第14回 Windows OSに標準搭載された仮想化機能「Hyper-V」

5．Hyper-Vのメリット

コラム
仮想マシンのデバイス処理に関する詳細

　「仮想マシンにゲストOSをインストールし、統合サービスを導入する」という手順を行っていると、ふと1つの疑問が生じる。統合サービスを導入する前の仮想マシンのデバイス・ドライバはどのようになっているのか？ その答えは、表1を見てほしい。

	Hyper-V 統合サービス　導入前	Hyper-V 統合サービス　導入後
DVD／CD-ROMドライブ	Msft Virtual CD/ROM	Msft Virtual CD/ROM
IDE ATA／ATAPI コントローラ	Intel 82371 AB/EB PCI Bus Master IDE Controller	Intel 82371 AB/EB PCI Bus Master IDE Controller
コンピュータ	ACPI ユニプロセッサ x64 ベース PC	ACPI ユニプロセッサ x64 ベース PC
ディスク・ドライブ	Virtual HD	Virtual HD
ディスプレイ・アダプタ	標準 VGA グラフィック アダプタ	Microsoft Virtual Machine Bus Video Device
ネットワーク・アダプタ	不明なデバイス	Microsoft Virtual Machine Bus Network Adapter
プロセッサ	Intel Xeon CPU　　E5345 @ 2.33GHz	Intel Xeon CPU　　E5345 @ 2.33GHz
システム・デバイス		Disk Virtual Machine Bus Acceleration Filter Driver
		Disk Virtual Machine Bus Acceleration Filter Driver
		Hyper-V Data Exchange
		Hyper-V Guest Shutdown
		Hyper-V Heartbeat
		Hyper-V Time Synchronization
		Hyper-V Volume Shadow Copy
		Microsoft Emulated S3 Device Cap
		Virtual Machine Bus
表1 統合サービス導入によるデバイス・ドライバの変化（特徴的なものを抜粋）
赤字で示したものが統合サービスの導入によって変化したデバイス・ドライバである。ゲストOSがWindows Server 2003 SP2（x64）で、1仮想プロセッサで構成した場合を示している。

　統合サービスの導入前は、Virtual Server 2005 R2と同様にすべてのデバイスがエミュレートされて動作しているのに対し、導入後はVMBusがシステム・デバイスに追加され、VMBusを使用するためのVSCがディスク（システム・デバイス内の「Disk Virtual Machine Bus Acceleration Filter Driver」）／ディスプレイ・アダプタ／ネットワーク・アダプタに構成されている。つまり、VMBusでバイパスして利用されるデバイスは、「ディスク」「ディスプレイ・アダプタ」「ネットワーク・アダプタ」ということになる。なお、VMBusの実体は、共有メモリであるため、伝送速度は非常に高速である。

　それでは、仮想マシンのプロセッサとメモリはどのように制御されているのだろうか？ その鍵を握るのは、プロセッサの仮想化支援機能（Intel VT／AMD-V）である。仮想化支援機能を活用することで、ハイパーバイザがすべてのプロセッサ／メモリ処理の調整を行えるようになる。仮想マシンを配置するチャイルド・パーティションのみならず、Hyper-Vの管理を行うペアレント・パーティションまでもがハイパーバイザの統制下でプロセッサ／メモリを使用していると想像していただきたい。つまり、Hyper-Vが構成された環境では、プロセッサ／メモリは、すでにハイパーバイザによって仮想化された状態で提供されているわけだ。

　ホストOSにおけるデバイス・ドライバの変化としては、Hyper-Vを導入した時点で、「仮想マシン バス」と「仮想化インフラストラクチャ ドライバ」が追加される（図A）。

図A ホストOSに追加されるデバイス・ドライバ

ホストOS側には、Hyper-Vを導入した時点で、「仮想マシン バス」と「仮想化インフラストラクチャ ドライバ」が追加される。

　これらはそれぞれ、VMBusとVSPに該当する。VMBusでバイパスされてきた処理要求をVSPがホストOSの各デバイス・ドライバに渡して処理を行う。VMBusを使用した一連の処理は、カーネル・モードのみで完結するため、オーバーヘッドが少ない。逆に、統合サービスを導入していない状態では、前述のとおりVirtual Server 2005 R2と同様のアーキテクチャであり、パフォーマンスも同等レベルであると予想される。