26、分布式异构 N 变体执行技术解析

分布式异构 N 变体执行技术解析

在当今复杂的计算环境中，保障系统的安全性和性能是至关重要的。分布式异构 N 变体执行（DMON）技术为解决这些问题提供了一种有效的方案。本文将详细介绍 DMON 的设计、实现、安全分析以及性能评估等方面的内容。

1. 分布式监控设计

早期的工作常采用中央监控进程同时监督所有变体，但这种集中式模型过于注重简单性和安全性，牺牲了性能。后续研究提出了为每个变体配备专用监控实例的设计，可将监控实例直接加载到变体的地址空间，以减少变体与监控之间的通信开销，但会牺牲两者之间的隔离性。

DMON 结合了这两种设计的元素。由于在不同机器上运行 ISA 异构的变体，无法使用本地连接到所有变体的中央监控器。因此，为每个变体使用一个专用监控器，并将其运行在被监督变体所在的同一台机器上。同时，通过将监控器作为一个单独的进程，使用 ptrace API 连接到变体，来强制执行变体与其监控器之间的严格隔离。

2. 监控器间通信

当变体执行系统调用时，F - MON 和 L - MON 会进行通信，交换的信息可能包括系统调用号、序列化的系统调用参数、系统调用结果或如何从系统调用入口点继续执行的指令。在许多情况下，特别是当执行的系统调用被认为是安全敏感的时，通信必须同步进行。

为了实现良好的性能，DMON 需要一个可靠的监控器间通信通道，具有最小的延迟和高带宽。为此，对通信通道进行了多种设计实验，并在 RC - COM 中实现了这些设计，它向监控器公开了监控器间通信 API。

在网络协议选择方面，最初基于 TCP 实现了 RC - COM，但即使经过大量调优，基于 TCP 的实现仍存在吞吐量低和