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【仮想マシン】 Using a PC Simulator to Illustrate Input-Output 【教育】

In ITICSE '05
http://portal.acm.org/citation.cfm?doid=1067445.1067591

Bochsを使って、入出力プログラミングの教育を行いましたという話。

MS-DOSのクローンであるFreeDOS(パブリックドメイン)と、
ボーランドのTurbo C(フリー)を使った。

将来はQEMUも評価してみるそうだ。
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【仮想化】 Unix as an Application Program 【マイクロカーネル】

In USENIX Summer Conference, 1990.
http://www.cs.cmu.edu/afs/cs/project/mach/public/www/doc/abstracts/mach3_intro.html

Machカーネルの上でBSDを動かす(マイクロカーネルの上で伝統的なOSを動かす)話。

Xenの論文を読んでいるような感覚。一つ一つの用語には古さが感じられるものの、現代に通じる問題をたくさん扱っていて、非常に楽しめる。

自分の研究の質を向上させるという面からは、この手の古典を読むことがどの程度の意味を持つかは微妙なところではある。現代の問題の解決に使えそうな手法が発見できたり、新しい研究ネタが思いつくかっていうと、ちょっと微妙。実験も、現代の感覚からすると、しょぼしょぼな印象。教養や楽しみのために読むなら良い論文かもしれない。

【VMM】 Xen and the Art of Repeated Research 【性能評価】

In USENIX Annual 2004.
http://www.usenix.org/events/usenix04/tech/freenix/clark.html

SOSP 2003に出たXenの論文の性能を追試した。さらに、SOSP論文にはなかった実験も加えた。以下の質問を提示し、それへの回答を与えている。

・SOSP論文の性能測定結果を再現できるか?
・仮想ウェブホスティングにXenを現実的に利用可能か?
・Xenを効果的に動作させるには高価なサーバが必要か、3年もののPCでも十分か?
・コモディティPC上のVMの性能は、仮想化を意識したメインフレーム上のVMの性能と比べてどうか?
・「繰り返し研究」から何が得られるか?

答は論文を参照。

何か新しい手法を提案しているわけではない。何かを作ったわけでもない。

でも、こういう研究は評価すべきだと思います。パフォーマンススタディをおろそかにすべきではない。現実問題として、この論文は世の中の多くの人の役に立っていると思うし。地道に良い仕事してます。

【仮想化】 VXA: A Virtual Architecture for Durable Compressed Archives 【データフォーマット】

In FAST 2005.
http://www.usenix.org/events/fast05/tech/ford.html

データ圧縮アルゴリズムは時とともに移り変わる。今持っているデータのデコーダは、将来のOS上にも提供されるかどうかわからない。

データ圧縮アルゴリズムに比べると、プロセッサの変化はゆっくりである。

そこで、デコードが必要なコンテンツとデコーダプログラムを貼り付けたものを保存しておく方式の提案。プロセッサがx86でありさえすれば、デコーダプログラムは動くので、そのコンテンツはデコード&利用できる。

本方式では、デコーダはOS独立なx86環境上(VXA仮想マシン上)で実行される。その環境上で動くプログラムは、非常に限定された動きしかしないプログラムにコード変換される。そのため、デコーダのOS依存性は弱まり、また、悪意のデコーダからホストOSを守れる。

システムコール呼び出しはVMMの呼び出し(仮想システムコールの呼び出し)に変換される。準備している仮想システムコールは5つのみ。ファイルは、標準入力、標準出力、標準エラー出力しか使えない。VM内で動くプログラムは、標準入力からデータを読んで、デコードして、標準出力にデータを書くくらいのことしかできない。

コード変換はx86-to-x86。やってることはJavaのJITコンパイラやprogram shepherdingに似てる感じ。

自分の持っているコンテンツをデコードするためのデコーダが、インターネットのどこを探してもないってことが、将来起こりうるかどうか。

大抵のデコーダは探せば見つかるだろとか、VMMを導入するほどのことか、といった突っ込みはあるかもしれない。でも、新たなテーマを開拓しようとしている本研究の姿勢はいいなって思うし、基本的には、好きな方向性の研究です。コード変換やサンドボックス方面で技術的におもしろそうなネタをたくさん含んでそうだし。

データとコードを一緒くたにアーカイブすることにより、OS依存性を小さくしたり安全性を高めたりする研究としては、たとえば、ここがあります。

【仮想マシン】 HARPY: A Virtual Machine Based Approach to High-Throughput Cluster Computing 【高性能計算】

Technischer Bericht
http://cluster.inf-ra.uni-jena.de/harpy/

サーバ上でLinuxVMを動かして高性能計算する。
それらのVMは遊休Windows PCにマイグレーションして実行される。
マイグレーションは透明である(アプリケーションはマイグレーションに気がつかない)。

VMにはcoLinuxを利用。
ネットワークの仮想化にはTAPドライバを利用。
マイグレーションには、シングルシステムイメージミドルウェアOpenMOSIXを利用。

Condorっぽくもあり、SETI@homeっぽくもあり、capsuleっぽくもある。

この手の研究だと、VMwareかUMLかXenを採用するのがポピュラーだと思うが、coLinuxを採用した点にこだわりを感じる。VM上でサーバ運用じゃなくて高性能計算やるってのもしぶい。

シングルシステムイメージの概念をVMに導入した研究としては、こんなのがあります。

VMのマイグレーションの研究としては、こんなのとか。

【VM】 Reincarnating PCs with Portable SoulPads 【マイグレーション】

In MobiSys '05.

