仮想マシン ファイル システム (VMFS)

NASの説明で、データが「ファイル システム」によって整理されていると簡単に述べました。 ファイルを管理する何らかの方法がなければ、ストレージ デバイス内のデータは、あるデータ セットがどこで終わり、次のデータがどこから始まったのかが分からない、意味不明な塊になってしまいます。 1TBのハードディスクに保存されている7万曲が、名前も曲目もなくひとまとめになっていたら、どれほど混乱するか。 データが個々の断片に分離されて初めて、識別や検索が可能になります。

これらのデータの個別の断片はファイルにグループ化され、さらにディレクトリ（ディレクトリ内のディレクトリであるサブディレクトリを含む場合があります）にグループ化されます。 この階層的な配置により、ユーザーは必要に応じてファイル システムのさまざまなレベルを移動することができます。 ファイル システムは、各ファイルの「メタデータ」（ファイル名、タイムスタンプ、アクセス権など）と、オペレーティング システムがドライブ上にどのファイルがあり、どこにあるかを知るためのインデックスを提供します。 聞いたことのあるファイル システムの例としては、NTFS (Windows でサポート)、ext (ext2, ext3, ext4 など) と ReiserFS (Linux でサポート)、HFS+ と APFS (Apple の macOS でサポート)、光ディスク用の UDF と ISO 9660 があります。 ハード ディスクでは、ディスクが初期化されたとき (新しい場合) またはフォーマットされたとき (新しいかどうかにかかわらず) にファイル システムが作成されます。

仮想化ストレージは、仮想マシン (VM) に、その OS やアプリケーションをホストするために必要なストレージを提供するように設計されています。 仮想化環境では、仮想マシンの仮想ディスクは「データストア」上に格納されます。 (仮想化プロセスでは、物理ドライブ上にパーティションを作成して「論理ユニット番号」またはLUNとして知られる空間を形成し、1つまたは複数のLUNが「ボリューム」を構成し、複数のボリュームがデータストアを構成します)。 データストアは通常、アクセスするためにファイルシステムがインストールされている必要がある。 VMwareのクラウドコンピューティング仮想化プラットフォームであるvSphereでは、データストアは2つのファイルシステム形式のうちの1つでセットアップされます：「Virtual Machine File System」（VMFS）または「Network File System」（NFS）です。 NFS については、次のセクションで説明します。

VMware は仮想化技術のパイオニアであり、仮想化技術と連携するために独自のファイル システムである VMFS を開発しました。 従来のファイル システムでは、任意の時間に任意のファイルへの読み取り/書き込みアクセスが可能なサーバーは 1 つだけでした。 これに対し、VMFSでは、複数のサーバーが同時に同じストレージ資源に読み書きアクセスすることが可能です。 これは、VMFS が高性能なクラスタ化ファイル システム (CFS) であり、「クラスタ」とは、複数のサーバーに同時にマウントされる (アクセス可能になる) ことを意味するからです。

VMware の仮想化技術により、VMFS は仮想マシンおよびサーバー用の仮想化ストレージを確立し割り当てることができます。 また、VMFS は、複数の VM が単一のファイル システムを共有することを可能にします。 単純な構成では、仮想マシンのディスクはVMFS内のファイルとして保存されます。 VMFS が SCSI デバイスからの要求されたファイル操作を理解するために、仮想化レイヤーはゲスト OS から発行された SCSI コマンドを変換します。

仮想マシンは、マウントされた SCSI デバイスとして VMFS データストアに格納されている仮想ディスクを「見る」ことができます。 VM 内部で実行されているオペレーティング システムは VMFS を「見ない」ので、代わりに自身のファイル システムを「見る」ことになります。

A VMFS データストアは単一の SAN LUN にリンクするか、複数の SAN LUN にストレッチすることができます。 仮想マシンの実行中にデータストアを拡張することも可能で、データストアを大きくしたり、ストレージの新しい領域を追加したりすることができます。 VMFSデータストアは、同じストレージタイプの32個の物理ストレージ領域にわたって拡張することができます。 (VMFS は、Fibre Channel SAN、iSCSI SAN、ローカル ストレージ、Fibre Channel over Ethernet など、さまざまなブロック ストレージ デバイスで使用できます。)

クラスタの複数の ESXi サーバーで、仮想マシンがパワーオンされると、VMFS ロック機構機能が、クラスタのすべての ESXi サーバーで VM がパワーオンされないよう保証します。 共有ストレージ環境では、複数のESXiホストが同じVMFSデータストアにアクセスできるため、オンディスクロックを行う理由となっています。 ただし、VMware High Availability では、オンディスク ロックのメカニズムが無効になっているため、クラスタ内の ESXi ホストは、別の稼働中の物理サーバ上の仮想マシンをパワーオンする際に正常にフェイルオーバーすることができます。 すべてのハイパーバイザーと同様に、ESXi（「Elastic Sky X Integrated」の略）は、VMを作成し実行します。 これは、ホストのオペレーティングシステムに依存せず、ホストのハードウェア上で直接動作し、カーネルを含む基本的なオペレーティングシステム（OS）を内部に含んでいることを意味する「タイプ1」ハイパーバイザーです。 (VMware HA（または「高可用性」）は、VMとそれらが存在するホストをクラスタにプールします。 クラスター内のホストは監視され、障害が発生した場合、障害が発生したホスト上のVMは別のホストで再起動されます。 VMware HA により、企業は VM で実行されているあらゆるアプリケーションに高可用性を提供できます。

各仮想マシンは、単一のディレクトリ内の小さなファイル セットにカプセル化されています。 したがって、ディザスタ リカバリは大幅に簡素化され、VM 全体をリモートでミラーリングし、災害時に簡単に復旧できます。