1. BHyVe ってなんや
@syuu1228
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2. ここでちょっとおさらい
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3. 3

4. x86 での仮想化実現方法
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5. 5

6. x86 上で x86 を仮想化して
るんだから、命令を直接実
CPU で実行したい！
※ 但し実行しちゃまずい奴はどうにかしてね♥
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7. x86 上で x86 を仮想化して
るんだから、命令を直接実
CPU で実行したい！
※ 但し実行しちゃまずい奴はどうにかしてね♥
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9. 9

10. 10

11. 11

12. 12

13. 直接実行しちゃマズい命令
だけ trap してエミュレー
ションすればいい
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14. 14

15. 15

16. あれっ
これ無理じゃね
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17. 根性でどうにかする
● VMWare
– 実行時にマズい命令を動的に書き換え
● Xen
– 手で書き換え
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18. つらい
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19. Intel VT
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20. CPU にゲスト用のモードを追加！
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21. 21

22. 22

23. VMX root mode （ハイパーバイザ側） VMX non­root mode （ゲスト側）
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24. VMX root mode （ハイパーバイザ側） VMX non­root mode （ゲスト側）
VMLAUNCH
VMRESUME
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25. VMX root mode （ハイパーバイザ側） VMX non­root mode （ゲスト側）
VMExit
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26. VMCS 構造体
● Virtual Machine Control Structure
●
4KB の構造体
● 保存するもの
– 例外の引き起こす命令の設定
– プログラムカウンタの値
– 各種レジスタの値
– VM のメモリ開始位置 etc...
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27. Intel VT でのゲスト OS 動作の流れ
1.VMCS にゲスト環境の設定をロード
2.CPU に VMCS をセット
3.VMLAUNCH でゲストモードに切り替え
4.
ゲスト環境実行
5.
何らかの trap 要因が発生、 VMExit する
6.VMExit 要因を調べ、要因に合わせたエミュレーション処理を行う
7.3 に戻る
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28. KVM の考え方
28

29. VT を前提にすればハイパ
ーババイザ簡単に作れるん
じゃね？
※VMWare とか Xen と比較して。
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30. Intel VT でのゲスト OS 動作の流れ
1.VMCS にゲスト環境の設定をロード
2.CPU に VMCS をセット
3.VMLAUNCH でゲストモードに切り替え
4.
ゲスト環境実行
5.
何らかの trap 要因が発生、 VMExit する
6.VMExit 要因を調べ、要因に合わせたエミュレーション処理を行う
7.3 に戻る
エミュレータが欲しいなら、 QEMU を使えばいいじゃない
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31. 31

32. Intel VT でのゲスト OS 動作の流れ
1.VMCS にゲスト環境の設定をロード
2.CPU に VMCS をセット
3.VMLAUNCH でゲストモードに切り替え
4.
ゲスト環境実行
5.
何らかの trap 要因が発生、 VMExit する
6.VMExit 要因を調べ、要因に合わせたエミュレーション処理を行う
7.3 に戻る
白いところを KVM がやる。黄色いところを QEMU がやる。
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33. 簡単にハイパーバイザでき
ちゃった！しかも速い！
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34. おさらい終わり
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35. ではそろそろ
BHyVe の話に戻ろうか
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36. BHyVe ってなんやろ？
知ってる人挙手 ﾉ
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37. BHyVe ってなんやろ？
● 最近出てきたばっかりのハイパーバイザ
（ 2011/05/13 に NetApp が BSDCan で発表）
●
FreeBSD カーネルの１機能として実装されている
→平たく言うと Linux KVM の FreeBSD 版！
● シンプルな構造
●
BSD ライセンス
● 絶賛開発中（ http://wiki.freebsd.org/BHyVe ）
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38. 「車輪の再発明？」
「そうだね。ただし BSD
ライセンスの車輪だ。」
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39. BHyVe 動作イメージ
/usr/sbin/bhyve User
program
IOCTL(VM_RUN)
VMExit
BSD kernel vmm.ko Guest kernel
VMLAUNCH 39

