OSvのご紹介 in 
Java 8 HotSpot meeting

1. OSvのご紹介 in
Java 8 HotSpot meeting
Takuya ASADA <syuu@cloudius-systems>
Cloudius Systems

2. 自己紹介
• @syuu1228 on Twitter
• Software Engineer at Cloudius Systems
• FreeBSD developer (bhyve, network stack..)
• カーネル／VM探検隊 初代主催者
• Software Designで「ハイパーバイザの作り方」
を連載中

3. Cloudius Systemsについて
• OSvの開発母体（フルタイムデベロッパで開発）
• Office：Herzliya, Israel
• CTO : Avi Kivity → Linux KVMのパパ
• 他の開発者：元RedHat(KVM), Parallels(Virtuozzo, OpenVZ) etc..
• イスラエルの主な人物は元Qumranet（RedHatに買収）
• 半数の開発者がイスラエル以外の国からリモート開発で参加
• 18名・9ヶ国（イスラエル在住は9名）

8. OSvの概要

9. OSvとは？
• OSvは単一のアプリケーションをハイパーバイザ・IaaSでLinuxOSな
しに実行するための新しい仕組み
• より効率よく高い性能で実行
• よりシンプルに管理しやすく
• オープンソース（BSDライセンス）、コミュニティでの開発
• http://osv.io/
• Kivity, Avi, et al. "OSv—Optimizing the Operating System for
Virtual Machines." 2014 USENIX Annual Technical Conference
(USENIX ATC 14). USENIX Association, 2014.

10. １つのアプリだけ
実行したいユースケース
Javaアプリ
JVM
ゲストOS
ハイパーバイザ
ホストOS
デカいゲストOSは
余計なオーバヘッドでは？
Javaアプリ
JVM
ハイパーバイザ
ホストOS

11. 解決策：ライブラリOS
Javaアプリ
JVM
OSv
ハイパーバイザ
ホストOS
出来るだけ改造しない
ここで環境の違いを吸収

12. OSv=ライブラリOS
• OSを利用するために呼び出すLinux APIをライブラリのような
形式で提供
（glibcへの限定的な互換性を提供）
• 言語ランタイムはなるべく改造しないで移植可能にする
（OpenJDK/Linux x86_64バイナリが動く）
• API提供に必要な機能は実装
（ファイルシステム=ZFS、TCP/IP、スレッド&SMP）
• フルサイズのOSとは構造の異なる薄いレイヤ
（単一プロセス、単一メモリ空間、全てカーネルモード）

13. 動作環境
• ハイパーバイザ
• KVM
• Xen
• VMware
• VirtualBox
• IaaS
• Amazon EC2
• Google Compute
Engine

14. 対応アプリ
（Java）
• OpenJDK7,8
• Tomcat
• Cassandra
• Jetty
• Solr
• OpenDaylight
• Gitblit
• Clojure
• JRuby（Ruby on Railsなど）
• Ringo.JS
• Jython
• Erjang
• Scala
• Quercus（PHPエンジン、
Wordpressなど）
• minecraft-server
• Oracle NoSQLDB

15. 対応アプリ
（Java以外）
• Ruby
• WEBRick
• Ruby on Rails
• Publify（Railsベースのブログエンジン）
• mruby
• lua
• Node.js

16. 何が動くの？
（ネイティブアプリ）
• haproxy
• memcached
• MySQL
• LevelDB
• SQLite
• twemproxy

17. フットプリント
（ディスクイメージサイズ）
• mruby = 14MB
• Ruby = 48MB
• OpenJDK = 77MB

18. デモ

19. OSvのフットプリント
と性能

20. フットプリント
（最低メモリ使用量）
• mruby = 65MB
• Ruby = 75MB
• OpenJDK = 110MB

21. ブート時間
• 1秒（DHCP、ZFS初期化込み）

22. SPECjbb2005(Java)
• 120% faster than
Linux guest
41000
30750
20500
10250
0
OSv Fedora
score

23. iperf(network)
• 186% faster than
Linux guest
21
15.75
10.5
5.25
0
OSv Fedora
Gbps

24. fsmark
• 142% faster than
Linux guest
220
165
110
55
0
OSv(ZFS)
Linux(ZFS)
Linux(ext4)
files/sec

