В докладе будет рассказано о перспективном микрогипервизоре NOVA, который разрабатывает Intel Labs, о его старом и новом окружении.

1. Fedora
Virtualiza:on
Day
2014
/
"FOSDEM
AEer-­‐party"
uKernel
devroom
report
Sartakov
A.
Vasily
Ksys
labs

2. Syuzhet
• Intro
• FOSDEM
2014:
Microkernel-­‐based
opera:ng
systems
devroom
• Flashback:
Offline
Test
Day
(01.06.2013)
• Недовиртуализация
–
встраиваемые
системы
• Виртуализация

3. FOSDEM
2014:
Microkernel-­‐based
opera:ng
systems
devroom
• 60-­‐70
человек,
на
каких-­‐то
докладах
больше,
на
каких-­‐то
меньше.
• HelenOS,
Genode
FW,
GNU/Hurd,
OS
Escape,
L4Re

6. Security
Gap
Red
FOSDEM
‘
14
Sartakov
A.
Vasily
ksys
labs
2014

7. Flashback:
Offline
Test
Day
(01.06.2013)
• Общие
сведения
о
виртуализации
• Виртуализируется
все
–
от
API
библиотек
до
аппаратных
платформ.
• О
применении
виртуализации
в
микроядерных
проектах
говорят:
– Паравиртуализация
L4Linux
– Виртуализация
(эмуляция)
API
(posix,
lib*,
драйвера)
– Аппаратная
виртуализация
(VT-­‐x)
• В
этом
году
пожалуй
самым
интересным
были
как
раз
проекты
связанные
с
поддержкой
аппаратной
виртуализации

8. Syuzhet
• Intro
• FOSDEM
2014:
Microkernel-­‐based
opera:ng
systems
devroom
• Flashback:
Offline
Test
Day
(01.06.2013)
• Недовиртуализация
–
встраиваемые
системы
• Виртуализация

9. ARM
TrustZone
• ARM
TrustZone
–
виртуальный
процессор
для
исполнения
изолированного
доверенного
ПО.
• По
сути
своей
является
дополнительным
режимом
ARM
• Позволяет
запускать
две
операционные
системы,
одна
из
которых
ничего
не
будет
знать
о
другой
• Много
где
есть,
но
доступа
к
TZ
нет

10. TZ
Example
Source:
ARM
Security
Technology
Building
a
Secure
System
using
TrustZone®
Technology

11. Зачем
это
вообще
нужно?
• Во
встраиваемых
системах
хочется
использовать
виртуализированую
среду,
как
инструмент
жесткого
разграничения
ресурсов
• Около
«Рыночный»
пример
–
телефон
с
двумя
андроидами
внутри
–
один
для
относительно
безопасных
приложений,
другой
-­‐
помойка

12. И
как
такое
делается?
• Вопрос
религии
идеологии:
взять
Linux
и
свопить
rooŽs
и
программы
местами
–
плохо
с
идеологической
точки
зрения,
в
виду
общего
ядра
для
обоих
режимов
• Давайте
больше
изоляции!
• Давайте
будем
использовать
микроядра!

13. И
как
такое
делается?
• Вопрос
религии
идеологии:
взять
Linux
и
свопить
rooŽs
и
программы
местами
–
плохо
с
идеологической
точки
зрения,
в
виду
общего
ядра
для
обоих
режимов
• Давайте
больше
изоляции!
• Давайте
будем
использовать
микроядра!
Ну
давайте..

14. Паравиртуализация
PID1
FLV
FB
FLV
APP
PID1
FLV
APP
FLV
APP
FLV
IO
APP
FLV
APP
FLV
Guest
ABI
FLV
Host
API
vETH
Guest
ABI
FLV
Host
API
Host
Kernel
CPU
main
memory
I/O
devices
L4Linux
L4Linux
FLV
APP

15. Вполне
себе
успешное
решение
• На
уровне
прототипа
работает
красиво
• T-­‐Lab
(simko3
project)
довел
вроде
бы
телефон
до
конца
• Но
вообще
это
бесконечно
далеко
от
продакшена
Genode+2xL4Linux

16. Сейчас
• Сейчас
интерес
к
паравиртуализации
по-­‐
убавился.
• L4Linux
тяжело
«усилить»
в
виду
некоторых
особенностей
архитектуры
• Под
L4Linux
нужно
адаптировать
драйвера
• Модные
процессора
имеют
TZ,
а
совсем
модные
–
аппаратную
виртуализацию

17. И
так,
нова
TZ
• Идея:
запускать
в
Secure
world
операционную
систему,
управляющую
ресурсами,
а
в
normal
world
–
контролируемую
операционную
систему.
• Реализация
от
Genode
Labs:
Genode
base-­‐hv
ядро
в
secure
world,
Android
в
normal
world.
• Подобное
же
решение
от
L4Re:
Fiasco.OC
в
secure
world

18. Архитектура
Source:
h–ps://fosdem.org/2014/schedule/event/08_uk_arm_virtualiza:on_dungeon/a–achments/slides/390/export/events/a–achments/08_uk_arm_virtualiza:on_dungeon/
slides/390/genode_trustzone.pdf

19. Демо
от
Genode
Labs
• IMX53
based
Sabre
board.

20. Syuzhet
• Intro
• FOSDEM
2014:
Microkernel-­‐based
opera:ng
systems
devroom
• Flashback:
Offline
Test
Day
(01.06.2013)
• Недовиртуализация
–
встраиваемые
системы
• Виртуализация

21. Микрогипервизор
•
•
•
•
NOVA
–
baremetal
microhypervisor
Написанный
с
нуля
L4
идеология
Да,
микроядро

22. NOVA
R0
Linux
kernel
Linux
kernel
R3
VMM
VMM
Non-­‐root
mode
Linux
user-­‐space
R3
R0
DRV
NOVA
CPU
Mem
IO
Sigma0
root
mode
Linux
user-­‐space

23. NOVA,
VMM,
Окружение
Ioctl(0x5,’a’);
R0
Iomem
opera:on:
*0x5=‘a’;
Driver
vDriver
vBIOS
VMM
messaging
Root
mode
Virtual
Busses
R0
NOVA
CPU
Hardware
R3
Non-­‐root
mode
R3

24. За
что
борются?
• Борются
за
разработку
хорошего
VMM,
поддерживающего
не
только
Linux
– Vancouver
• Linux
– Seoul
• Борются
за
разработку
хорошего
окружения
– NUL
– NRE
– Genode

25. Вести
с
полей
• Seoul
–
VMM,
поддерживается
в
Genode,
реализована
live-­‐migra:on,
сейчас
мержится
с
основным
бранчем
• Genode
портировали
Virtualbox
в
качестве
VMM,
продемонстрировали
Windows
on
top
of
NOVA.
Сорцы
будут
опубликованы
в
ближайшем
релизе.

26. State
of
the
Art
• Есть
один
микрогипервизор
NOVA
• Есть
несколько
окружений
• Есть
поддержка
TZ
в
микроядрах,
и
есть
минимум
один
VMM
для
TZ
• Нет
аппаратной
поддержки
виртуализации
ARM
• Есть
несколько
VMM
• Windows
поддержка
есть
только
в
VirtualBox
(почему-­‐то
поддержка
Windows
беспокоит
всех)

27. Спасибо.
Sartakov
A.
Vasily
sartakov@ksyslabs.org
Ksys
labs
LLC
h–p://ksyslabs.com,
h–p://ksyslabs.org,
info@ksyslabs.com
*
Please
do
not
fork
me
on
github