仮想環境は物理PCが一台なのだからコード実行したらショートしないのですか？

Question

こんにちは

最近、サーバ仮想環境というものを知ったのですが、仮想にサーバプログラムを置いても、処理をするのは物理PCなのだから、一斉に複数のプログラムを実行したら物理サーバがショートするのではないですか？？

もしよろしければ回答お願いいたします。

Answer 1

ご理解の通り、物理PCの能力を超える処理を仮想環境で実行することは出来ませんし、仮想化によるオーバーヘッドがあるため、物理PCの能力を100%使う事も出来ません。

ただ、それを補って余りあるメリットが仮想環境を使用することで発生するケースがあります。
参考URL
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例えば、仮想化することによってハードウェア（物理サーバ）が壊れても簡単に引っ越し出来る（仮想マシンはイメージファイルと設定ファイルだけ移動すれば移動可能）なんてことが出来て便利です。

Answer 2

心配いりません。
現在のＣＰＵは、ＣＰＵのハードウェアの機能として、仮想ＣＰＵを生成できる仕組みをもっています。

仮想ＣＰＵを生成する？という話がよく分からない所もあるかもしれませんが・・・例えば、古いゲーム機などのシミュレータソフトみたいなものありますよね、そのイメージでもよいかもしれません。まったく別のコンピュータ（ゲーム環境）が動作していますよね、、、。
そのような事を、ＣＰＵの機能としてハードウェアレベルで実現しています。

話を戻して、
いわゆる物理ＣＰＵと、仮想ＣＰＵという言い方をしますが、

物理ＣＰＵの中に、仮想ＣＰＵ（いわゆるIntel 80x86とか、にあたるもの）を、複数生成できます。よって、物理ＣＰＵの中で、複数の（仮想ＣＰＵで動く）コンピュータを動作させることができます。

レジスタや、クロックなどなど、ＣＰＵのリソースは、仮想ＣＰＵ毎にそれぞれに固有に生成されているので

その仮想ＣＰＵ上で動作しているコンピュータは、
物理ＣＰＵや、他の仮想ＣＰＵとは、
まったく別の環境として切り離されており、

それらが干渉することは、基本的に（物理ＣＰＵにバグがなければ）有り得ません。
（もちろん別途物理ＣＰＵ側には、この仮想ＣＰＵをコントロールする命令群があります。）

メモリについても、物理メモリは物理ＣＰＵが管理して、仮想ＣＰＵに必要な分を、仮想ＣＰＵから見たら自分のＣＰＵに繋がっている物理メモリのように振る舞うように、割り当てます。

これらのような動作をしますので、
仮想環境で動かしたＣ＋＋のプログラムは、仮想環境内にのみ影響を与えます。繰り返しになりますが、他の仮想環境や、そもそもの物理ＣＰＵとは、切り離されています。
また仮想環境と言うモノの、普通にインストールした物理ＰＣと何らかわりはありません（性能は別ですが）。

ただし、すでに書かれていますが、物理ＣＰＵの性能は決まっているので、仮想ＣＰＵ内で動作するプログラムは、物理ＣＰＵの性能の上限にもちろん制限されます。

なかなか、うまく説明できませんが。。。

Answer 3

まず、仮想マシンが何かというレベルから勉強されては？
http://gihyo.jp/dev/serial/01/vm_work

Answer 4

こんにちは。

物理PCがショートしてしまわないように、仮想環境を提供しているアプリケーションは、仮想環境それぞれに、どのくらいまでCPU時間やメモリを割り当てるかを制御して、MAXで動かさないようにしています（その辺がしっかりできていないものもあるかもしれませんが...）。

たとえば、メモリ使用量の合計が物理PCの搭載量のキャパを超えそうになると、仮想環境のいくつかを無理やり一時停止（サスペンド）させて、物理PCがショートして共倒れにならないようにしたりします。

また、仮想環境に対応しているOSは、自分が何もしていない時間（アイドルタイム）は、他の仮想環境にCPU時間を譲って仮想環境どうしでシェアします。メモリも、実際に確保・利用する段階まで物理PCにメモリを要求しません。

業務用レベルのもの（vSphere や Hyper-Vあたり）になると、構築した仮想環境それぞれに「物理PCがもつCPUの最大40%までCPU時間を分ける」「物理PCのCPUは8コアだが、このうちあなたの仮想環境では2コアまで使ってよい」など、管理者が細かく指定できるものが多いです。
http://builder.japan.zdnet.com/virtualization/20371977/4/

仮想環境の導入では、仮想環境でどのくらいのパワー（リソース）が必要か計算をしておき、余力がある物理PCを選んで使うに限ります。

Answer 5

サーバと言ってるからには、純粋に仮想マシンの仕組みを訊いてるのではなくて、VPSなどの共用型仮想サーバサービスなどのことで質問しているのだと解釈しました。

たしかに他人と共有しているリソースなので、一部のユーザーがリソースを占有してしまうことはありえますが、それは基本的には他人が使っていないリソースでもあります。もし物理環境の限界を超えるリソース要求があった場合には、なるべく平等に分けられるでしょう。別の言い方をすると平等に制限を食らうようなものです。CPUでもIO帯域でもだいたいそうです。

最近はどうなのか知りませんが、以前AWSだと「当たり」と「外れ」のインスタンス(t1.micro)がありました。アタリの(空いてる)インスタンスに割り当てられるまで再起動とか生成/破棄を繰り返すという不毛なテクニック(？)があったのです。外れのインスタンスというのは、質問者さんが言うように「一斉に複数のプログラムが実行」されたような状態で、物理ホストが忙しすぎて全員が少しずつ制限を食らっている状態です。

このように共用型のデメリットもありますが、経済的メリットも大きいので･･･要するに安く使えるわけです。考えてみると「全員が一斉に使わない」という前提で運用されているものは沢山あります。電力、水道、高速道路、通信網…などなど、全員が一斉にフルに使えるほどの供給能力はありません。その供給能力を整備するにはあまりにも高くつきすぎるのです。

ちなみに、業者様の仮想サーバのホスト(物理マシン)は24コアとか32コアのと～ってもリソースの多いものが普通ですので、あんまり神経質にならなくても大丈夫ですよ。

Answer 6

仮想サーバも物理サーバから見れば、１つのプログラムです。ExcelとWordを同時に起動してもショートしないように、仮想サーバを複数起動しても、物理サーバの体力が続く限りショートしません。

Answer 7

実機、仮想のいずれの能力を越えればもちろんショート（レスポンスが遅くなったり止まったように見えます）します。

どちらも能力は低いものから高いものがあるのでショートしないように選ぶ必要があるということです。
実機の能力によっては、能力の低い実機より、能力の高い実機の仮想環境が良いという逆転現象も起こります。
実機も仮想も能力が高いものはコスト（価格等）が高くなるのでプログラムの必要な能力を考え実機か仮想か考えれば良いと思います。

Answer 8

タスクマネージャを開いて、「詳細」タブをクリックすると、
現在実行中のプログラムがずらずらーっと出てきます。
この中の一つに仮想環境があるとしたら、如何でしょう？
懸念は払拭されませんか？

PC以上のスペックを必要とするプログラムなら動かないでしょうから、
仮想環境はそれ以下のスペックで動かすということになると思います。

Answer 9

その通りですが、それほど処理能力を必要としないサーバも多くあります。
それらを1つの物理サーバにまとめることでコストダウンや高可用性を実現するのが仮想環境であり、仮想環境を使用するメリットです。
そのため実際に仮想環境を準備する際は、十分な処理能力が確保されることを確認してから準備するのが普通です。