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ハイパーバイザの作り方～ちゃんと理解する仮想化技術～ 第１回 x86アーキテクチャにおける仮想化の歴史とIntel VT-x はじめに 初めまして、浅田拓也（@syuu1228）です。本号より「ハイパーバイザの作り方」と題して、ハイパーバイザの内部の実装やその土台となるハードウェア側の仮想化支援技術の詳細について解説を行なっていきます。よろしくお付き合いお願い致します。 x86アーキテクチャにおける仮想化の歴史と仮想化手法 近年、x86アーキテクチャのコンピュータの性能が劇的に向上したことにより、デスクトップ用途だけでなくサーバ用途にも積極的に用いられるようになりました。 さらに、サーバとしてもユースケースによってはハードウェア性能に余裕が出てきたことにより、ここに仮想化を導入して複数のサーバインスタンスを1つの物理サーバで実行することが現実的な選択肢になってきました。 しかしながら、x8
ハイパーバイザの作り方～ちゃんと理解する仮想化技術～ 第１１回 virtioによる準仮想化デバイス その１「virtioの概要とVirtio PCI」 はじめに 前回までに、ハイパーバイザでのI/O仮想化の実装を、BHyVeのソースコードを例に挙げ解説してきました。今回は、ゲストOSのI/Oパフォーマンスを大きく改善する「virtio」準仮想化ドライバの概要と、virtioのコンポーネントの1つである「Virtio PCI」について解説します。 完全仮想化デバイスと準仮想化デバイス x86アーキテクチャを仮想化する手法として、「準仮想化」と呼ばれる方式があります。これは、Xenによって実装された方式です (“第１回 X86アーキテクチャにおける仮想化の歴史とIntel VT-X”)。 準仮想化では、仮想化に適した改変をゲストOSに加えます。これにより、改変を加えずゲストOSを仮想化する完全
はじめに 前回は、PCIパススルーとIOMMUの概要について解説しました。 今回は、VT-dの詳細について解説していきます。 前回のおさらい PCIデバイスが持つメモリ空間をゲストマシンのメモリ空間にマップすることによりPCIデバイスをパススルー接続できますが、DMAを使用するときに1つ困った問題が生じます。 PCIデバイスはDMA時のアドレス指定にホスト物理アドレスを使用します。ゲストOSは、ゲストOSは自分が持つゲスト物理ページとホスト物理ページの対応情報を持っていないので正しいページ番号をドライバに与えることができません。 そこで、物理メモリとPCIデバイスの間にMMUのような装置を置きアドレス変換を行う方法が考え出されました。 このような装置をIOMMUと呼びます。 DMA転送時にアドレス変換を行うことで、パススルーデバイスが正しいページへデータを書き込めるようになります（図1）。
はじめに これまでに、ゲスト上で発生したIOアクセスのハンドリング方法、virtio-netの仕組みなど、仮想NICの実現方法について解説してきました。 今回の記事では、/usr/sbin/bhyveが、仮想NICのインタフェースであるvirt-netに届いたパケットをどのように送受信しているのかを解説していきます。 bhyveにおける仮想NICの実装 bhyveでは、ユーザプロセスである/usr/sbin/bhyve にて仮想IOデバイスを提供しています。また、仮想IOデバイスの一つであるNICは、TAPを利用して機能を提供しています。 bhyveでは仮想NICであるTAPを物理NICとブリッジすることにより、物理NICが接続されているLANへ参加させることができます（図１）。 どのような経路を経て物理NICへとパケットが送出されていくのか、ゲストOSがパケットを送信しようとした場合を例
