【図解】Linux KVMの仕組みとは？

KVMとは、Linuxに最適化された仮想化技術の一つです。この記事ではKVMの基本的な仕組みを整理したあと、KVMを実際に動かす方法を解説しています。

最初にホストOS（今回はUbuntu）にKVMを設定します。次に、ホストOS上に仮想マシン（今回はUbuntu機とWindows機の2台）を構築していきます。ホストOSのUbuntuにはデスクトップ環境を導入して、できる限りやさしく解説していきます。

Linux KVMの仕組みとは？

KVMはKernel-based Virtual Machineの頭文字をとった略称で、カーネルベースの仮想マシンと訳されています。カーネルとは、OSの基本機能の役割を担うソフトウエアです。

KVMによりホストマシンを仮想化し、その上に複数の仮想マシン（ゲストマシン）を稼働することができます。この仮想マシンには、Windowsを含むさまざまなOSのマシンを搭載可能です。そのため1台のサーバー機を、複数の利用者で共用することができるようになっています。例えば、レンタルサーバー会社のなかにはこのKVMにより、多くのユーザーに比較的リーズナブルな価格帯でサービスを提供している会社もあります。

仮想化全般については、以下の記事で詳しく解説しています。より詳しく知りたい方は、ぜひお読みください。

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QEMUと組み合わせることで仮想化を高速に

QEMUとは仮想マシン・エミュレータと呼ばれ、KVMなどの仮想マシンとともに利用する場合があります。この組み合わせにより、それぞれが得意な役割を担うことで、処理速度が向上するなどメリットが生まれます。

具体的にはイメージ図のように、KVMは仮想CPUを提供する一方、QEMUはメモリや仮想I/Oデバイスを提供しています。

KVMの機能とメリット

それでは多くの仮想化技術の中で、KVMにはどのような特徴があるのでしょうか。ここでは機能とメリットから、まとめてみたいと思います。

機能

• 柔軟なネットワーク管理が可能（ローカルネットワークが構築可）
• ストレージ（ディスクイメージをオンデマンドでストレージを割り当て可）
• ライブ・マイグレーション（電源をいれたままで仮想マシンの移動可）

メリット

• 高速（メモリ管理などの各種管理をLinuxカーネルのものを利用するため）
• セキュリティ維持（SELinuxなどの機能を拡張し実現）
• 拡張性（負荷に合わせて対応可）

【参考：KVM とは（Red Hat）】

KVMの使い方

次の3つのステップで解説していきます。導入しやすくするため、ホストOSはあらかじめデスクトップ環境にしておきます。これで作業も大幅に軽減します。

1. ホストOSにKVMをインストール
2. 仮想マシンを構築するための準備
3. ホストOS上に仮想マシンを構築（UbuntuとWindowsの2台）

【参考：ホストOS（Ubuntu）をデスクトップ環境にする方法】
taskselコマンドを実行し、表示された画面でUbuntu desktopを選択します。

【※注意】
仮想化技術を利用するには、CPUがIntel-VTやAMD-Vなどの仮想化支援機能に対応している必要があります。

ホストOSの環境

今回は以下のスペックにて検証しています。

今回はUbuntuを利用していますが、Linux OSには多くの種類があります。以下の記事にて、おすすめのディストリビューションをご紹介しています。あわせて参考にしてみてはいかがでしょうか。

【最新】初心者必見！ Linuxディストリビューション用途別おすすめ10選（2023）

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ホストOS （Ubuntu）にKVMをインストールする方法

(1)必要なパッケージをインストールします。

【コマンド】

sudo apt-get -y install qemu-kvm libvirt-bin virtinst bridge-utils
sudo systemctl enable libvirt-bin

(2)ブリッジインターフェースを構成します。

【コマンド】

sudo vi /etc/network/interfaces

開いたら、最下部に以下を追記し保存します。

【コマンド】

auto br0
iface br0 inet dhcp
bridge_ports ens3
bridge_stp off
bridge_maxwait 0

最後に再起動すれば、KVMのインストールは終了です。

仮想マシンを構築するための準備

(1)必要なパッケージをインストールします。

【コマンド】

sudo apt-get -y install virt-manager qemu-system

(2)次にホストOSの画面上でターミナルを起動し、下図のように「virt-manager」と入力します。

(3)すると「仮想マシンマネージャー」画面が表示されます。

ここまで設定できたら、あとは好きな仮想マシンを作成するだけです。

仮想マシンを作成する（Windows編）

今回はWindows Server 2019評価版のISOを利用しています。入手の手続き方法は簡単で、下記のページにアクセスし、利用者の情報を登録するだけです。ここからISOファイルをダウンロードし、わかりやすい場所に保管しておきます。
リンク：Windows Server Evaluations

(1)「仮想マシンマネージャー」画面の左上にある赤枠の部分（新しい仮想マシンの作成）をクリックします。

(2)今回はダウンロード済みのWindows Server 2019評価版ISOを使い仮想マシン作成するため、赤枠の部分（ローカルのインストールメディア）を選択します。

(3)赤枠の「ISOイメージを使用」を選択し、ISOファイルを指定します。

(4)割り当てるメモリ量とCPU数のサイズを指定します。

(5)割り当てるディスクのサイズを指定します。

(6)赤枠のネットワークの選択で「ブリッジ」を選択し、完了ボタンをクリックします。

(7)画面左上の赤枠の部分にある「インストールの開始」ボタンをクリックします。

(8)無事にWindows Server 2019のセットアップ初期画面が表示されました。

仮想マシンを構築する（Ubuntu編）

それぞれの手順は、Windows編と基本は同じです。違いは手順（3）で、使用するISOファイルをWindowsではなくUbuntuを選択することだけです。

最後に下図のような画面が表示されます。Windowsの場合と比べて、メモリやCPUなどのスペックは低めに指定可能ですね。

これでホストOSに2台の仮想マシンを作成し、稼働できるようになりました。

KVM、VMware Workstation Player、Citrix Hypervisorどれがいいの？

3つの代表的な仮想化技術を、簡単ではありますが筆者の主観で比較してみました。どれにしたらいいか迷っている場合に、参考にしてみてはいかがでしょうか。

【結論】上記の表にもありますが、速度と導入のしやすさからKVMがおすすめと筆者は考えています。

（注）Citrix Hypervisorは、旧XenServerの名称です。

まとめ

ここまでいかがでしたか。Linux KVMを活用すればより快適に、そして有限なサーバー機器を最大限に活用できるようになります。Windows OSも動作させることができるので、テスト用などの用途が広がるのではないでしょうか。

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