unikernelを用いた隔離性・可搬性の高い軽量なWebAssemblyの実行環境

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2024-08-01
• タイトル: unikernelを用いた隔離性・可搬性の高い軽量なWebAssemblyの実行環境
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Lightweight Execution Environment for WebAssembly with High Isolation and Portability using Unikernels
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: クラウド・組込み
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 京都大学
• 著者所属: 東京大学
• 著者所属: 京都大学
• 著者所属: 京都大学
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Kyoto University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): University of Tokyo
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Kyoto University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Kyoto University
• 著者名: 上田, 蒼一朗; 野崎, 愛; 小谷, 大祐; 岡部, 寿男
• 著者名(英): Soichiro, Ueda; Ai, Nozaki; Daisuke, Kotani; Toshio, Okabe
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: クラウドコンピューティングには実行環境の隔離性とアプリケーションの可搬性という 2 つの要件が求められる．隔離性はクラウドのユーザーが他のユーザーやクラウドのシステム全体に対して攻撃することを防ぐために必要である．可搬性はユーザーがアプリケーションを他のクラウドやオンプレミスの環境に即座に移行するために求められる．多くの場合，これらの要件を満たすために仮想マシンとコンテナが併用されている．ところが仮想マシンとコンテナを利用することで 2 つの問題が生じる．1 つ目に仮想マシンとコンテナの両方のオーバーヘッドを受容することで性能の劣化が発生すること，2 つ目にコンテナイメージが OS・CPU アーキテクチャをまたぐことができないため可搬性に制限が生じることである．本研究ではこれらの課題を同時に解決するために WebAssembly を用いてアプリケーションを配布しそれを unikernel で実行するシステムを提案する．提案手法ではアプリケーションを WebAssembly という OS・CPU アーキテクチャに非依存な形式で配布することでアプリケーションの可搬性を高め，それを unikernel という軽量なカーネルで実行することでゲスト OS のオーバーヘッドを削減する．このシステムを実現するため，WebAssembly をネイティブコードに変換する Ahead of Time コンパイラと WebAssembly System Interface を API として提供する unikernel を実装した．本提案システムを用いて HTTP で静的ファイル配信を行う WebAssembly アプリケーションを実行した評価実験の結果，仮想マシン上の Linux 上で既存の Wasm ランタイムを用いて実行した場合と比べて 30% 性能が向上した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Cloud computing requires two main requirements for execution environments: isolation and portability. Isolation is necessary to prevent cloud users from attacking other users or the entire cloud system. Portability is required for users to migrate applications to other clouds or on-premises environments immediately. In many cases, virtual machines and containers are used together to meet these requirements. However, using virtual machines and containers causes two problems: performance degradation due to the overhead of both virtual machines and containers, and limited portability due to the inability of container images to cross OS and CPU architectures. In this study, we propose a system that distributes applications in WebAssembly and executes them as unikernels to solve these problems simultaneously. The proposed method enhances the portability of applications and reduces the overhead of guest OS. To realize this system, we implemented an Ahead of Time compiler that converts WebAssembly to native code and a unikernel that provides WebAssembly System Interface as an API. In the evaluation experiment where we executed a WebAssembly application that serves static files over HTTP using the proposed system, the performance was improved by 30% compared to running it with an existing Wasm runtime on Linux on a virtual machine.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN10444176
• 書誌情報: 研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム（OS）; 巻 2024-OS-164, 号 9, p. 1-9, 発行日 2024-08-01
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8795
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会