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サーバ仮想化技術は、物理サーバのコンピュートリソースを最大限活用するために、従来から利用されてきました。 サーバ仮想化を実現する代表的なハイパバイザに KVM（Kernel-based Virtual Machine） があります。 KVM は、オープンソースでありながら高い性能と安定性を持ち、Linux に深く統合されていることから、多くのオンプレミス環境やプライベートクラウドで採用されてきた実績があります。昨今ではパブリッククラウドが普及したことで、オンプレミスのサーバから GCE や EC2、AVM といったコンピュートマシンへのリフトアンドシフトが進んでいます。 大半の場合、パブリッククラウドが提供するコンピュートマシンは、それ自体が仮想化された VM として提供されます。ここで、従来利用してきた「KVM によるサーバ仮想化はクラウドプロバイダが提供する VM でも利用できるのか」という疑問が生じました。答え、クラウドプロバイダが提供する VM でも Nested Virtualization（Nested V12n） という仕組みを利用できます。 Nested V12n は、その名の通りネストされた仮想化を意味し、VM の中で別の VM を実行（VM in VM）することを指します。 Nested V12n を使用すると、クラウドプロバイダが提供する VM 内で KVM を利用することができます。しかし、実際にはオンプレミスの物理マシンとクラウドプロバイダが提供する仮想マシンでは、KVM の構築に際して仕組み上異なる部分があり、後者の場合は特有の制約もあります。今回のブログでは、Google Cloud の VM（GCE）で Nested V12n を利用し、libvirt を用いて Linux KVM を構築してみたので、クラウドサービスの VM で KVM を実行する方法や、VM ネットワークの違いについて紹介したいと思います。

ネットワーク経路上のルータ（ソフトウェアルータ）をはじめとし、ロードバランサやキャッシュサーバ等のミドルウェアは、特に高いパケットレートを処理する必要があります。 これらのシステムは、膨大なパケットを迅速かつ効率的に処理するために、物理および論理の両方で高いパフォーマンスが要求されます。ネットワークトラフィックの処理は、コンピュータシステムにとって非常にリソース集約的な作業であり、高パケットレート環境下では CPU に掛かる負荷が非常に大きくなってきます。 ネットワークミドルウェアでは、多数のクライアントからの要求を捌くために、マシン内の処理に起因する負荷を効率的に分散・軽減させる必要があります。アプリケーションをマルチコア環境でスケールさせる際、CPU 負荷が特定のコアに集中することでシステム全体のパフォーマンスが低下する場合があります。 この問題を解決するため、Linux ネットワークスタックの NAPI や NIC のオフロード機能が、CPU の割り込み処理を効率化し、パフォーマンスを最適化する上で重要な役割を果たします。また、マルチコアスケーリングを効果的に実現するためには、NIC の RSS やカーネルの RPS/RFS といった機構も活用する必要があります。 これらの技術により、パケット処理を複数の CPU コアに分散させ、システム全体のパフォーマンスを最適化することが可能です。今回のブログでは、高パケットレート環境下において膨大なリクエストデータを捌くために Linux カーネルが取った対策について紹介したいと思います。

Shell Script は UNIX 系システムにおいて高度な自動化を実現するための非常に強力なツールで、トイル（Toil）の撲滅に繋がります。トイルとは、反復的で非創造的な作業のことを指します。 これには、例えば、手動でのシステムのスケーリングや、エラーのトラブルシューティング、ルーチンメンテナンス等が含まれます。 トイルを特定し、それを自動化することで、エンジニアはより創造的なタスクやプロジェクトに焦点を合わせることができます。O'Reilly の Site Reliability Engineering 本によれば、トイルを判別する方法として、次のような基準が挙げられています。上記の項目に該当する作業は、Shell Script による自動化によって効率よく軽減することが可能です。今回のブログでは、Shell Script を使った効率的な自動化の実践方法と、トイルを削減するベストプラクティスについて、Google から提供されている Shell Style Guide を参考に紹介したいと思います。

開発の中で Linux 環境での検証が必要になったので、macOS に VirtualBox をインストールし、Ubuntu を仮想マシンとして立てて利用していました。 ところが Docker を多用していたところ、Docker イメージが思いの他ストレージを占領するため、あっという間にオーバーフローしました。 ということでそれまで 20 GB の仮想 HDD をアタッチしていましたが、これを機に一気に 64 GB までストレージを拡張していきたいと思います。今回は調べた内容を元に、Ubuntu 仮想マシンのストレージ拡張方法 について書き残しておきたいと思います。

ハードウェアリソースを最大限に活用し、柔軟かつ効率的なシステムの運用を実現するために「仮想化技術」は必要不可欠となっています。今回のブログでは、仮想化技術の基本的な仕組みや必要性、メリットに触れ、Oracle VM VirtualBox を使って実際に仮想マシンを構築してみたいと思います。