Компания Siemens выпустила гипервизор Jailhouse 0.905.06.2018 13:15

Компания Siemens представила выпуск свободного гипервизора Jailhouse 0.9, компоненты для гостевых систем которого уже включены в состав основного ядра Linux. Гипервизор поддерживает работу на системах x86_64 с расширениями VMX+EPT или SVM+NPT (AMD-V), а также на процессорах ARMv7 (Banana Pi, NVIDIA Jetson TK1, Versatile Express с Cortex-A15 или A7) и ARMv8/ARM64 (AMD Seattle, LeMaker HiKey, NVIDIA Jetson TX1, Xilinx ZCU102) с расширениями для виртуализации. Код проекта распространяется под лицензией GPLv2.

Гипервизор реализован в виде модуля для ядра Linux и обеспечивает виртуализацию на уровне ядра. Для управления изоляцией используются предоставляемые современными CPU аппаратные механизмы виртуализации. Отличительными особенностями Jailhouse являются легковесная реализация и ориентация на привязку виртуальных машин к фиксированному CPU, области ОЗУ и аппаратным устройствам. Такой подход позволяет на одном физическом многопроцессорном сервере обеспечить работу нескольких независимых виртуальных окружений, каждое из которых закреплено за своим процессорным ядром.

При жесткой привязке к CPU накладные расходы от работы гипервизора сводятся к минимуму и существенно упрощается его реализация, так как нет необходимости выполнения сложного планировщика распределения ресурсов — выделение отдельного ядра CPU позволяет гарантировать отсутствие выполнения на данном CPU других задач. Плюсом подобного подхода является возможность обеспечить гарантированный доступ к ресурсам и предсказуемую производительность, что делает Jailhouse отличным решением для создания решений виртуализации для задач режима реального времени. Минусом является ограниченная масштабируемость, упирающаяся в число ядер CPU.

В терминологии Jailhouse виртуальные окружения именуются ячейками. Внутри ячейки система выглядит как однопроцессорный сервер, показывающий производительность близкую к производительности выделенного ядра CPU. В ячейке может быть запущено окружение произвольной операционной системы, урезанные окружения для запуска одного приложения и специально подготовленные отдельные приложения, предназначенные для решения задач реального времени. Конфигурация задаётся в .cell-файлах, определяющих выделяемые окружению CPU, регионы памяти и порты ввода/вывода.

В новом выпуске

Добавлена поддержка платформ Emtrion emCON-RZ/G1H, NXP MCIMX8M-EVK и NVIDIA Jetson TX2;
Реализована инфраструктура для подключения модулей с реализацией расширенной функциональности на этапе сборки;
В демонстрационных окружениях (inmates) унифицировано размещение секции с командной строкой;
Команда для загрузки Linux улучшена в плане разделения обработки ядра и initramfs;
Для платформ ARM и ARM64 добавлена возможность запуска окружений с включением MMU и кэшированием, добавлена поддержка загрузки сжатых образов с Linux;
Для платформы x86 улучшена эмуляция инструкций MMIO. С целью повышения защищённости обеспечен перехват инструкций AMD SVM.

Из реализованных, но не вошедших в релиз новых возможностей отмечается система привязанных к CPU таблиц гипервизора (для защиты от атак Spectre), переработка демонстрационных окружений с поддержкой SMP для систем ARM/ARM64, новый биндинг на языке Python для доступа к управляющему интерфейсу, доведение до конца работы над интерфейсом на базе virtio для организации взаимодействия между ячейками.