StratoVirt介绍

概述

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。StratoVirt在轻量低噪、软硬协同、Rust语言级安全等方面具备关键技术竞争优势。 StratoVirt在架构设计和接口上预留了组件化拼装的能力和接口,StratoVirt可以按需灵活组装高级特性直至演化到支持标准虚拟化,在特性需求、应用场景和轻快灵巧之间找到最佳的平衡点。

架构说明

StratoVirt核心架构自顶向下分为三层:

  • 外部接口:兼容QMP(QEMU Monitor Protocol)协议,具有完备的OCI兼容能力,同时支持对接libvirt。
  • BootLoader:轻量化场景下抛弃传统BIOS+GRUB的启动模式实现快速启动,同时标准虚拟化场景下支持UEFI启动。
  • 模拟主板:
    • microvm: 充分利用软硬协同能力,精简化设备模型,低时延资源伸缩能力。
    • 标准机型:提供ACPI表实现UEFI启动,支持添加virtio-pci以及VFIO直通设备等,极大提高虚拟机的I/O性能。

整体架构视图如图1所示。

图1 StratoVirt整体架构图

特性

  • 基于硬件的高隔离能力;
  • 快速冷启动:得益于极简设计,StratoVirt可以在50ms内启动microvm机型;
  • 低内存开销: StratoVirt的内存占用小于4MB ;
  • IO增强: StratoVirt提供普通IO能力与极简IO设备仿真;
  • OCI兼容性:StratoVirt与isula和kata容器配合使用,可以完美融入Kubernetes生态系统;
  • 多平台支持:全面支持Intel和ARM平台;
  • 可扩展性:StratoVirt保留接口和设计,用于导入更多特性,甚至扩展到标准虚拟化支持;
  • 安全性:运行时系统调用数小于46;

实现

运行架构

  • StratoVirt虚拟机是Linux中一个独立的进程。进程有三种线程:主线程、VCPU线程、I/O线程:
    • 主线程是异步收集和处理来自外部模块(如VCPU线程)的事件的循环;
    • 每个VCPU都有一个线程处理本VCPU的trap事件;
    • 可以为I/O设备配置iothread提升I/O性能;

约束

  • 仅支持Linux操作系统,推荐内核版本为4.19, 5.10;
  • 虚拟机操作系统仅支持Linux,内核版本建议为4.19, 5.10;
  • 最大支持254个CPU;

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