Kernel Update by Migrating User Processes between Virtual Machines

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K00095
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 斎藤 彰一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70304186)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 耐障害性向上 / 障害検知 / 仮想計算機環境 / 多重OS / バージョンアップ

Outline of Annual Research Achievements

本課題では、OSカーネルの障害対策とバージョンアップを伴うプロセス移送に取り組んだ。このために、新旧バージョンの複数のカーネルを平行動作させる。この環境下において、旧カーネルに異常が発生した場合に、ユーザプロセスを新カーネル間に移送することで、停止時間の極めて短いカーネル更新と異常対策を可能とする方式の実現に取り組んだ。
まず、大きな課題として、プロセス移送のために旧カーネルの変数を新カーネルに移すことが必要である。このために、新旧データ構造の変換方法について考察を行った。しかし、データ構造が非常に複雑であり、またバージョン間の差異も予想外に多く見られ、抽象化も困難であった。このため、思うような結果を得られず、実現は困難であった。さらに、プログラムに大きな変更についても追随が困難であった。このため、データレベルの移行ではなく、システムコールなどのバージョン間での抽象化が比較的容易な階層において実現することが適切であると結論づけた。
次に、プロセス移送の起点となる障害検知機能の開発である。本機能は、カーネル間で他方のカーネルが使用する物理メモリを直接参照することで、障害を検知できることを示した。さらに、仮想計算機環境としてARMプロセッサを用いた障害検知機構を開発した。ARMプロセッサには異なる仮想計算機のメモリをアクセスできる機能が提供されており、本障害検知機能を適用できると判断したためである。この機能を利用して、仮想計算機間でのカーネル変数の監視による異常検知機構の精度向上に向けた開発を行い、変数の変化に対応するための監視間隔について考察した。今年度は監視対象OSが発するログをトリガーとした観測機構を構築した。この機構により、変数監視とログイベントを関連付けた異常検知は可能であることを確認した。