クラウドの裏側では、1台のコンピュータを何台にも見せる仮想化と、何台ものコンピュータを1台に見せるクラスタという、向きが逆の2つの技術が働いています。
仮想化：1台のサーバを何台にも見せる
仮想化は、ソフトウェアの働きで、1台の物理的なコンピュータの中に、独立したコンピュータのようにふるまう仮想マシン（VM：Virtual Machine）を複数作る技術です。サーバで行えばサーバの仮想化で、作った仮想マシンは仮想サーバとも呼ばれます。
仮想マシンは別々のOSを動かせますが、使う資源は1台の物理サーバを分け合っています。
仮想マシンは、それぞれが自分専用の CPU・メモリ・ディスクを持っているように見えます。そのため、Windows と Linux のように種類の違う OSも、同じ OS の古い版と新しい版も、1台の上で同時に動かせます。
サーバを仮想化する効果
資源を有効に使える … 1台ずつでは使い切れていなかった CPU やメモリを、複数の仮想マシンで分け合って使う
台数を減らせる … 何台もの物理サーバを1台にまとめれば、置き場所・電力・保守の手間が減る
ただし、仮想マシンの中身はあくまで1台の物理サーバの資源の分け前です。 仮想マシンを何台作っても、使える CPU・メモリ・ディスクの合計は、その物理サーバ1台が持つ分を超えません。 たとえば容量 1Tバイトのディスクを持つ物理サーバに仮想マシンを4台作れば、4台で 1Tバイトを分け合います。4台がそれぞれ 1Tバイトずつ記録できるわけではありません。 また、物理サーバが故障すると、その上の仮想マシンはまとめて止まります。
仮想化の3つの方式：ホスト型・ハイパーバイザー型・コンテナ型
仮想化には、何の上に何を載せるかで3つの方式があります。
ゲストOSがあるのはホスト型とハイパーバイザー型。コンテナ型はアプリだけを分けます。
仮想化の3つの方式
ホスト型 … ふだん使っている OS（ホストOS）の上に仮想化ソフトを入れ、その上で仮想マシンを動かす。手持ちの PC に後から入れられて手軽。ハードウェアとのやり取りがホストOSを経由するぶん、余計な処理が挟まりやすい
ハイパーバイザー型 … ホストOSを置かず、ハードウェアの上で直接、仮想化のためのソフト（ハイパーバイザー）を動かし、その上で仮想マシンを動かす。ホストOSの層が無いぶん余計な処理が少なく、サーバの仮想化で多く使われる
コンテナ型 … 1つのホストOSの上に、アプリとその動作に要るものをまとめたコンテナという区画を作る。コンテナはゲストOSを持たず、ホストOSの中核（カーネル）を共有する
ホスト型とハイパーバイザー型で作るのは、ゲストOS（仮想マシンの中で動く OS）を丸ごと持つ仮想マシンです。 これに対してコンテナは、OS は1つのまま、アプリが動く区画だけを分けます。 ゲストOSを丸ごと持つのが仮想マシン、ホストOSを共有してアプリだけを分けるのがコンテナです。
この違いから、向き不向きが分かれます。コンテナは OS を丸ごと起動しないぶん軽く、起動が速く、1台の上にたくさん並べられます。 その代わり、OS を共有するので、ホストOSと違う種類の OS 用のアプリは動かせません（Linux のホストでは Linux 用のコンテナだけが動きます）。 区画どうしの分け方も、仮想マシンほどはっきりした壁にはなりません。 Windows と Linux を1台で同時に動かしたいなら、仮想マシンを使う方式を選びます。
ある会社は、Windows で動く業務アプリと Linux で動く業務アプリを、1台の新しいサーバにまとめたいと考えています。 サーバにはホストOSを入れず、サーバの資源をできるだけ業務アプリの側に回したいとき、最も適切な方式はどれですか。
× ホストOSの上に仮想化ソフトを入れる方式です。ホストOSを入れないという条件に合わず、ホストOSを経由するぶん余計な処理も挟まりやすくなります。
× コンテナは1つのホストOSを共有するので、そもそもホストOSが要ります。また、ホストOSと違う種類の OS 用のアプリは動かせないので、Windows 用と Linux 用を1台に同居させられません。
○ 正解 ハイパーバイザー型の仮想化です。
ハードウェアの上で直接ハイパーバイザーを動かすので、ホストOSが要りません。仮想マシンごとにゲストOSを持てるので、Windows と Linux を1台で同時に動かせます。
× クラスタは何台ものコンピュータを1台に見せる技術で、向きが逆です。1台に複数の OS を同居させるものではありません。
ライブマイグレーション：動かしたまま別のサーバへ移す
システムを別の環境へ移すことをマイグレーション（移行）といいます。仮想マシンは、物理サーバから見ればソフトウェアとデータのまとまりなので、別の物理サーバへ移すことができます。 中でも、動いている仮想マシンを止めずに、別の物理サーバへ移すことをライブマイグレーションといいます。
使いどころは、物理サーバのほうを止めたいときです。部品の交換や保守のために物理サーバを止める前に、その上の仮想マシンを別の物理サーバへ移しておけば、利用者から見たサービスを止めずに済みます。 処理が集中して重くなった物理サーバから、空いている物理サーバへ仮想マシンを移して、負荷の偏りを直すこともできます。
故障で止まった仮想マシンを別の物理サーバで起動し直すのは、ライブマイグレーションではありません。動いているものを、動いたまま移すのがライブマイグレーションです。
デスクトップ仮想化（VDI）とシンクライアント
