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この記事では、VMware ESXi の仮想ネットワークの考え方と、仮想マシンが実際にどのようにネットワークの通信を送受信しているのかを、図で整理します。
- 仮想 NIC、仮想スイッチ、ポートグループの関係
- アップリンク（物理 NIC）と VMkernel ポートの役割
- 標準スイッチと分散スイッチの違い
仮想ネットワークインタフェース（vNIC)
仮想マシンには、ネットワークにつながった物理マシンと同じように、ネットワークインタフェースカード（NIC）があります。この NIC を仮想 NIC（vNIC）といいます。
仮想マシンのゲスト OS からは、この NIC が物理デバイスではなく仮想のものだとはわかりません。物理 NIC がつながっているのと同じように扱います。
仮想スイッチ
物理マシンと同じように、仮想マシンもネットワークにつなぐ必要があります。仮想マシンは、ESXi の中にある仮想スイッチに接続します。
ポートグループ
仮想マシンは、仮想スイッチ上のポートグループに接続します。ポートグループは、同じ設定を使う仮想マシンのポートをまとめたものです。ポートグループには VLAN を割り当てられ、セキュリティポリシーや NIC チーミングなどの設定も、ポートグループ単位で決められます。
同じ仮想スイッチの同じポートグループ（同じ VLAN）につながっている仮想マシンどうしは、直接通信できます。
たとえば、仮想マシンが2台あり、どちらも VLAN100 のポートグループにつながっている場合、仮想マシン間の通信は仮想スイッチの中で完結します。
アップリンク（物理 NIC）
ほかのホストの仮想マシンや外部の機器と通信するには、ESXi ホストの物理 NIC を経由する必要があります。ESXi ホストにも物理的なネットワークインタフェースがあり、物理スイッチにつながっています。
ESXi はこの物理 NIC を vmnic0、vmnic1 … という名前で扱います。仮想スイッチは、アップリンクとして割り当てた物理 NIC（vmnic）を通して外部とつながります。
ESXi ホストの外に送るパケットは、仮想スイッチからアップリンクの物理 NIC を通って、外部の物理スイッチへ転送されます。
たとえば、仮想マシンが2台あり、それぞれ VLAN100 と VLAN200 のポートグループにつながっているとします。
仮想スイッチはルーティングをしないので、VLAN が違う仮想マシンどうしは、仮想スイッチの中だけでは通信できません。外部の物理スイッチ（L3 スイッチ）やルータに出て、ルーティングで戻ってくる必要があります。
VMkernelポート
VMkernel ポート（VMkernel アダプタ）は、仮想マシンではなく ESXi ホスト自身の通信に使う、仮想スイッチ上の特別なポートです。管理通信（vCenter Server との通信）、vMotion、IP ストレージ（iSCSI、NFS）、vSAN、Fault Tolerance のログなどのトラフィックを扱います。図5の右側の VMkernel ポートがこれにあたります。
仮想スイッチの種類
仮想スイッチには、標準スイッチ（vSphere Standard Switch）と分散スイッチ（vSphere Distributed Switch）があります。
標準スイッチ
標準スイッチは、ESXi ホストごとに独立した仮想スイッチです。図5の仮想スイッチは標準スイッチの例です。
ESXi ホストが少なければ標準スイッチでもかまいませんが、ホストが多くなると、次のようにホストごとに仮想スイッチを設定・管理する必要があり、運用の負担になることがあります。
そこで、ある程度の規模の環境では、分散スイッチがよく使われます。
分散スイッチ
分散スイッチは、複数の ESXi ホストにまたがって共有する仮想スイッチです。設定は vCenter Server で一元管理し、各ホストに反映されます。実際にパケットを転送する部分（データプレーン）は、各ホストにあります。
標準スイッチのようにホストごとに仮想スイッチを設定・管理する必要がないので、ネットワーク構成を管理しやすくなります。
また、LACP（リンクアグリゲーション）、ポートミラーリング（SPAN）、NetFlow（IPFIX）などは、標準スイッチにはなく、分散スイッチで使える機能です。
| 項目 | 標準スイッチ | 分散スイッチ |
|---|---|---|
| 範囲 | ESXi ホストごと | 複数の ESXi ホストで共有 |
| 管理 | ホストごとに設定 | vCenter Server で一元管理 |
| LACP・ポートミラーリング・NetFlow | 使えない | 使える |
仮想スイッチを使った NIC チーミングについては、次の記事を参考にしてください。
>> 参考記事：【VMware ESXi】図解 NICチーミングの種類と動作概要
まとめ
| 用語 | ポイント |
|---|---|
| vNIC | 仮想マシンの NIC。ゲスト OS からは物理 NIC と同じに見える |
| 仮想スイッチ | ESXi の中で仮想マシンをつなぐスイッチ。ルーティングはしない |
| ポートグループ | VLAN やセキュリティポリシーなどを決める単位 |
| アップリンク（vmnic） | 仮想スイッチを外部の物理スイッチにつなぐ物理 NIC |
| VMkernel ポート | 管理・vMotion・IP ストレージなど、ESXi 自身の通信に使う |
| 標準／分散スイッチ | ホストごとに管理するか、vCenter Server で一元管理するか |
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