持ち運び可能なディスクにVMイメージその他を入れて持ち歩くと、どのPCでも同じ環境が利用できますよって研究。

またかよ!って思わずに、既存研究との差分を見つけるよう努力する。CollectiveやISRやVMotionと何がちがうのか。

持ち運び可能なディスクに入れるものは、VMイメージだけではない。KnoppixホストOSイメージ、VMware、ゲストOSイメージの全部が入っている。物理計算機の多様性はKnoppixが吸収するので、物理計算機にはホストOSが入ってなくてもいい。Unmanagedでもいい(VMware ACEっぽい)。VMイメージはAESで暗号化される(これもVMware ACEっぽい)。

解決した技術チャレンジが何かは正直よくわかっていないのだけれども、システム作って性能をいろいろと測ったところがすごいのかも。もしくはKnoppixとVMイメージをセットで運ぶってアイデアがすごい?ううむ。

iPodでファイルを持ち運んで環境を移動させるデモムービーもあるみたい。

VMイメージファイルを転送することにより環境の移動を実現する研究には、このプロジェクトこれとかがあります。

【仮想機械】 Diagnosing Performance Overheads in the Xen Virtual Machine Environment 【性能解析】

In VEE '05
http://www.usenix.org/publications/library/proceedings/vee05/

Xenのための統計的性能プロファイリングツールを作りました、そして、Xenのネットワーク処理のオーバヘッドを解析しましたって話。複数のVMの協調プロファイリングができる。

ツワエネポエルさんは最近こんな仕事もしてるのかと、そっちに驚き。

Virtual Multiprocessorにもこういうツールがあると、チューニングしやすいかもしれません。

【仮想化】 Deploying Virtual Machines as Sandboxes for the Grid 【セキュリティ】

In WORLDS '05

仮想マシンを使ってGrid上にサンドボックスを実現することを考える。

世の中にはいろいろな仮想マシンがある。それらの仮想マシンを、Gridという切り口で、定性的、定量的に比較しましたという論文のようだ。何か新しい方式を提案しましたという論文ではない。たぶん。

世の中のサンドボックスの色々な実装方式とそれらの利害得失をまとめたサーベイ論文は、このへんにもあります。Gridのことはあまり考えてませんけれども。

【仮想機械】 Are Virtual Machine Monitors Microkernels Done Right? 【マイクロカーネル】

In HotOS X.

http://www.usenix.org/events/hotos05/prog_public.html

bib抜くと3ページのポジションペーパみたいなもの。

マイクロカーネルとVMMの共通点とちがう点を述べている。VMMについては主にXenを引き合いに出している。

比較を通じ、マイクロカーネルが失敗しつつあり、VMMが隆盛する理由は何なのかを明らかにする(ちょっと大げさに言えば)。

基本的にはマイクロカーネルは理想主義でVMMは現実主義。

1、信頼性

ユーザーレベルにページャーを押し出すとカーネルが困るとか。

XenではVM間でメモリを厳しく分離してるとか。

2、IPC

マイクロカーネルではIPC性能が重要。

XenではVM間の通信はあまり重要ではない。

3、コンポーネント化の粒度

マイクロカーネルではOSの機能を別々の部分に分離することに注力。その結果現在のOSのサポートをするために多大な労力。

VMMではそもそも現在のOSのサポートが先にありき。その結果ユーザも多くなった。

Para-virtualizationの是非についての議論もほしいように思いました。

なお、Virtual Multiprocessorでも、既存のLinuxをゲストOSとして、ほぼそのまま使えます。

【仮想機械】 Increasing Application Performance In Virtual Environments Through Run-time Inference and Adaptation 【仮想ネットワーク】

In HPDC 2005.
http://www.caip.rutgers.edu/hpdc2005/program.html

Virtuosoプロジェクトの最新の研究。

VMの集合の上で動いているアプリケーションの通信挙動を推測する。その情報をもとに、アプリケーションを環境に適応させて、アプリケーションのスループットを向上させる。使用する適応行動は、(1) VMのマイグレーション、(2) オーバレイトポロジの修正、(3) オーバレイフォワーディング、の3つ。トポロジとルーティングは完全に別。ヒューリスティクスを利用し、適切なノードにVMを配置。使ったVMMはVMware。OSにもアプリケーションにも修正は必要ない。

Quasarにも関係してるかも。

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