共用 HPC における管理者権限の利用を許す計算資源提供

本研究課題では、共用 HPC 環境でユーザーによる管理者権限の利用を安全かつ性能劣化なしに実現することで、HPC 環境の用途を広げることを目的としている。このためには 4 つの要件 (1)ユーザーのroot 化、(2) HPC システムの保護、(3) 計算環境の高速なリストア、(4) 性能劣化の回避、という4つの要件を満たす必要がある。これらの要件満たす設計として、軽量ハイパバイザを用いたハードウェア保護と高速リストア機構を提案し研究開発をしている。ハイパバイザを用いることで、ユーザーに OS の管理者権限を付与し OS 上でいかなる変更をされてもシステム管理機能は OS に非依存で動作可能であり、これによって要件(1)を満たす。また、ハードウェアへの不正な操作を禁止する機能および数十秒程度で OS 起動直後の状態に戻せる機能を提供することで(2)(3)を満たす。さらに、軽量ハイパバイザは一般的な仮想化技術と比べ性能劣化が大幅に減らせることが特徴があるため、これによって要件(4) を満たす。本年度の成果として、上記4つの要件を満たす満たすプロトタイプ実装の完了、およびこのプロトタイプによる基本的な評価結果がある。軽量ハイパバイザの実装はスーパーコンピュータ富岳に搭載されている CPU である A64FX を搭載するサーバーマシン FX700 でハードウェア保護と高速リストア機構が動作可能なプロトタイプ実装を完了した。また、このプロトタイプ実装は富岳と同型マシンである FX1000 でも起動および高速リストアが動作可能であることを確認した。今回実装した軽量ハイパバイザは本研究のみならず幅広い研究開発に応用可能と考え、その一部を MIT ライセンスのもと MilvusVisor という名前でソースコードを公開している。

本研究課題では、共用 HPC 環境でユーザーによる管理者権限の利用を安全かつ性能劣化なしに実現することで、HPC 環境の用途を広げることを目的としている。このためには 4 つの要件 (1)ユーザーのroot 化、(2) HPC システムの保護、(3) 計算環境の高速なリストア、(4) 性能劣化の回避、という4つの要件を満たす必要がある。これらの要件満たす設計として、軽量ハイパバイザを用いたハードウェア保護と高速リストア機構を提案し研究開発をしている。ハイパバイザを用いることで、ユーザーに OS の管理者権限を付与し OS 上でいかなる変更をされてもシステム管理機能は OS に非依存で動作可能であり、これによって要件(1)を満たす。また、ハードウェアへの不正な操作を禁止する機能および数十秒程度で OS 起動直後の状態に戻せる機能を提供することで(2)(3)を満たす。さらに、軽量ハイパバイザは一般的な仮想化技術と比べ性能劣化が大幅に減らせることが特徴があるため、これによって要件(4) を満たす。本年度の成果として、上記4つの要件を満たす満たすプロトタイプ実装の完了、およびこのプロトタイプによる基本的な評価結果がある。軽量ハイパバイザの実装はスーパーコンピュータ富岳に搭載されている CPU である A64FX を搭載するサーバーマシン FX700 でハードウェア保護と高速リストア機構が動作可能なプロトタイプ実装を完了した。また、このプロトタイプ実装は富岳と同型マシンである FX1000 でも起動および高速リストアが動作可能であることを確認した。今回実装した軽量ハイパバイザは本研究のみならず幅広い研究開発に応用可能と考え、その一部を MIT ライセンスのもと MilvusVisor という名前でソースコードを公開している。