Quark：面向无服务器计算的高性能安全容器运行时
网络与互联网体系结构
2023-10-10 v2
摘要
安全容器运行时是创建和运行容器的基础层，也是微服务和无服务器计算等新兴计算范式的基石。尽管现有的安全容器运行时确实通过来宾内核和虚拟机监视器（VMM 或 Hypervisor）运行容器来增强安全性，但其在网络、容器启动和 I/O 系统调用等关键领域产生了性能损耗。在我们运营微服务和无服务器计算的实践中，我们构建了一个名为 Quark 的高性能安全容器运行时。与依赖传统 VM 技术、将来宾内核引入 Linux 并将 QEMU 用于 VMM 的现有方案不同，我们采取了一种从零开始构建 Quark 的不同方法，为实现极致定制以释放高性能铺平了道路。我们的开发核心在于为安全容器协同设计定制的来宾内核和 VMM。为此，我们构建了一个名为 QKernel 的轻量级来宾 OS 内核和一个名为 QVisor 的专用 VMM。QKernel-QVisor 的协同设计使我们能够实现三项关键进展：基于高性能 RDMA 的容器网络、快速容器启动模式，以及执行 I/O 系统调用的高效机制。在使用 Redis 等真实应用的实践中，与 Kata 相比，Quark 将 P95 延迟降低了 79.3%，并将吞吐量提高了 2.43 倍。此外，Quark 容器启动的延迟比冷启动模式低 96.5%，同时相比保活模式节省了 81.3% 的内存开销。Quark 已开源，具有基于 Rust 的工业标准代码库。
引用
@article{arxiv.2309.12624,
title = {Quark: A High-Performance Secure Container Runtime for Serverless Computing},
author = {Chenxingyu Zhao and Yulin Sun and Ying Xiong and Arvind Krishnamurthy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.12624},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2305.10621. The paper on arXiv:2305.10621 presents a detailed version of the TSoR module in Quark