5.1仮想マシンの仕組みとKVM

1台の物理サーバーで複数の独立した OS を同時に動かす仮想化は、検証環境の量産からデータセンターの集約まで、Linux 運用の中核技術です。LinuC-2 では Linux 標準のハイパーバイザーであるKVMを軸に、CPU・メモリ・ストレージ・ネットワークをどう「見せかける」かの仕組みが問われます。

5.1.1ホスト型とハイパーバイザー型

• ホスト型＝既存の OS の上に仮想化ソフトをアプリとしてインストールする方式（例 VirtualBox）。導入は容易だがホスト OS のオーバーヘッドがかかる。
• ハイパーバイザー型＝ハードウェアを直接制御する方式。Linux ではKVMがカーネルの一部として動作し、ゲスト OS ごとに独立した実行環境を提供する。Xenは専用のハイパーバイザー層を持つ別方式。
• KVM（Kernel-based Virtual Machine）は Linux カーネルをそのままハイパーバイザー化するモジュール群で、ゲストは通常の Linux プロセスとしてスケジューリングされる。

5.1.2CPU・メモリ・ストレージ・ネットワークの仮想化

• CPU 仮想化＝ゲストに仮想 CPU（vCPU）を割り当て、ハードウェア仮想化支援（vmx＝Intel VT-x／svm＝AMD-V）を使って特権命令を高速に処理する。対応の有無は /proc/cpuinfo の flags や lscpu の Virtualization 行で確認する。
• メモリ仮想化＝ゲスト物理アドレスとホスト物理アドレスを対応付け、ゲストごとに独立したメモリ空間があるように見せる。
• ストレージ仮想化＝仮想ディスクイメージファイルをゲストの物理ディスクとして提供する。ネットワーク仮想化＝bridge-utils 等でホストとゲストを接続する仮想ブリッジ／仮想 NIC を構成する。

KVM 単体はハードウェア仮想化支援を使って CPU とメモリの仮想化を担うカーネルモジュール（kvm に加え、CPU ベンダーごとの kvm-intel または kvm-amd）にすぎません。ディスクやネットワークカードなどデバイスのエミュレーションを担当するのがユーザー空間で動くQEMUで、実務では「KVM＝高速化エンジン、QEMU＝デバイスの提供役」という役割分担で覚えると整理しやすいです。両者を束ねて仮想マシンのライフサイクル（作成・起動・停止・削除）を管理する常駐デーモンが libvirtd で、その上に GUI 管理ツールの virt-manager が乗ります。導入手順としては、まず lscpu または cat /proc/cpuinfo で vmx（Intel）／svm（AMD）フラグの有無を確認し、対応していれば lsmod | grep kvm で kvm_intel や kvm_amd モジュールがロード済みかを確認します。ネットワークについては、ゲストを外部ネットワークへ透過的に参加させたい場合、bridge-utils でホストの物理 NIC を含む仮想ブリッジ（例 br0）を作成し、ゲストの仮想 NIC をそこへ接続する構成が定番です（NAT 構成に比べ、ゲストが物理 LAN 上の一員として振る舞える）。

5.1.3この節のまとめ

• ホスト型（VirtualBox）＝既存OS上のアプリ／ハイパーバイザー型（KVM・Xen）＝ハードウェア直接制御
• KVM＝カーネルモジュール（kvm-intel/kvm-amd）でCPU/メモリを高速化・QEMU＝デバイスエミュレーション・確認は lscpu//proc/cpuinfo の vmx/svm