2016年4月29日金曜日

Rump Kernelをつかってみる

RumpはNetBSD Runnable Userspace Meta Programの略である[1].
BSDCan 2009の論文を読むとRumpはNetBSDのカーネルをユーザランドにもってきて,
例えばネットワークをカーネルスタックをバイパスしてユーザランドにもってきた
スタックで処理してスループットを上げたりするもの,と解釈していた.

しかし,調べるとどうやら,単にユーザランドで使えるLibraryOSとしてだけではなく,
Type1ハイパーバイザ上で直接動作するコンテナとしても使えるLibraryOSのようだ.
Xen PVやVirtioのドライバが実装されているらしい.

そこで,Rump Kernelを使ってみたメモ.

experimentalなものらしいが,rumprunというのを使ってみる.
これをつかうと簡単にRump Kernelを含むイメージファイルの作成・起動ができるらしい.

準備

$ git clone http://github.com/rumpkernel/rumprun
$ cd rumprun
$ git submodule update --init
$ ./build-rr.sh hw
これでrump kernelのツール一式とライブラリがビルドされる.
build-rr.shにhw以外を渡してクロスビルドもできるっぽい.

ここでは,x86_64なLinuxの上で作業したと仮定します.
次に環境設定.
$ export PATH="${PATH}/$(pwd)/rumprun/bin"
$ export RUMPRUN_TOOLCHAIN_TUPLE=x86_64-rumprun-netbsd
これで,x86_64-rumprun-netbsd-gccなどRump kernelをlinkしてビルドしてくれるツールチェインへのPATHが通る.

では次はアプリケーションをビルドしてみよう.

アプリケーションビルド

$ git clone http://github.com/rumpkernel/rumprun-packages
$ cd mysql
$ make
bin/mysqldとしてビルドしたアプリケーションが置かれる.
ただし,images/data.ffsとしてファイルシステムイメージが UFSで作られるので,事前にNetBSD由来のmakefs(8)が必要.
# apt-get install makefs
私はArchLinuxユーザなのでdebtapを用いてmakefsの.debをArchLinuxパッケージに変換した.
次に,これを仮想環境が読めるイメージファイルに変換する.
$ rumprun-bake hw_virtio bin/mysqld.bin bin/mysqld
これで,virtioドライバ付きでRump KernelにリンクされたMySQLのイメージがbin/mysqld.binに焼き込まれた. ちなみに,hw_virtio以外に選べるコンフィグは次の通り
$ rumprun-bake list

!!!
!!! NOTE: rumprun-bake is experimental. syntax may change in the future
!!!

xen_pv : Xen with paravirtualized I/O drivers
xen_pci : Xen with paravirtualized and PCI I/O drivers
hw_virtio : virtio targets (e.g. QEMU/KVM)
hw_virtio_scsi : virtio targets with SCSI (e.g. QEMU/KVM)
hw_generic : generic targets, includes (almost) all drivers
準備は整ったので,使用してみる.

使ってみる

まずtapを生やす.
# ip tuntap add tap0 mode tap
# ip addr add 10.0.0.1/24 dev tap0
# ip link set dev tap0 up
次に,rumprunコマンドで実行する.
$ rumprun kvm -M 128 -i \
-b images/data.ffs,/data \
-I if,vioif,'-net tap,script=no,ifname=tap0' \
-W if,inet,static,10.0.0.10/24 \
-- \
bin/mysqld.bin \
--defaults-file=/data/my.cnf --basedir=/data --user=daemon
これでMySQLデーモンサーバがRump Kernelで起動する. ホストのほうから,
$ mysql -h 10.0.0.10 -u rump
だの
$ mysqladmin -h 10.0.0.10 -u rump status
だのして遊べる.

おわりに

rumprunコマンドのusageは次の通り.
$ rumprun
!!!
!!! NOTE: rumprun-bake is experimental. syntax may change in the future
!!!

usage: rumprun [script args] PLATFORM [guest args] APP [ -- ] [app args]

PLATFORM is the rumprun runtime platform to use
ec2 : create directory with contents necessary for a Amazon EC2 AMI
iso : bake app and config into a bootable iso image
kvm : hw guest via qemu -enable-kvm
qemu : hw guest via qemu -no-kvm
xen : xen guest via xl(1)

APP is the binary to rumprun. app args are processed by APP.

script args are:
[-h] [-DS] [-t tmpdir] [-T tmpdir]

-h display this message

-D dump backend commands instead of running them
-S execute sudo where potentially necessary
-t use tmpdir as dir for temp files (default: /tmp/rumprun.XXXXXXXX)
-T same as -t, except do not remove temporary directory

guest args are:
[-dip] [-b blkspec] [-D port] [-e VAR[=VALUE]] [-g args]
[-I iftag,ifopts] [-M mem] [-N name] [-W iftag,netspec]

-b configures a block device. The format of "blkspec" is:
hostpath[,mountpoint] where:
hostpath = image that is passed to the guest as a block device
mountpoint = if "hostpath" is a file system image, mountpoint on guest
-D attaches a gdb server on port to the guest
-d destroys the guest on poweroff
-e set environment VAR to VALUE
-g specify 'args' to guest. handling, if any, is guest-dependent.
-I create guest network interface and attach the user-specified
iftag to it. the format is:
iftag,ifbasename,[backendopts]
e.g. -I 'qnet0,vioif,-net tap=/dev/tap0'
-i attaches to guest console on startup
-M set the guest's memory to mem megabytes, default is 64
-N set the guest's name to name, default is rumprun-APP
-p creates the guest but leaves it paused
-W configure network interface new style, where "netspec" is
inet,dhcp - IPv4 with DHCP
inet,static,addr/mask[,gateway] - IPv4 with static IP
inet6,auto - IPv6 with stateless autoconfiguration
e.g. -W qnet0,inet,static,1.2.3.4/24

すごい,なんとXenとKVMだけじゃなくてbootableなisoに焼いてみるとか(もしかしたらrumprun-bake hw_genericをつかえばbaremetal起動できる?)
EC2 AMIイメージをサクっと作れてしまう.
それに,rumprun-pacagesレポジトリはMySQLだけじゃなくてnginxやらなんやら結構充実している.memcachedやLevelDBもあるようだ.

ここまでで思ったのは,rumprun-pacagesのアプリの種類だとか,
複数のVMMで起動できたりEC2 AMIがカンタンに作れたり,

とってもこれOSvに近くない?

という感想を抱いた.
なんというか,おもったより実用に近いもののようだ.

これからどういう方向に進んでいくのかもちょっと気になるなあというところ.

P.S.
関連でLKLを使おうとしてるけどビルドがコケて悲しい

参考文献:
^[1]: KANTEE, A. Environmental Independence: BSD Kernel TCP/IP in Userspace. In Proc. of AsiaBSD-Con (2009), pp.71–80.