40. BHyVe 詳細
● Intel VT­x, EPT サポート必須（シャドーページング非サポート）
→ Nehalem 以降の Intel CPU のみ対応
● AMD SVM 未対応
● BIOS Emulation ／ディスクイメージからのブート未対応
ゲストカーネルをロードする事によって起動
ゲストカーネルローダは FreeBSD カーネルのみ対応
● ブロックデバイスは virtio­blk にのみ対応
● イーサネットデバイスは virtio­net にのみ対応
● コンソールデバイスは独自ドライバが必要、 UART コンソールは絶賛実装中
● VGA デバイス・ PS/2 デバイス・ USB デバイスなどは未対応
●
Intel VT­d に対応、 PCI passthrough 可能
● MSI 割り込みのみ対応→ Legacy 割り込み／ MSI­X 割り込み未対応
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41. もしかして：
めっちゃ機能少ない
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42. 前向きに考えよう
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43. 今ならハイパーバイザの
コードが簡単に
全行読破出来る！
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44. 今なら簡単なパッチで
ハイパーバイザの開発に
参加し放題！
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45. BHyVe 利用例
● 参考資料：
http://callfortesting.org/bhyve/
から http://people.freebsd.org/~neel/bhyve/vm1.tar.gz を
ダウンロード、 vmrun.sh を参照
kldload vmm.ko
/usr/sbin/bhyveload ­m ${lowmem} ­M {highmem} ­h {bootdir} ${vmname}
/usr/sbin/bhyve ­c ${cpus} ­m ${lowmem} ­M{highmem}
­s 1,virtio­net,tap0 ­s 2,virtio­blk,${diskdev}
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46. KVM 利用例（比較）
modprobe kvm_intel.ko
kvm ­m 512 ­vnc :0
­drive file=/foo/bar.img,if=virtio,index=0,boot=on
­net nic,model=virtio,macaddr=00:11:22:33:44:55
­net tap,ifname=tap0
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47. bhyveload??
● 参考資料： http://callfortesting.org/bhyve/
kldload vmm.ko
/usr/sbin/bhyveload ­m ${lowmem} ­M {highmem} ­h {bootdir}
${vmname}
/usr/sbin/bhyve ­c ${cpus} ­m ${lowmem} ­M{highmem}
­s 1,virtio­net,tap0 ­s 2,virtio­blk,${diskdev} ${vmname}
お前何者だ？ 47

48. 各コマンドの役割分担
● /usr/sbin/bhyveload
VM インスタンスを作成し、 BSD カーネルを VM インスタンスのメモリ領域にロ
ードして起動可能な状態を作る
● /usr/sbin/bhyve
bhyveload が初期化した VM インスタンスを実行し、ディスク、 NIC 、コンソール
などのデバイスエミュレーション処理を行う
VM インスタンスの状態は、プロセス内ではなく /dev/vmm/${vmname} というデバ
イス上、つまりカーネル内に保持される。
このファイルへ read(), write(), mmap() する事により VM 内のメモリ空間にアクセ
ス出来る。
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49. なにそれこわい
● YES WE CAN!!
dd if=/dev/vmm/testvm of=memdump bs=1024 count=1024
● 僕が狂ったこと言ってるんじゃなく、
BSDCan で NetApp が発表したスライドに出てくる
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50. bhyveload の動作
● sysctl(“hw.vmm.create”, vm_name)
→ /dev/vmm/${vm_name} を作成
● open(/dev/vmm/${vm_name})
● seg.gpa = 0
seg.len = mem_size
ioctl(fd, VM_MAP_MEMORY, seg)
membase = mmap(NULL, mem_size, PROT_READ|PROT_WRITE,
MAP_SHARED, fd, 0)
●
userboot.so を使って membase の領域へ BSD カーネルを memcpy()
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51. bhyve の動作
● open(/dev/vmm/${vm_name})
● デバイス初期化
● pthread_create(fbsdrun_start_thread)
fbsdrun_start_thread() {
while(1) {
ioctl(VM_RUN, &vmexit)
handler[vmexit.exitcode](&vmexit, &vcpu);
}
}
● メイン関数はデバイスエミュレーションの処理要求イベントを kevent() で待つ
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