VMCSの構造 それでは、前回のハイパーバイザのライフサイクルの説明でも度々紹介したハイパーバイザ側のコンフィグレーション情報であるVMCS（Virtual Machine Control Structure）の内部構造（図1）を以下に説明します。 VMCS revision identifier VMCS のデータフォーマットのリビジョン番号。VT-x が拡張され、古いCPUと新しいCPUではVMCS のフォーマットが異なる可能性があるため、バージョンチェックのためリビジョンが書き込まれる。ハイパーバイザでサスペンド／レジュームやマイグレーションを実装する時に異なるIntel CPU間でVMCSをセーブ／ロードした時に不整合が発生するのを防ぐことを意図している VMCS-abort indicator VMExit 中にエラーが発生し、正常にVMExit 要因などのデータがVMCS へ書
プロセスとマルチタスクの実現 Linuxは、多数のプロセスを同時に動作させる事が出来るマルチタスク環境を実現しています。 psコマンドやtopコマンドを実行しプロセスのリストを取得すると多数のプロセスが実行中である事がわかります。 また、これらのプロセス全てが同時に平行して動作しているように見えます。 これはどのようにして実現されているのでしょうか。 一般的に、１つのプロセッサは同時に複数のプログラムを実行する事が出来ません1。 そこで、マルチタスクをサポートするOSでは複数のプロセスを非常に短い時間ずつ切り替えながら実行する事で、体感上は複数のプロセスが同時に実行されているように見せています(図1)。 このような仕組みを実現する為にどんな機能がカーネルへ実装されているのか順に見ていきましょう。 プロセスの切り替え CPU上で処理中のデータを失う事なく現在のプロセスから別のプロセスに切り替
「Linuxのしくみを学ぶ - プロセス管理とスケジューリング」公開ページ こちらのページはSoftware Design誌 2009年12月号の記事「Linuxのしくみを学ぶ - プロセス管理とスケジューリング」の公開ページです。 「ハイパーバイザの作り方」も公開中ですので、こちらも是非ご覧ください。 公開中の記事 HTML PDF ePub mobi Kindle 原稿データ 全ての原稿データはgithub上で公開されています。 Pull RequestやIssuesを通じて文章の誤り訂正や解説の追記、各フォーマットの表示の改善などのコントリビューションを受け付けています。 改善された記事は随時このページにアップロードしていきます。 記事に関するご質問 記事を読んで何かわからなかった点があったり、疑問に思ったことがあれば以下の連絡先に問い合わせてください。 Twitter: @syuu
「ハイパーバイザの作り方」公開ページ こちらのページはSoftware Design誌の連載記事「ハイパーバイザの作り方」の公開ページです。 「Linuxのしくみを学ぶ - プロセス管理とスケジューリング」も公開中ですので、こちらも是非ご覧ください。 公開中の記事 第１回 x86アーキテクチャにおける仮想化の歴史とIntel VT-x [HTML] [PDF] [ePub] [mobi] [Kindle] 第２回 Intel VT-xの概要とメモリ仮想化 [HTML] [PDF] [ePub] [mobi] [Kindle] 第３回 I/O仮想化「デバイスI/O編」 [HTML] [PDF] [ePub] [mobi] [Kindle] 第４回 I/O仮想化「割り込み編・その１」 [HTML] [PDF] [ePub] [mobi] [Kindle] 付属資料 最近のPCアーキテクチャにお
Facebook CTF通ったんだが、バルセロナまで自費で行くのかなりつらそうだし参加厳しい …ということで、若い才能がお金に困ってるからカンパをつのろうと思います。 カンパの受取り金額と対象者への支払い金額は共にイベント開催後、公開するものとします。 万が一、参加取りやめとなった場合はPaypalの機能により振り込みの取り消しを行い返金致します。 カンパの運営は@syuu1228が行っておりますので、ご質問等ありましたらこちらまでよろしくお願い致します。 @hiromu1996から皆様へ チームEpsilonDeltaでFacebook CTFに参加したいのですが、交通費が厳しいです。 なので、支援をお待ちしています。 EpsilonDeltaについて EpsilonDeltaは、日本の学生によるCTFチームです。 今回の参加メンバーは、以下の4人です。 @tyage - 大学生 @nk
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