Virtual Open Systems - Publications scientifiques

Introduction

Ces dernières années, l'industrie s'appuie sur un nombre croissant de solutions matérielles propriétaires qui visent à améliorer les niveaux de performance des systèmes existants. Pour éviter d'exposer les détails de l'implémentation de ces solutions, les OEM (Original Equipment Manufacturer) sont généralement contraints de maintenir une version locale du noyau Linux, où sont intégrés les pilotes correspondants pour ce matériel. Étant donné que le nombre de ces pilotes augmente, leur portage fréquent vers des versions plus récentes du noyau introduit une charge de travail considérable en termes de maintenabilité, qui devient de plus en plus complexe à mesure que le noyau Linux évolue à un rythme soutenu.

Le développement de pilotes en espace utilisateur a été présenté comme une approche prometteuse susceptible d'alléger les exigences en matière de maintenabilité. En pratique, les pilotes utilisateur sont beaucoup plus portables que les modules du noyau, car ils dépendent moins du noyau et les révisions sont donc moins fréquentes. Sur cette base, les équipementiers pourraient limiter l'effort de maintenabilité et réaffecter leurs ressources ailleurs.

En réalité, les pilotes de l'espace utilisateur posent également leur propre série de problèmes qu'il convient de résoudre, tels que des API distinctes et spécifiques au fournisseur, l'absence de compatibilité ascendante, etc. En l'absence de réglementation et de convention, les nouvelles API présentées par les pilotes de l'espace utilisateur des équipementiers risquent d'imposer à l'application un code supplémentaire pour les prendre en charge, sans garantie de rétrocompatibilité, ce qui entraînera des efforts de maintenance supplémentaires et des mises à jour fréquentes.

La création d'une nouvelle couche d'abstraction matérielle (HAL) est essentielle pour résoudre les problèmes potentiels susmentionnés, protéger les développeurs d'applications contre de nouvelles dérives et aider l'industrie à répondre à ses besoins exigeants. Baser cette couche d'abstraction matérielle sur des technologies bien établies qui ont été testées et utilisées à grande échelle pourrait également permettre de porter les applications existantes avec un effort mineur et de garantir leur performance et leur stabilité. En accord avec les critères ci-dessus, Virtio-loopback représente un HAL pour un environnement sans hyperviseur basé sur les technologies virtio et vhost-user.

La contribution de cet article est un aperçu technique et une évaluation des performances de la technologie Virtio-loopback sur différentes architectures HW (RISC-V, ARM64, x86). Notre objectif est d'explorer et éventuellement de prouver qu'en termes de performances, par rapport aux solutions déjà existantes (vDUSE), Virtio-loopback pourrait répondre aux normes de performances actuelles et être un candidat considérable pour fonctionner comme un HAL dans des scénarios sans hyperviseur.