hbstyle 2017-1 仮想化技術のあれこれ

仮想化とはというところから、サーバー仮想化のCPU周りの技術を中心に話しました。

Transcript

1. 仮想化技術のあれこれ H-OTTER HBSTYLE
2. 自己紹介
3. 自己紹介 Twitter: @_h_otter_ MMA CTF 難しい… Heartbeatsでバイトしてます
4. 資格 セキュリティスペシャリスト ネットワークスペシャリスト → 午後Ⅱで名前を書き忘れたらしい… 点数的には合格のはず (負け惜しみ)
5. • 競プロ • 自宅サーバ • CTF 高校時代は…
6. 先日、成人しました
8. みんなリア充じゃん…
9. ICTSC トラコン 運営がわざと起こしたトラブルを直す 馬場さんや門馬さん、伊藤さんも参加 openstackなどの仮想化基盤を使うことも (つらい…)
10. ここから本題
11. 仮想化ってなに? 『仮想化とは、サーバなどのハードウェアリソース（CPU、メモリ、HDD）を、物理的な構成にとら われずに、論理的に統合や分割することができる技術のこと。』 (ネットワークエンジニアとして, http://www.infraexpert.com/study/virtual.html) HDD: 2TB HDD: 1TB HDD: 5TB 容量を 仮想化 HDD: 2TB HDD: 1TB HDD: 5TB 仮想的なHDD: 8TB
12. 仮想化ってなに? 『仮想化とは、サーバなどのハードウェアリソース（CPU、メモリ、HDD）を、物理的な構成にとら われずに、論理的に統合や分割することができる技術のこと。』 (ネットワークエンジニアとして, http://www.infraexpert.com/study/virtual.html) 帯域、 グローバルIPを 仮想化 仮想的なネットワーク グローバルIP: /24 + /27 NTTコミュ IIJ RT01 RT03 RT02 100mbps GIP: /28 1gbps GIP: /24 100mbps GIP: /28 internet 1200mbps ※ 通信料がなるべく安価になるように流量を調整したりもする
13. 仮想化ってなに? 『仮想化とは、サーバなどのハードウェアリソース（CPU、メモリ、HDD）を、物理的な構成にとら われずに、論理的に統合や分割することができる技術のこと。』 (ネットワークエンジニアとして, http://www.infraexpert.com/study/virtual.html) CPU, memoryを 仮想化 memory: 32GB CPU: 3GHz * 8 core SRV01 memory: 32GB CPU: 3GHz * 8 core SRV02 memory: 64GB CPU: 3GHz * 16 core = 48GHz 仮想的なサーバ
14. 今回はサーバ仮想化
15. 今日のために調べたのでガバガバかも… (心が折れない程度に)修正をお願いします :BOW:
16. user land ring3 最近のOS user modeとkernel modeが分かれている kernelはHDDなど外部I/Oの制御をうけもつ modeによって実行やアクセスできる領域は 決まっており、ring [0-3]で表される I/O入力があった場合、kernel modeに移って 処理をする 利点は以下の通り アクセス権限を明確に分けることでセキュアに user landのアプリは細かい制御を気にせずに 開発を行える kernel land ring0 I/O 割り込み proc 1 proc2
17. サーバ仮想化の種類 準仮想化 完全仮想化 Type 1（「ネイティブ」または「ベアメタル」）ハイパーバイザ KVM Xen Hyper-V Type 2（「ホスト」）ハイパーバイザ QEMU (KVM) Vmware workstation virtualbox
18. 完全仮想化 (Xen) VMのkernelは物理ホスト上にインストールす るものと完全に同じものを使うことが可能 実はこの説明では不完全 (後述) VMM kernel land ring0 user land ring3 命令 VM Kernel Xen 参考: http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/0701/12/news010.html Xen
19. 準仮想化 (Xen) VMのkernelはXenのためににカスタマイズさ れたものをインストール 命令セットをいい具合に変えたもの Xenはring 1にVMのkernelを置き、その下に ハイパーバイザー(仮想化を管理するもの)を 置くことで実現 スーパーバイザー(kernel)の上位にいるからハ イパーバイザー VMM kernel land ring0 user land ring3 VM kernel land ring1 命令 参考: http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/0701/12/news010.html
20. 仮想化の問題点 VMの命令がシステム全体を操作してしまう 例えばメモリはアドレスが同じところを書き換 えてしまったり… 違うOSなのに同じディスクを参照したり… 参考: http://www.fujitsu.com/downloads/JP/archive/imgjp/jmag/vol62-1/paper18.pdf VM1 VM2 memory 0xffff40a1を書き換えて! 0xffff40a1を書き換えて! 同じとこ書き換えるの?
21. user land ring3 QEMU それらの問題点を何とか潜り抜けて開発さ れたエミュレータ 全体を書き換えるような命令を正しく動くよう な命令に変換する もともと別のアーキテクチャを動かすための エミュレータだからできた技 VMM kernel land ring0 VM kernel QEMU Proc 命令セットの変換 命令 欠点: 遅い!!
22. VMX root operation mode VMX non-root operation mode VT-x 完全仮想化 (Xen) Intelの変態テクノロジー システム全体に影響がある命令を実行した 場合、VMX root operation mode に自動で切 り替わる ハイパーバイザーをVMX root operation mode に待たせておけば期待通りの処理がで きる VMM kernel land ring0 user land ring3 命令 VM Kernel Xen 参考: http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/0701/12/news010.html Xen
23. VMX root operation mode VMX non-root operation mode KVM VT-ｘを前提に作られたハイパーバイザー QEMUと一緒に使う 全体に影響を与えない命令はそのまま実行、 与える影響は/dev/kvmに書き込み、kvm module がいい感じに実行 構造がシンプルで、開発するのがkvm module のみなので神 kernelがハイパーバイザーになる VMM kernel land ring0 user land ring3 /dev/kvm kvm module 参考: http://www.fujitsu.com/downloads/JP/archive/imgjp/jmag/vol62-1/paper18.pdf QEMU linux kernel
24. ネイティブ型とホスト型 ネイティブ型 ハイパーバイザーがring 0にいる (Ex. Xen) ホスト型 ハイパーバイザーがring 3にいる (Ex. QEMU) user land ring3 VMM kernel land ring0 VM kernel QEMU Proc 命令セットの変換 命令 VMM kernel land ring0 user land ring3 命令 VM Kernel Xen Xen
25. 仮想化技術的なあれ H-OTTER MMA TECH:TALK 2017 #1