2015-11-26 BitVisor Summit 4（公開版）

【主催】
（社）情報処理学会
システムソフトウェアとオペレーティングシステム研究会
（第27回コンピュータシステム・シンポジウム併設イベント）
【主催】
（社）情報処理学会
システムソフトウェアとオペレーティングシステム研究会
（第27回コンピュータシステム・シンポジウム併設イベント）
2015/11/26 BitVisor Summit 4 「BitVisorの現状と今後」 1

開催趣旨
BitVisor Summit は、BitVisor に興味を持つ幅広い層の方々に交
流や情報交換の場を提供することを目的としています。
BitVisor は純国産の仮想マシンモニタですが、BitVisor のように
日本国内において研究開発されており、なおかつ高い完成度を持
つ低レイヤのシステムソフトウェアはそれほど多くはないのではない
かと思われます。
本 Summit では、BitVisor に関する最新の技術的な情報の交換
の場を提供するほか，仮想化技術やOSカーネルなど、高度な基盤
システムソフトウェア全般に興味を持った研究者・開発者・ユーザが
交流する稀少な機会として有益な場となることを期待しています．

プログラム
• オープニング
 BitVisorの現状と今後
• 一般セッション（7件）
 Unsafe Nested Virtualization
 ライブマイグレーション実装で体験したデバッグの解説
 不要なデバイスを無効化するハイパーバイザー DeviceDisEnabler
 BitVisor上の独自機能に対するテストの試み
 ADvisor機能を応用した有害画像の視覚的規制
 drivisor internal: How to conceal and disguising real device
 SSLWatcher: SSL/TLS通信を監視し警告するハイパバイザ
• デモセッション

講演者内訳
• 一般講演×７件（昨年度６件）
株式会社イーゲル×１件
産業技術総合研究所×１件
筑波大学×３件
電気通信大学×２件

参加登録者
0
10
20
30
40
企業
50%大学
45%
SPAM
5%
0
10
20
30
40
登録者数の推移
企業
41%
大学
42%
その
他
17%
SPAM
0%
今
年
度
昨
年
度

BitVisor の歴史
• 2006年：研究開発開始
• 2008年 3月：BitVisor 0.2公開
 VMMコア、ディスク・ネットワーク暗号化、ICカードによる鍵管理
 保護ドメイン機能、AHCI対応、Realtek NIC対応、...
• 2011年10月：BitVisor 1.2公開
 Suspend/Resume対応、ATA Piggyback、TCB BIOS対応、...
 バックグラウンド暗号化、EPT/NPT、ADvisor機能、…
• 2014年 5月：BitVisor 1.4 公開
 UEFI（Mac）サポート
• 201x年 x月：BitVisor 1.5 coming soon (?)

BitVisor の最近の動向
• BitBucket での最新ソースコード公開
https://bitbucket.org/bitvisor/bitvisor
• JST A-STEP ハイリスク挑戦タイプでの研究
国際会議ASPLOS 2015での発表
ベアメタルクラウド向けのプロビジョニングシステム
国際会議UCC 2015での発表
ベアメタル環境におけるライブマイグレーション
• 東京大学への導入事例 PART 2
iMac向けプロビジョニングシステムとして本格導入

BitBucket での
最新ソースコード公開

BitBucket の特徴
• バージョン管理リポジトリのホスティングサービス
GitHub などと同様
• Atlassian 社が提供
５ユーザーまで無料
無料で非公開プロジェクトも作成可能
• Mercurial や Git に対応
BitVisor は伝統的に Mercurial を使用
• 複数ユーザ間でソースコードの管理が可能
フォークやプルリクエストが可能

BitBucket での公開
• https://bitbucket.org/bitvisor/bitvisor
2014年12月25日（木）公開
コミット数：94
フォーク：4
プルリクエスト：1 (declined)

BitVisor 開発への参加の誘い
• 真のオープンソース・ソフトウェアへ
コミュニティベースの開発体制
榮樂さんの負担軽減？
• 学術研究成果のコミュニティ還元
国民に対する説明責任
アウトリーチ活動
• BitVisor の応用範囲拡大へ
一般ユーザが使えるようなソフトウェア開発

BitVisor 開発への参加の仕方
• BitBucket にアカウントを作成
• bitvisor / bitvisor のリポジトリにアクセス
• リポジトリをフォーク
• ローカル環境にクローン
• ソースコードを編集
• 変更をコミット
• プルリクエストを作成

BitBucket: アカウント作成(1)

BitBucket: アカウント作成(2)

BitBucket: フォーク(1)

BitBucket: フォーク(2)(a)

BitBucket: フォーク(2)(b-1)

BitBucket: フォーク(2)(b-2)

BitBucket: フォーク(3)

BitBucket: クローン(1)

BitBucket: クローン(2)
>hg clone (コピーしたURL)
destination directory: bitvisor
requesting all changes
adding changesets
adding manifests
adding file changes
added 116 changesets with 7260 changes to 6113
files
updating to branch default
3095 files updated, 0 files merged, 0 files
removed, 0 files unresolved
>cd bitvisor

BitBucket: コミット(1)
>vi drivers/hoge.c （BitVisorのコードを編集する）
>hg add drivers/hoge.c
>hg commit drivers/hoge.c –m ‘This is a test commit’
>hg push
pushing to https://xxxx@bitbucket.org/xxxx/bitvisor
searching for changes
http authorization required for
https://bitbucket.org/xxxx/bitvisor
realm: Bitbucket.org HTTP
user: xxxx
password: （パスワード入力）
remote: adding changesets
remote: adding manifests
remote: adding file changes
remote: added 1 changesets with 1 changes to 1 files

BitBucket: コミット(2)

BitBucket: プルリクエスト(1)

