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準パススルー型仮想マシンモニタに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02798
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ソフトウェア
研究機関東京大学

研究代表者

品川 高廣  東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (40361745)

研究分担者 加藤 和彦  筑波大学, システム情報系, 教授 (90224493)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード仮想化技術 / オンデマンドネステッド仮想化 / オペレーティングシステム
研究成果の概要

申請者が研究開発してきた準パススルー型という独創的アーキテクチャの仮想マシンモニタ「BitVisor」を発展させ、複雑なオペレーティングシステムの機能を補完してシステム全体の安全性や機能・性能を向上させるための安全かつ軽量なソフトウェア・プラットフォームを実現するための研究をおこなった。その結果、ベアメタルクラウドにおけるライブマイグレーションの実現やハードウェアに対する攻撃の防止、ハードウェア故障に対するOSのデバイスドライバの信頼性向上、BPFによる分散フィルタリングなど様々なケースにおける準パススルー型アーキテクチャの有効性を実証して、国際会議・ジャーナル論文として成果を公表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

コンピュータシステムはますます複雑化しており、そのセキュリティを担保したり適切に管理することは依然として難しい。本研究では、我々が提案した準パススルー型という独創的なアーキテクチャを応用することで、ブラックボックスとなっているオペレーティングシステム(OS)の機能に依存することなく、様々なセキュリティ機能や管理機能をあとから追加できる枠組みを実現できることを様々なユースケースで実証した。これにより、既存のOSをそのまま再利用しつつ、それを補完する形で独自の強力なセキュリティ機能や管理機能をオープンに実現することが可能になり、現在のシステムをすぐに強化できる実用的なシステムの実現可能性を示した。

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Practical Quick File Server Migration2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuzawa Keiichi、Hayasaka Mitsuo、Shinagawa Takahiro
    • 雑誌名

      ACM Transactions on Storage

      巻: 16 号: 2 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1145/3377322

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-resource Low-Latency Cluster Scheduling without Execution Time Estimation2020

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Yabuuchi, Takahiro Shinagawa
    • 雑誌名

      20th IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud and Internet Computing (CCGRID)

      巻: - ページ: 310-319

    • DOI

      10.1109/ccgrid49817.2020.00-62

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A robust and flexible operating system compatibility architecture2020

    • 著者名/発表者名
      Saeki Takaya、Nishiwaki Yuichi、Shinagawa Takahiro、Honiden Shinichi
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 16th ACM SIGPLAN/SIGOPS International Conference on Virtual Execution Environments (VEE 2020)

      巻: - ページ: 129-142

    • DOI

      10.1145/3381052.3381327

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live Migration in Bare-metal Clouds2018

    • 著者名/発表者名
      Fukai Takaaki、Shinagawa Takahiro、Kato Kazuhiko
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cloud Computing

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tcc.2018.2848981

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FaultVisor2: Testing Hypervisor Device Drivers Against Real Hardware Failures2018

    • 著者名/発表者名
      Misono Masanori、Ogino Masahiro、Fukai Takaaki、Shinagawa Takahiro
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 10th IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science (CloudCom 2018)

      巻: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/cloudcom2018.2018.00048

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributed Denial of Service Attack Prevention at Source Machines2018

    • 著者名/発表者名
      Misono Masanori、Yoshida Kaito、Hwang Juho、Shinagawa Takahiro
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 16th IEEE International Conference on Dependable, Autonomic and Secure Computing (DASC 2018)

      巻: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/dasc/picom/datacom/cyberscitec.2018.00096

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unified hardware abstraction layer with device masquerade2018

    • 著者名/発表者名
      Yoneji Iori、Fukai Takaaki、Shinagawa Takahiro、Kato Kazuhiko
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 33rd ACM Symposium On Applied Computing (ACM SAC 2018)

      巻: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1145/3167132.3167250

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Toward On-demand Nested Virtualization for Live-Refreshing Cloud Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yasuoka, Takaaki Fukai and Takahiro Shinagawa
    • 学会等名
      The European Conference on Computer Systems 2020 (Poster)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハードウェアウェアによるメモリ監視を強制するための IOMMU 保護機構2019

    • 著者名/発表者名
      荻野堯, 味曽野雅史, 品川高廣
    • 学会等名
      第31回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ハードウェア障害に対するハイパーバイザの対故障性検証.2018

    • 著者名/発表者名
      荻野 将拓, 味曽野 雅史, 深井 貴明, 品川 高廣.
    • 学会等名
      第143回システムソフトウェアとオペレーティング・システム研究会.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DMA 機構の故障に対するデバイスドライバの耐性検証2018

    • 著者名/発表者名
      畑中 俊輝, 味曽野 雅史, 品川 高廣.
    • 学会等名
      第30回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] JITコンパイラに対する1バイト定数攻撃とその防御手法.2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 悠希, 味曽野 雅史, 中山 智之, 品川 高廣.
    • 学会等名
      第30回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ホストマシンの NUMA トポロジーに基づく vCPU スケジューリング2018

    • 著者名/発表者名
      林 遼, 味曽野 雅史, 品川 高廣.
    • 学会等名
      第30回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2018),
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] The Quick Migration of File Servers2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Matsuzawa, Mitsuo Hayasaka, Takahiro Shinagawa
    • 学会等名
      11th ACM International Systems and Storage Conference (SYSTOR 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unified Hardware Abstraction Layer with Device Masquerade2018

    • 著者名/発表者名
      Iori Yoneji, Takaaki Fukai, Takahiro Shinagawa and Kazuhiko Kato.
    • 学会等名
      33rd ACM Symposium On Applied Computing (ACM SAC 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BMCArmor: A Hardware Protection Scheme for Bare-metal Clouds.2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Fukai, Satoru Takekoshi, Kohei Azuma, Takahiro Shinagawa, Kazuhiko Kato
    • 学会等名
      9th IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science (CloudCom 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] VM-aware Adaptive Storage Cache Prefetching.2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Matsuzawa, Takahiro Shinagawa.
    • 学会等名
      9th IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science (CloudCom 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bash on Ubuntu on macOS2017

    • 著者名/発表者名
      Takaya Saeki, Yuichi Nishiwaki, Takahiro Shinagawa, Shinichi Honiden
    • 学会等名
      8th ACM SIGOPS Asia-Pacific Workshop on Systems (APSys 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 仮想マシン内のデータ配置を活用した先読み型ストレージ階層管理.2016

    • 著者名/発表者名
      松沢 敬一, 品川 高廣
    • 学会等名
      第28回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2016)
    • 発表場所
      法政大学(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ネットワークスタックと不揮発性メモリの統合による永続性 Key-Value Store の高速化2016

    • 著者名/発表者名
      味曽野 雅史, 品川 高廣
    • 学会等名
      第28回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2016)
    • 発表場所
      法政大学(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ネステッド仮想化の動的 ON/OFF による仮想マシンモニタ若化2016

    • 著者名/発表者名
      安岡 亮輔, 深井 貴明, 品川 高廣, 加藤 和彦
    • 学会等名
      第28回コンピュータシステム・シンポジウム (ComSys2016)
    • 発表場所
      法政大学(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Testing Device Drivers against Hardware Failures in Real Environments.2016

    • 著者名/発表者名
      Satoru Takekoshi, Takahiro Shinagawa, Kazuhiko Kato.
    • 学会等名
      31st ACM Symposium On Applied Computing (ACM SAC 2016)
    • 発表場所
      ピサ(イタリア)
    • 年月日
      2016-04-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東京大学 品川研究室

    • URL

      https://www.os.ecc.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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