kernelvm1118関西-KVM vs AHF vs HAXM!
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Kernel/VM 関西第3回くらいで発表したVMとVMMに関する発表です
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- 1. ~ 食べ比べ ~
- 2. @nullpo_head (佐伯タカヤ) • M2, 修論がやばい なんなら京都で観光してる場合じゃない • 未踏2016 スパクリ Noahというアプリを作った, MacでELFを動かす そのNoahというアプリが仮想化技術をヘビーに使っていた
- 3. Virtual Machine Monitor • VMを作ったり管理したりする ハイパーバイザーのこと • 特に今日は仮想化支援機構を前提とした KVMのようなKernel moduleたちのこと
- 5. を で動かす（つらい
- 12. 1人目: しゅうう先生
- 15. 2人目: るくす氏
- 17. つまり参加者全員VM 書いてるやんけ！ • 統計的な結論 • よくよく考えたらタイトルkernel/vm探検隊だ し当然 • みなさまのVMM選びにお役立てください
- 23. KVM • 📒 言わずと知れたLinux用 の元祖VMMカーネルモ ジュール • 💻 Linux / FreeBSD • 💡 X86だけではなく、 ARM/PPC/IA-36/s390などで も動く • 説明が雑でごめんなさい、 みんな知ってるよね
- 24. Apple Hypervisor Framework • 📒 Apple謹製、OS組み込み のあまり知名度のないVMM • 💻 macOS • 💡３VMMの中でも特に Intel VMXの薄いラッパーラ イブラリ的実装 • 💡 仮想NICを作るフレーム ワークまでmacOS組み込み で載っていて案外クール • 💡 macOS版bhyveとしてよ く言及されるxhyveはAHFを 使っている
- 25. Intel HAXM (Hardware Accelerated Execution Manager) • 📒 Intelが実はVMMを作っ てる • 💻 Win/macOS • 💡 X86 Androidエミュレー タの高速化モジュールとし て配布されているが、実態 は汎用のVMM • 💡 QemuがmainlineでKVM 同様に対応している HAXM
- 26. 今日は以上3種VMMの 比較の話をします • KVM • AHF • HAXM
- 27. 比較？ • インターフェースの使いやすさと機能の面から 比較して、優劣と得意不得意をまとめます • パフォーマンスの比較はしません • そもそもマシンが違うしそろえて測るのは本質的に 難しい • 今日はsatさんがWSLについてそれをやる予定だった そうなので楽しみだったが残念 • どこかで公開してくれるでしょう • Satさんは残念ながら今回もSEGVしてしまった • がちゃぴん先生のmalloc動画みたいな感じでsatさんが SEGVする動画が見たいんですがないんでしょうか
- 29. 共通するインターフェース • 基本的なVMMの使いかた • ユーザー空間にVMMが公開しているAPIをたたいて VMMモジュールを利用する • Ioctl派とライブラリで隠ぺい派に分かれる “/dev/kvm”や”¥¥.¥hax”などのデバイスが 生えていて、そこへのioctlでAPIを呼ぶ hv_vm_createのようなAPIがライブラリ にファーストクラスに用意されている
- 30. だいたい共通するVMMの使い方 (AHFを例に) 1. hv_vm_create まずVMを作る 2. hv_vm_map 次にメモリ空間 を作る。CR3とか 3. hv_vcpu_create 仮想CPUを作る 4. hv_vcpu_runと VMEXITのループ ここがエミュ レーション本体
- 33. だいたい共通するVMMの使い方 (AHFを例に) 1. hv_vm_create まずVMを作る 2. hv_vm_map 次にメモリ空間 を作る。CR3とか 3. hv_vcpu_create 仮想CPUを作る 4. hv_vcpu_runと VMEXITのループ ここがエミュ レーション本体
