Intel CPUs have long had a "Virtual 86" mode that allows one CPU to operate as multiple CPUs to achieve multitasking, and today's high-performance CPUs are equipped with Intel Virtualization Technology (Intel VT), which allows virtualization software to run efficiently and safely.
In addition, virtualization technology is also used to make multiple devices appear as one, such as treating multiple server groups as a single server or making multiple hard disks appear as a single drive.

(Writer: Ikuro Saito / 2008)

Source : "Chiezo" published by Asahi Shimbun Publications Co., Ltd. About Chiezo

Japanese:

ソフトウエアによって、疑似的に一定のハードウエア(装置)が存在するような状況を提供すること。1台のパソコンや携帯電話機などをまるごと仮想化して再現するものから、CPUやメモリーなど装置の一部を仮想化するものまで、多種多様な仮想化技術が存在するが、現在「仮想化」という場合は前者の「まるごと仮想化」を指すことが多い。実在する装置を再現する仮想化ソフトウエアを「エミュレータ」とも呼ぶ。
仮想化の利用目的としては、1台のサーバー上で複数のOS(基本ソフト)を動作させることでハードウエア投資を抑制する、携帯電話機やゲーム機などに向けたソフトウエアをパソコン上で動作させることで開発途上などの理由で実物のハードウエアが存在しない状況でもそのハードウエア向けのプログラムを試験するなどがある。
仮想化はパソコンだけで利用されるものではない。たとえば、WiiやPSPといったゲーム機では過去のゲーム機用のソフトが遊べるサービスが提供されているが、いずれもゲーム機上で「過去のゲーム機」のエミュレータを動作させることで実現している。
Javaなどのプログラム言語では「仮想マシン」と呼ばれる架空の機械が設定されることがある。作成したソフトウエアの命令は、仮想マシンによって実際に動作する機械用の命令に置き換えられる。この仕組みが理想的に働けば、仮想マシン用のソフトを一つだけ作れば、ハードウエア構成やOSなどが異なる複数の機器で同じソフトを動作させることが可能になる。現実には、実在の装置の差異を仮想マシンが完全には吸収できず、装置に合わせた修正が必要になることもある。
より小さなレベルでは、OSがメモリー(RAM)の不足を補うため、その内容の一部をハードディスクに待避させる「仮想メモリー」技術などがある。アプリケーションソフトで印刷操作を行うとデータを紙に印刷する代わりにPDFファイルなどに変換して保存するソフトも「仮想プリンター」と言えるだろう。
原理上、仮想化ソフトウエアを実行する機械(ホスト)では、仮想化ソフトの実行自体にホストの能力が利用されるのがボトルネックとなる。仮想化の対象となる機器が大規模、もしくは高性能になるほど仮想化ソフトは複雑になり、ホストには大きな負荷がかかる。それだけ高速なCPU、多くのメモリー、高性能なGPUなどが必要とされることになる。
ハードウエアで仮想化を補助することもある。たとえばインテル製のCPUでは、古くからマルチタスクを実現するために一つのCPUを複数のCPUとして動作させる「仮想86」モードが用意されていたし、現在の高性能CPUには仮想化ソフトウエアを効率的かつ安全に動作させる「インテル・バーチャライゼーション・テクノロジー(インテルVT)」が搭載されている。
なお、複数のサーバー群を一つのサーバーとして扱う、複数のハードディスクを一つのドライブに見せるなど、複数の装置を一つに見せる仮想化技術も利用される。

(斎藤幾郎ライター／ 2008年)

出典　(株)朝日新聞出版発行「知恵蔵」知恵蔵について　情報

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