自作WASMランタイムをKernelに改造する試み.pdf

2023/9/15 WebAssembly night #11の@RI5255 (https://twitter.com/RI5255) の発表資料です。

SeckHack365で取り組んでいるWASM Runtime x Microkernelという試み(https://github.com/RI5255/mavis) について紹介します。

Transcript

1. 自作WASMランタイムをKernelに改造する試み
   -WASM x Microkernelの可能性-
   WebAssembly night #11 9/15
   @RI5255
   

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2. 仕組みを理解したい!!
   OTFって何？ NTFSって何?
   Cコンパイラの仕組みは?
   USBドライバの仕組みは？
   自己紹介
   ・低レイヤが好き
   ・重度のフルスク病
   ・CTFはpwnが好き
   @RI5255
   

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3. WASM Runtime x Microkernel !!
   https://github.com/RI5255/mavis
   

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4. Microkernelとは？
   user
   タスクスケジューラ
   デバイスドライバ
   ファイルシステム
   シンプルで必要最低限のinterface
   kernel
   kernel
   server
   

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5. WASM Runtime x Microkernelとは？
   user
   タスクスケジューラ
   デバイスドライバ
   ファイルシステム
   シンプルで必要最低限のinterface
   WASM Runtime
   kernel
   WASM
   全てのserverがWASMバイナリなMicrokernel !!
   

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6. 概要
   fs
   ・ファイルのopen
   ・ファイルのread
   ・ファイルのclose
   vm
   ・タスクの生成
   ・タスクの削除
   shell
   ・コマンド実行
   WASM Runtime(Kernel)
   low level functions
   WASM
   Program
   Microkernel
   

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7. 特徴
   ・仮想メモリを持たない
   ・すべてのプログラムがWASMバイナリ
   ・すべてのプログラムがring0で動く
   ・kernelそのものがWASM Runtime
   ・メッセージパッシングの機構を提供
   ・”OS”の機能は全てWASMバイナリとして実現する
   

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8. Why?
   ・仮想メモリが必要ない
   Microkernelのボトルネックを解消しつつ、拡張性に優れたOSを作ることができる
   ・プログラムが汎用的になる
   ・全てをKernel空間で動かせる!!
   

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9. Demo: “Hello World” on mavis
   

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10. Demo: “Hello World!” on mavis
    shell fs
    “hello”
    OPEN_FILE_MSG
    OPEN_FILE_REPLY_MSG
    1
    shell fs
    READ_FILE_DATA_MSG
    READ_FILE_DATA_REPLY_MSG
    2
    shell vm
    SPAWN_TASK_MSG
    SPAWN_TASK_REPLY_MSG
    4 hello
    create_vm_task
    shell fs
    CLOSE_FILE_MSG
    CLOSE_FILE_REPLY_MSG
    3
    hello vm
    EXIT_TASK_MSG
    5
    task_destroy
    shell
    DESTROY_TASK_MSG
    ”Hello World!”
    

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11. 展望
    ・ライブラリを使うぐらいの気軽さで、”OS”の機能を切り替えられる日が来るかも!?
    ・分散システムへの応用!?
    ・WASM Device Driver
    ・Network Support
    

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