JST A-STEP
ハイリスク挑戦タイプでの研究

A-STEP プロジェクト概要
• 平成26年1月〜平成28年12月
JST A-STEP ハイリスク挑戦タイプ
『高セキュリティ・高信頼のクラウドコンピューティング環境実
現に向けた基盤システムソフトウェア「BitVisor」の研究開発』
企業責任者：松原克弥（イーゲル）、研究責任者：品川高廣
（東京大学）
純国産のクライアント向け高セキュリティ仮想化ソフトウェアで
あるBitVisorを拡張して、高セキュリティ＆高信頼のクラウドコ
ンピューティング環境の実現に向けた研究開発をおこなう。

国際会議ASPLOS2015での発表
• BitVisor を使ったプロビジョニングシステム
ゲストOS
ハードウェア
ストレージ
サーバ
HDD/SSD
BitVisor
バックグラウンド
インストール
ネットワークブート
ダ
イ
レ
ク
ト
ア
ク
セ
ス
ストレージドライバ

国際会議UCC2015での発表
• BitVisor を使ったライブマイグレーション
ゲストOS
BitVisor
ハードウェア
物理デバイス
内部状態
ダ
イ
レ
ク
ト
ア
ク
セ
ス
ドライバゲストOS
BitVisor
ハードウェア
物理デバイス
内部状態
ドライバ
内部状態のマイグレーション
ダ
イ
レ
ク
ト
ア
ク
セ
ス
Source Machine Destination Machine

東京大学への導入事例
PART 2

教育用計算機システム(ECCS)
• 東京大学情報基盤センターで運用
ECCS = Educational Campuswide Computing System
2016年度に導入予定 ⇒ ECCS 2016
• 1,341台の iMac が稼働予定
駒場、本郷、柏キャンパスに分散配置
• ローカルディスクにOSをインストール
OS X と Windows 10 のデュアルブート

ディスクイメージ管理の問題
• 1,341台の分散配置された端末
手動で管理するのは非現実的
• 定期的なディスクイメージの更新の必要性
OSやアプリケーションのアップデート
月に1回程度
• 複数OSへの対応
Windows と OS X

プロビジョニングシステム
• イーゲル製 vThrii Seamless Provisioning
国際会議ASPLOS 2015で発表した研究成果の商用版
榮樂さんによる再実装
TCP/IPの利用
o ASPLOS論文版はATA over Ethernet (UDP)
virtio の利用
o ASPLOS論文版ではNICが2つ搭載されていることが前提
• ベアメタルクラウド向けを想定
o iMac端末の1つのNICをゲストOSとVMMで起動時から共有するため
脱仮想化は無し
o virtioが常に動作し続ける
NVMExpress対応？
o 新しい iMac に搭載

学術的な成果

新規採択論文
• ASPLOS 2015
 Y. Omote, T. Shinagawa, K. Kato. Improving Agility and Elasticity in
Bare-metal Cloud. In Proc. 20th International Conference on
Architectural Support for Programming Languages and Operating
Systems (ASPLOS 2015), Mar 2015.
• UCC 2015
 Takaaki Fukai, Yushi Omote, Takahiro Shinagawa, Kazuhiko
Kato. OS-Independent Live Migration Scheme for Bare-metal
Clouds. In Proceedings of the 8th IEEE/ACM International
Conference on Utility and Cloud Computing, Dec 2015. To appear
• ACM SAC 2016
 Satoru Takekoshi, Takahiro Shinagawa, Kazuhiko Kato. Testing
Device Drivers against Hardware Failures in Real Environments. In
Proceedings of the 31st ACM Symposium On Applied Computing
(ACM SAC 2016), Apr 2016. To appear

BitVisor 関連発表
• APSys 2015
A Hypervisor for Manipulating Guest Screens （電通大）
Exit-Less Isolated Execution
Testing Device Drivers against Hardware Failures in Real
Environments
A new framework for baremetal OS
• 情報処理学会論文誌
Checkpointing an Operating System Using a Parapass-through
Hypervisor （電通大）
• CODE BLUE 2014
DeviceDisEnabler （産総研）

論文の参照数（2015）
EuroSys ‘10
IEEE S&P 2010
SOSP ‘11
EuroSys ‘10
SOSP ‘11
NDSS ‘11
IEEE S&P ‘12
IEEE S&P ‘13
62件(‘12) ⇒ 87件(‘13) ⇒ 108件(‘14)⇒136件(‘15)

BitVisorの今後の課題
• 機能向上
デバイス対応
USB 3.0（xHCI），NIC（Marvell, Broadcom），無線LAN, RAIDカード, ...
マシン・OS対応
EFI（Mac対応）, Nested Virtualization, MMConfig, ...
開発者向け対応
依存関係対応Config, API整理，ドキュメンテーション
オーバヘッド削減
EPT, スレッド, Preemption Timer
• 商業化
セキュアVM, ネットワークブート，…

まとめ
• BitVisor の最近の動向
 BitBucket での最新ソースコード公開
 JST A-STEPでの開発
 東京大学への導入事例 PART 2
• 学術的な成果
 ASPLOS 2015, UCC 2015, ACM SAC 2015 採択
 VEE 2009 論文が136件参照
• 今後の課題
 オープンソースコミュニティの活性化
 対応デバイスの更なる増加
 アプリケーションの開発
 更なる商業化

BitVisor の宣伝
• BitVisor に関する情報
ホームページ
http://www.bitvisor.org/
メーリングリスト
bitvisor-user@bitvisor.org, bitvisor-user-en@bitvisor.org
bitvisor-devel@bitvisor.org, bitvisor-devel-en@bitvisor.org
ソースコード
https://bitbucket.org/bitvisor/bitvisor
http://sourceforge.net/projects/bitvisor/

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