25. memcached
• ※ネットワークスタッ
クを迂回する独自版
memcachedでの比較
• 280% faster than
Linux guest
8000
6000
4000
2000
0
OSv Fedora
score

26. OSvの周辺機能

27. OSvをプログラムから操作
「REST API」
• REST API経由でOSvに任意の操作を実行
• 従来のOS：コマンド実行やファイルの編集で設
定を変更
(手動が基本、シェルスクリプトなどで自動化)
OSv：APIで設定を変更
(自動化が基本、CLIはオプション）

28. OSvを対話的に操作
「Lua CLI」
• 簡易的なシェル機能を実現
• 全ての機能をREST API上に実装
• デフォルトではOSv上で実行されるが、リモー
トホストで実行してSSH代わりに使用可能

29. 初期化スクリプトを
サーバからダウンロード＆実行
「Cloud Init」
• ネットワーク上からYAMLをダウンロードしてき
て、ダウンロードしたファイルに記述されてい
るREST APIを順次実行

30. OSv GUI
• WebベースのGUI
• OSの負荷、JVMのリソース情報、アプリの
statisticsなどの統計情報を表示
• Virtual applianceとしてOSvを使うことを前
提にCassandra, memcached, Redisなどの
アプリの情報を表示する機能を実装中

31. a

32. 簡易デプロイツール
「Capstan」
• 色々なアプリがインストールされたOSvのVMイ
メージを、コンパイルなどの難しい作業なしに手
軽に実行するツール
• Linux, Mac, Windowsで動作
• VirtualBox, VMware, KVMなどに対応

33. クラウドへのデプロイ
• Amazon EC2
• AMIを配布中
• Google Compute Engine
• capstanからアップロード可能

34. OSvにおけるJavaの拡
張

35. JMX on REST API
• JMXのMBeanへREST API経由でアクセスが出
来る
• Javaアプリケーションの内部情報を取得・変更
することが可能
• JMX APIとJolokiaベースの２つの実装が存在

36. JVMマルチテナント
• 1つのVMでは通常1つのmainメソッドを含むプログラム
しか実行出来ない
• OSvは単一プロセスなので1つのJavaアプリしか起動出
来ない
• マルチテナントをサポートするクラスローダを独自に実
装し、複数のmainメソッドを含むプログラム群をロード
＆実行するような仕組みを実装
• JVM自体のコードは無変更

37. JVM ballooning
• OS起動時にほぼ全てのメモリをJVMヒープに割り当て
• OS側のメモリが足りなくなってきたらOSへコールバッ
クAPIを使って通知
Java側でByteArrayを作成し（GC対策）この領域をOS
側へ返還
• OSが使わないメモリ領域は引き続きJava側が使用出来
る
• JVM自体のコードは無変更

38. OSv API
• ELFバイナリのロード＆実行
• リブート
• ARPテーブル、ルーティングテーブルの編集
• IPアドレスの設定、DHCPクライアントの制御
• JVM Balloon API
• カーネルトレースポイント API

39. Javaアプリの移植

40. Rhinoの例
• Makefileでzipをwget、unzip
• Capstanfileでjs.jarをOSvのFSへ展開

41. Makefile
.PHONY: all
all:
wget ftp://ftp.mozilla.org/pub/mozilla.org/
js/rhino1_7R2.zip
unzip -x rhino1_7R2.zip

42. Capstanfile
base: cloudius/osv-openjdk
cmdline: /java.so -jar /js.jar
build: make
files:
/js.jar: rhino1_7R2/js.jar

43. ビルド＆実行
[syuu@devil rhino]$ capstan build
Building rhino...
Downloading cloudius/osv-openjdk/index.yaml...
149 B / 149 B
[======================================================
] 100.00 %
Downloading cloudius/osv-openjdk/osv-openjdk.qemu.gz...
70.82 MB / 70.82 MB
[================================================]
100.00 %
[syuu@devil rhino]$ capstan run
Created instance: rhino
OSv v0.13
eth0: 192.168.122.15
Rhino 1.7 release 2 2009 03 22
js>

44. コミュニティ活動

45. コミュニティ活動
• 東京 - 毎月開催
• 大阪 - 予定中、参加者募
集

46. OSC
• 関西と関東のOSCに出
展

47. 日本語情報
• osv-ja-wiki
• github.com/syuu1228/osv-ja-wiki