פרויקט NetBSD מפתח היפרוויזר NVMM חדש

מפתחי פרויקטים של NetBSD הוכרז על יצירת היפרוויזר חדש וערימת הווירטואליזציה המשויכת, שכבר נכללים בסניף הניסיוני NetBSD-current ויוצעו במהדורה היציבה של NetBSD 9. NVMM מוגבל כרגע לתמיכה בארכיטקטורת x86_64 ומספק שני קצה אחוריים עבור המאפשרים מנגנוני וירטואליזציה של חומרה: x86-SVM עם תמיכה בהרחבות וירטואליזציה של AMD ו-x86-VMX למעבדי אינטל. במתכונתו הנוכחית, ניתן להפעיל עד 128 מכונות וירטואליות על מארח אחד, שלכל אחת מהן ניתן להקצות עד 256 ליבות מעבד וירטואלי (VCPU) ו-128 GB של זיכרון RAM.

NVMM כולל דרייבר הפועל ברמת ליבת המערכת ומתאם גישה למנגנוני וירטואליזציה של החומרה, וערימת Libnvmm שפועלת במרחב המשתמש. האינטראקציה בין רכיבי הליבה ומרחב המשתמש מתבצעת באמצעות IOCTL. תכונה של NVMM שמבדילה אותו מ-hypervisors כגון KVM is HAXM ו-Bhyve, הוא שברמת הליבה מבוצעת רק הסט המינימלי הנדרש של bindings סביב מנגנוני וירטואליזציה של חומרה, וכל קוד אמולציית החומרה מועבר מהקרנל אל מרחב המשתמש. גישה זו מאפשרת להפחית את כמות הקוד המופעל עם הרשאות גבוהות ולהפחית את הסיכון לפגיעה במערכת כולה במקרה של התקפות על פרצות ב-hypervisor. בנוסף, איתור באגים ובדיקות טשטוש של הפרויקט מפושטות באופן ניכר.

עם זאת, Libnvmm עצמו אינו מכיל פונקציות אמולטור, אלא מספק רק API המאפשר לשלב תמיכת NVMM באמולטורים קיימים, למשל, QEMU. ה-API מכסה פונקציות כמו יצירה והשקה של מכונה וירטואלית, הקצאת זיכרון למערכת האורחת והקצאת VCPUs. כדי לשפר את האבטחה ולהפחית את וקטורי ההתקפה האפשריים, libnvmm מספק רק פונקציות שמתבקשות במפורש - כברירת מחדל, מטפלים מורכבים אינם נקראים אוטומטית וייתכן שלא יהיה בהם שימוש כלל אם ניתן להימנע מהם. NVMM מנסה לשמור על דברים פשוטים, מבלי להסתבך יותר מדי, ולאפשר לך לשלוט בכמה שיותר היבטים של העבודה שלך.

החלק ברמת הליבה של NVMM משולב בצורה הדוקה למדי עם ליבת NetBSD, ומאפשר ביצועים משופרים על ידי הפחתת מספר בוררי ההקשר בין מערכת ההפעלה האורחת לסביבת המארחת. בצד מרחב המשתמש, libnvmm מנסה לצבור פעולות I/O נפוצות ולהימנע מביצוע קריאות מערכת שלא לצורך. מערכת הקצאת הזיכרון מבוססת על תת-המערכת pmap, המאפשרת לפנות דפי זיכרון אורחים למחיצת ההחלפה במקרה של מחסור בזיכרון במערכת. NVMM נקי ממנעולים גלובליים ומאפשרים לך להשתמש בו-זמנית בליבות CPU שונות כדי להפעיל מכונות וירטואליות אורחות שונות.

הוכן פתרון מבוסס QEMU המשתמש ב-NVMM כדי לאפשר מנגנוני וירטואליזציה של חומרה. מתבצעת עבודה לכלול את התיקונים המוכנים במבנה הראשי של QEMU. השילוב של QEMU+NVMM כבר קיים היא מאפשרת להריץ בהצלחה מערכות אורחים עם FreeBSD, OpenBSD, Linux, Windows XP/7/8.1/10 ומערכות הפעלה אחרות במערכות x86_64 עם מעבדי AMD ו-Intel (NVMM עצמה אינה קשורה לארכיטקטורה ספציפית, למשל, אם נוצר ה-backend המתאים , הוא יוכל לעבוד על מערכות ARM64 ). בין תחומי היישום הנוסף של NVMM, מצוין גם בידוד ארגז חול של יישומים בודדים.

מקור: OpenNet.ru