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Zhigang Wang

2020-10-27

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下一代虚拟化平台StratoVirt详解

标签: Virt , StratoVirt

# 首先罗列一些问题。阅读完本文,你将会有比较清晰的答案

  • StratoVirt是什么,有何产品特点?

  • StratoVirt的开发背景,为何要做StratoVirt?

  • StratoVirt的架构设计原原理是什么?

  • StratoVirt未来在openEuler社区的开发路标和演进路线是什么?

# StratoVirt是什么

可能大家心里都会有个疑问:StratoVirt这个名字是什么意思?Strato这个单词的发音[stretə],意思是大气层中的平流层。

大家知道,大气层地球能够诞生生命关键性因素,能够保护地球不受外太空陨石的侵害。而虚拟化技术是操作系统平台之上的隔离层,既能保护操作系统平台不被恶意应用侵害,又能给上层应用提供安全隔离的环境。

StratoVirt是计算产业中面向云数据中心的企业级虚拟化平台,实现了一套架构统一支持虚拟机、容器、Serverless三种场景,在轻量低噪、软硬协同、安全等方面具备关键技术竞争优势。Strato承载了项目的愿景与未来: 轻量、灵活、 安全和完整的保护能力。这就是StratoVirt这个名字的寓意。

因此StratoVirt项目就是要通过openEuler社区为广大用户引入最先进、最开放的虚拟化技术。

# 为何要做StratoVirt?

  • Insight 1: QEMU的演进历史

提到虚拟化,咱们不得不提到qemu。qemu-kvm是整个虚拟化产业发展的基石和主线,但是在多年的发展历史中,也积累了庞大的代码基线和繁多的历史设备。

按照我们的统计,现在qemu已经有157万代码,而且其中又有很大一部分代码是用来支持legacy特性或者设备的,功能和设备严重耦合在一起,导致无法轻装上阵。

另外一个insight就是CVE,我们分析统计了过去十几年中QEMU的CVE问题,其中有将近一半是因为内存问题导致的。

做过基础设施的兄弟都应该都深有感触,碰到CVE,加班熬夜通宵都不是事,而且搞不好还是加了班还背锅,因此我们也在积极探寻一条自我救赎的道路。

我们期望这个答案是Rust。

  • Insight 2:资源隔离方案演进

还有一个insight就是如何进行资源隔离。大家都知道,一台服务器上的资源太大了,肯定要分开了用或者分开卖。咱们手里的两个有力的武器是container和虚拟机,都可以实现资源的分割。当然,从管理面上咱们可以看到K8S,openstack,libvirt这些东西。

container这玩意非常好,但是就是不够安全,所以咱们又搞了一条新的路,用虚拟机套容器(其实也就是所谓的安全容器)。安全性的问题解决了,但是又带来一个新的问题,虚拟机太重了,对于一些常驻的业务还好,对一些轻量的业务(比如serverless),那就真是要命了。向左走,还是向右走?咱们的解决方案是啥,microvm。

在轻量化场景下,openEuler在开源的解决方案做了很多探索,也尝试来解题。

第一个发现是docker太重了,对每个vm的管理开销接近100MB,因此我们有了isula。同时我们发现qemu也太重了,因此有了stratovirt。

# StratoVirt的架构设计原原理是什么?

从顶层架构上看,当前StratoVirt在软件栈中所处的位置和qemu、Firecracker类似:向下借助KVM模块实现硬件加速,例如X86的VT和鲲鹏平台的Kunpeng-V;向上通过容器引擎isula或docker对接容器生态,通过虚拟机引擎libvirt对接虚拟机生态,以此实现对端、边、云中多种应用场景的支持。

就StratoVirt本身而言,相比于Rust-VMM最大的架构特征就是组件化、可灵活配置:例如在StratoVirt中引入了device model的概念,基于此实现了CPU、扁平内存、堆叠内存、virtio设备PCI设备等多种公共组件;

针对轻量化场景,我们可以选用轻量机型主板并在此基础上增加CPU、扁平内存、Virtio设备等必要组件;

针对标准化场景不,我们可以选用标准机型主板并增加CPU、堆叠内存模型、PCI系统、Virtio设备等组件,这样便可以灵活应对各种场景的需求。

# StratoVirt的的技术路标和演进节奏?

StratoVirt会放在openEuler社区进行开发,相关的特性只要成熟就能合入主线。同时,每个每个季度也会release一个包含所有成熟特性的正式版本。

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