系统组件与职责

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NVX 横跨三个层（见图 1.2），它们的职责沿着策略与机制的界线划分。宿主软件拥有策略、编排、放置、身份和挂载授权。OpenVMM 虚拟机监控器（VMM）拥有虚拟平台和状态转换的安全性。客户机软件拥有工作负载的构建、监管和客户机可见的修复，而工作负载只拥有它在由此形成的沙箱内部的执行。

图 1.2。 主要的宿主、VMM 和客户机组件。

图中结构（整体自上而下，每层内部自左向右）：

• 宿主（Host）层
  • NVX 启动器（NVX launcher）
  • 沙箱生命周期 API（Sandbox lifecycle API）
  • 宿主控制库（Host control library）
  • 快照存储（Snapshot storage）
  • 外部挂载（External attachments）
• OpenVMM 层
  • 命令行入口与管理 RPC（Command-line entry and management RPC）
  • 机器配置文件（Machine profile）
  • VM 工作线程（VM worker）
  • 芯片组与平台设备（Chipset and platform devices）
  • Virtio 设备（Virtio devices）
  • 快照发布器（Snapshot publisher）
  • hypervisor 后端（Hypervisor backends）
• 客户机（Guest）层
  • Linux 内核（Linux kernel）
  • 客户机代理（Guest agents）
  • 工作负载（Workload）

组件之间的关系（→ 表示单向调用，↔ 表示双向交互，⇢ 表示带标注的虚线连接）：

源组件	关系	目标组件
NVX 启动器	→	命令行入口与管理 RPC
沙箱生命周期 API	→	宿主控制库
宿主控制库	→	命令行入口与管理 RPC
NVX 启动器	⇢（控制会话）	Virtio 设备
宿主控制库	⇢（控制会话）	Virtio 设备
命令行入口与管理 RPC	→	机器配置文件
命令行入口与管理 RPC	→	VM 工作线程
机器配置文件	→	VM 工作线程
VM 工作线程	→	芯片组与平台设备
VM 工作线程	→	Virtio 设备
VM 工作线程	→	快照发布器
VM 工作线程	→	hypervisor 后端
快照发布器	→	快照存储
外部挂载	→	Virtio 设备
芯片组与平台设备	↔	Linux 内核
Virtio 设备	↔	Linux 内核
Linux 内核	→	客户机代理
客户机代理	→	工作负载

1.3.1 宿主组件

• NVX 启动器（NVX launcher）运行一次性微虚拟机并驱动托管沙箱的生命周期，保存按沙箱划分的状态，预检宿主共享并把它们放置到客户机中，并把结构化的出站策略文件编译为 VMM 出站规则。
• 沙箱生命周期 API（Sandbox lifecycle API）暴露 provision、start、exec、stop 和 deprovision 操作，并提供请求校验、后端能力、可序列化的契约模型、持久的沙箱记录和稳定的错误码。
• 宿主控制库（Host control library）实现控制协议的宿主侧、产物发现、无块设备的托管启动、VMM 进程监管、带访问策略的宿主路径导出、宿主映射表的传递，以及出站规则转换。
• 快照存储（Snapshot storage）保存不可变的机器状态、内存和可选的配对暂存盘，以及重建外部资源所需的身份信息。
• 外部挂载（External attachments）提供进程级资源，例如控制台端点、网络端点、宿主文件系统导出和块文件。

1.3.2 VMM 组件

• 命令行入口与管理 RPC（Command-line entry and management RPC）是 VMM 的前端。它们构造宿主挂载，创建、捕获和恢复微虚拟机，报告就绪状态和客户机退出，在退出时排空字节通道，并写出结果报告。
• 机器配置文件（Machine profile）选择并校验机器，定义其 ABI 常量，并掌管生效的内核命令行。它保存已固定的 CPU 配置文件，为每个 VM 选择或推导 CPU 配置文件，检查后端支持与恢复兼容性，并计算每个 VM 的生效 CPUID。
• VM 工作线程（VM worker）组装并运行机器。它创建分区及其虚拟处理器，预留 RAM 容量并以写时复制方式私有映射捕获的内存，通过 Linux 直接加载器加载客户机，并放置固定设备。它的状态单元框架按依赖顺序对有状态组件进行静默（quiesce）、启动、回滚和清点，而工作线程掌管快照边界、管理排除、时钟契约和恢复时序。
• 芯片组与平台设备（Chipset and platform devices）提供白名单内的芯片组：PIC、IOAPIC、PIT、RTC，以及字节通道端口、关机端口和快照请求端口。
• Virtio 设备（Virtio devices）由控制台、块存储、网络和宿主文件系统设备组成，共享中断状态并处理队列，同时保存设备私有的状态。它们的后端包括：控制台 broker，它认证本地宿主对端并为控制会话分帧；进程内网络端点，它强制执行出站策略；以及宿主文件系统服务器，它对每个导出强制执行其访问策略。
• 快照发布器（Snapshot publisher）定义快照格式与机器契约，发布产物，并在恢复时对其进行校验。
• hypervisor 后端（Hypervisor backends）为 KVM、MSHV 和 WHP 实现分区、处理器执行、中断注入、CPU 契约和快照时钟。

1.3.3 客户机组件

• Linux 内核（Linux kernel）从固定的 Linux 直接启动交接引导，驱动白名单内的虚拟设备，并提供运行时所用的命名空间、文件系统、cgroups 和进程原语。
• 客户机代理（Guest agents）挂载运行时文件系统，应用启动配置，挂载实时宿主共享，并组装工作负载文件系统。它们构建工作负载的根目录与凭据，并在分层沙箱中构建其命名空间与设备视图。它们在收到请求时创建工作负载账号，监管一次性或托管工作负载，准备快照，并在恢复之后修复处理器、内存、熵和身份。它们还会在宿主发布客户机监听器时予以通告，检查时间 ABI 一致性，监视时钟违规，校正墙上时钟，并执行快照的时间步骤。
• 工作负载（Workload）是微虚拟机的唯一租户：它掌管微虚拟机的生命周期、资源上限和网络身份，并且可以运行任意数量的进程——这些进程全部位于客户机代理所构建的隔离边界之内。它对宿主资源或 VMM 策略不拥有任何直接权限。