仮想化はサーバだけでなく、利用者が使うデスクトップ環境（OS と業務アプリが入った、ふだんのパソコンの画面）にも使えます。 デスクトップ仮想化（VDI：Virtual Desktop Infrastructure）は、利用者ごとのデスクトップ環境をサーバ側（VDI基盤）に仮想マシンとして用意し、利用者は手元の端末からそれに接続して遠隔操作する仕組みです。
処理とデータはサーバに置いたまま、端末とは操作と画面だけをやり取りします。
端末とサーバの間を行き来するのは、主にキーボードやマウスの操作と、画面の表示です。業務アプリもデータもサーバ側にあるので、端末にデータを残さない設定ができ、デスクトップ環境の管理もサーバ側でまとめて行えます。 一方で、作業中はずっとネットワークにつながっている必要があり、回線が細かったり遅れたりすると、画面の動きが重くなります。 オフィスにある実際のパソコンに外から接続するリモートデスクトップとは、接続先が違います。
このとき手元で使う端末として向いているのがシンクライアントです。シンクライアントは、画面の表示と入力のための最小限の機能だけを持ち、処理とデータをサーバ側に任せる端末（またはその仕組み）のことです。 処理とデータはサーバに置き、端末には残さないので、端末を紛失しても情報が漏れにくくなります。
外回りの営業担当者が、社内と同じ業務アプリを外出先でも使えるようにしたい。 ただし、端末を置き忘れても、顧客のデータが端末から漏れないようにしたいとき、最も適切な仕組みはどれですか。
○ 正解 サーバ側に用意したデスクトップ環境を、シンクライアントの端末から遠隔操作するです。
デスクトップ仮想化（VDI）です。業務アプリもデータもサーバ側にあり、端末とは操作と画面だけをやり取りするので、端末にデータを保存させない設定にしたまま、社内と同じ業務ができます。
× ディスクが1台壊れてもデータを失わないための工夫で、データは端末に残ったままです。置き忘れたときの漏えいは防げません。
× サーバ側が止まりにくくなり、多くのアクセスをさばけるようになりますが、端末に残るデータについては何も変わりません。
× データを端末に持ち歩く形そのものです。置き忘れれば、端末の中の顧客データがそのまま漏れるおそれがあります。
クラスタ：何台ものコンピュータを1台に見せる
クラスタ（クラスタリング）は、仮想化と逆向きの技術です。何台ものコンピュータをネットワークで結んで一緒に働かせ、利用者には1つのシステムとして見せます。利用者は、裏で何台が動いているかを意識しません。
仮想化は1台を何台にも、クラスタは何台ものコンピュータを1台に見せます。
狙いは2つあります。1つは止まりにくさ（信頼性）で、1台が止まっても残りのコンピュータが処理を引き継ぐので、システム全体としては動き続けられます。もう1つは処理能力で、押し寄せるアクセスを複数台で手分けしてさばきます。 複数台を1台に見せて、止まりにくく、たくさんさばけるようにするのがクラスタです。 機器を余分に持って壊れても止めない冗長化や、台数を増やして処理を分担するスケールアウトの考え方は、システム構成要素の回で扱っています。
名前の似た技法と混同しないようにしておきます。ミラーリングは同じデータを複数のディスクに書き込んでデータを守る技法、スプーリングはプリンタなどの遅い装置への出力をいったんディスクにためて CPU を先の処理に進める技法、バッファリングは速さの違う装置の間に一時的な記憶領域（バッファ）を置いてデータをためながらやり取りする技法です。どれも、コンピュータどうしを1台にまとめるものではありません。 また、データを似たものどうしのグループに分ける「クラスタ分析」は AI・データ分析の言葉で、ここでのクラスタとは別のものです。
多くのクラウドサービスは、こうした仮想化やクラスタの上に成り立っています。SaaS・PaaS・IaaS などのサービスの種類と提供形態は、クラウドサービスの回で扱います。
まとめ
この回で持ち帰ること
1. 仮想化＝1台の物理的なコンピュータに複数の仮想マシンを作る。余っていた CPU やメモリを分け合い、台数をまとめられる。OS は仮想マシンごとに選べる
2. 仮想マシンは物理サーバの資源を分け合う。何台作っても、CPU・メモリ・ディスクの合計は物理サーバ1台が持つ分まで
3. ホスト型＝ホストOSの上に仮想化ソフト。ハイパーバイザー型＝ハードウェアの上に直接。コンテナ型＝ホストOSを共有し、ゲストOSを持たずアプリだけを分ける
4. ライブマイグレーション＝動いている仮想マシンを、止めずに別の物理サーバへ移す
5. VDI＝デスクトップ環境をサーバ側に置いて遠隔操作する。シンクライアント＝処理とデータをサーバに任せる最小限の端末。端末にデータを残さない
6. クラスタ＝複数のコンピュータを1台に見せる。1台止まってもほかが引き継ぎ（信頼性）、アクセスを分担する（処理能力）
この節で解ける公開問題
令和4〜8年度の公開問題のうち、この節の知識で解ける問題は次の2問です。
教科書の一覧（現行の試験の順）教科書の一覧（新しい試験の順）過去問
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出典：IPA「ITパスポート試験 シラバス（案）Ver0.1」（2026年8月31日）、「ITパスポート試験 シラバス Ver6.5」、 NIST SP 800-125「Guide to Security for Full Virtualization Technologies」（2011年）、NIST SP 800-190「Application Container Security Guide」（2017年）、 総務省「テレワークセキュリティガイドライン（第5版）」（2021年5月）。 練習問題は当サイトが説明のために作ったものです。