- 34. だいたい共通するVMMの使い方 (Libhypervisorを例に) 1.while (1) { 2. vmm_cpu_run(vm, cpu); 3. vmm_cpu_get_state(vm, cpu, VMM_CTRL_EXIT_REASON, &exit_reason); 4. switch (exit_reason) { 5. case VMM_EXIT_FAIL_ENTRY: 6. /* めっちゃエラーメッセージとか出す */ 7. return 0; 8. case VMM_EXIT_HLT: 9. /* 死んだ */ 10. return 0; 11. case VMM_EXIT_IO: 12. ret = vmm_cpu_get_register(vm, cpu, VMM_X64_RAX, &value); 13. /* ここでデバイスエミュレーション */ 14. break; 15. ... 16. } 17.} RunとExitのループ 複雑なCPUのエミュレーション無しに(※) 仮想マシンエミュレータを作れる！
- 36. HAXM
- 38. 分かる人向けTL;DR KVM AHF HAXM 複数VM操作 ✔ ✘ ✔ EPTの活用 ✘ ✔ △(unmapだけ できない) ホストによる ページング ✔ ✔ ✔ Exception Bitmap操作 ✘ ✔ ✘ 例外のハンド ルのしやすさ △ ✔ ✘ VMCALL命令 ✘ ✔ ✘ VMFUNC命令 ✔ ✔ ✘
- 40. ドキュメントについて
- 41. • APIに関しては バカでかい1枚 のApi.txtがある • APIに関しては これだけだけど まぁほかのファ イルは充実 • ただしVMMに 詳しくない人が いきなりこれを 見ても多分わか らない
- 42. • APIに関しては バカでかい1枚 のApi.txtがある • APIに関しては これだけだけど まぁほかのファ イルは充実 • ただしVMMに 詳しくない人が いきなりこれを 見ても多分わか らない
- 46. ドキュメントについて • KVMですらドキュメントだけだと良く分からな いので、結局Intelドキュメントとにらめっこし ながら試行錯誤する • 気合 • 「とっつきやすさ」に特に差はない（でも HAXMはさすがに無理かな・・・
- 47. VMはデバッグがつらい • VMX系のエラーはたいてい「エラーがある」と しか言ってくれない • CPU「なんで私が怒ってるかわかる？」 • ⇒全然わからない • ドキュメントがないと精神的につらい
- 48. その他機能比較
- 49. KVM AHF HAXM 複数VM操作 ✔ ✘ ✔ EPTの活用 ✘ ✔ △(unmapだけ できない) ホストによる ページング ✔ ✔ ✔ Exception Bitmap操作 ✘ ✔ ✘ 例外のハンド ルのしやすさ △ ✔ ✘ VMCALL命令 ✘ ✔ ✘ VMFUNC命令 ✔ ✔ ✘ 詳しい人向け 機能比較一気見表
- 50. EPTの活用 • Intelの仮想化機能のEPTはとても柔軟 • ゲスト物理→ホスト物理のアドレスマッピング を、通常のx86のマッピングの粒度で行える • (e.g. gpa->hpaの1ページ分だけNXを立てるなど
- 52. KVM AHF HAXM 複数VM操作 ✔ ✘ ✔ EPTの活用 ✘ ✔ △(unmapだけ できない) ホストによる ページング ✔ ✔ ✔ Exception Bitmap操作 ✘ ✔ ✘ 例外のハンド ルのしやすさ △ ✔ ✘ VMCALL命令 ✘ ✔ ✘ VMFUNC命令 ✔ ✔ ✘ 詳しい人向け 機能比較一気見表
- 55. KVM AHF HAXM 複数VM操作 ✔ ✘ ✔ EPTの活用 ✘ ✔ △(unmapだけ できない) ホストによる ページング ✔ ✔ ✔ Exception Bitmap操作 ✘ ✔ ✘ 例外のハンド ルのしやすさ △ ✔ ✘ VMCALL命令 ✘ ✔ ✘ VMFUNC命令 ✔ ✔ ✘ 詳しい人向け 機能比較一気見表
- 56. まとめ • AHFが一番柔軟性が高い • OSが自由に選べるならオススメ • KVM / HAXMもしかし、ふつうのVMを書くなら 十分な柔軟性 • ただしHAXMはドキュメントがないから初めて のVMM利用にはやめよう
- 57. HAXM ！