FreeBSDの今-大規模仮想ストレージ/割り込みフィルタ/2.6対応Linuxolator

後藤大地  [2006/07/13]

The FreeBSD Projectは12日(米国時間)、2006年第2四半期ステータスレポートを公開した。同プロジェクトは同期にFreeBSD 6.1およびFreeBSD 5.5の公開、Google SoCにおける14プロジェクトの獲得、DTraceの移植やUltraSparc T1プロセッサへの移植などを実現した。関連イベントとしてBSDCan 2006なども開催されている。

報告されたステータスレポートから、特にGoogle SoCに関連したプロジェクトについて興味深いものをピックアップして紹介する。

大規模仮想ストレージデバイスgvirstor

gvirstorは仮想ストレージデバイスを実現するためのモジュールを開発するプロジェクト。gvirstorにおいて目標とされている仮想ストレージデバイスは数テラバイト級の大容量仮想ストレージデバイスで、複数の物理ストレージを使って構成される。仮想ストレージデバイスは構成する物理デバイスの数やサイズなどには左右されない。典型的には50GBから400GBクラスのハードウェアやRAIDデバイスを組み合わせてテラバイトクラスの仮想ストレージデバイスを実現する。

これらコンポーネントからのストレージスペースは小さいチャンクに切り分けられ、必要に応じて仮想デバイスへコミットが実施される。開発はすでに実施されており、メタデータフォーマットと仮想ストレージアロケーションフォーマットはすでに策定済み。現在は重要なコーディングを進めている状況にあり、多少の遅延はあるがほぼ計画通りに進んでいる。

いずれ多くのユーザによる試験が必要になるとされており、興味があるユーザは試験段階で協力されたい。

割り込みハンドリングの検証実験と改善 - 割り込みフィルタ

FreeBSDはマルチコア/プロセッサシステムへの対応のために細粒度ロックモデルを導入し、カーネルやサブシステムを大幅に変更してきた。この変更作業は難しい面をもっている。一例をあげれば、デバイスドライバの割り込みコンテキストはプロセスコンテキストと同期する必要があり、しかもスピンロックを使うことなくかつ一貫した方法でデータを共有する必要がある。

この複雑さを解決するために割り込みスレッドを使った新しい割り込みモデルが導入された。このモデルは省略してithreadと呼ばれることが多い。新しいモデルはよく動いているようにみえるが、4.x時代ほどの高速性は実現できていないという点がすでに指摘されている。

調査検討の結果、代替となるほかの方法としては割り込みフィルタ(interrupt filtering)があげられており、現在実装が進められている。実装が完了しだい、従来の4.xにおけるSMPngモデル、ithreadモデル、pollingモデルと性能比較が実施される見通し。また次のマイルストーンとして、割り込みフィルタ、ithread、割り込みフィルタとithreadを併用という3つの異なるモデルを同時に活用していくことがあげられている。

2.6.xの機能を実現したLinuxolatorカーネルの開発

FreeBSDのLinuxエミュレーションレイヤ、通称「Linuxolator」はいまのところLinuxカーネル 2.4.2の機能を実装している。しかし、すでにLinuxの分野では2.6.xの機能が要求されることが多い。

こうした状況をうけ、Fedora Core 4をベースとし、Linuxカーネル2.6.xの機能を実現するための開発が進められている。すでにFreeBSDで使われるデフォルトのLinuxベースはFedora Core 4 (emulators/linux_base-fc4)への移行を完了。現在はシステムコールに関する実装が進められている状況にある。最終的にどこまで実現できるかは今後開発に割くことができる時間によって左右されるとしているが、開発者はGoogle SoCが終了したあとも修士論文の対象として取り組みを続けたい意向を述べている。

Linuxolator開発とは別に、ほかの開発者によってLinuxアプリケーションを実行するための技術であるLinux Plugin Wrapperの開発が進められている。いくつかの重要なアプリケーションバイナリがLinux向けにしか提供されていないため、これら技術開発はユーザにとって直接的な意味をもっている。

Google SoCに関連した開発にはほかにもカーネルメタ言語"K"の開発やjail(8)におけるリソース制限の実装など興味深いものが多い。詳しい進展状況などはFreeBSD 2006 S2 ステータスレポートを参照されたい。



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