1.1 cloud-hypervisor (KVM microVM) 作主 VMM

机制原理

cloud-hypervisor 是 RustVMM 基金会下的一个 KVM hypervisor,针对 microVM 场景(单租户、启动快、内存极小、安全)做了专门优化。腾讯在 CubeSandbox 中将其内部命名为 cube-hypervisor,源码 vendored 在仓库 hypervisor/ 子目录下,而不是像 Firecracker / QEMU 那样作为外部依赖。

它的核心原理是:

  1. 直接通过 /dev/kvm ioctl 操作 KVM——不经过 QEMU 这一层,系统调用路径短,攻击面小
  2. 极简设备模型——只支持 virtio-net / virtio-block / virtio-fs / virtio-console / vsock 等"必要"virtio 设备,不模拟完整 PC 设备(无 i440fx、PS/2、IDE)
  3. 进程单线程模型为主、专用 virtio 线程——一个 virtio 设备一个 worker thread,便于按线程施加不同的 seccomp 规则
  4. Rust 实现 + seccomp 保护——hypervisor/src/lib.rs 顶部就 use seccompiler::SeccompAction;,启动后立即套上 seccomp(SeccompAction::KillProcess),默认动作即拒绝所有未声明 syscall

为什么 CubeSandbox 使用它

  • 不引入 QEMU——QEMU 的全设备模型 + 复杂的 user-mode 转换是过去多个 guest escape CVE 的来源,Firecracker 之所以安全部分原因就是砍掉了这些
  • Rust 内存安全——hypervisor 主程序在 Rust 里,大量 buffer 处理无 use-after-free / double-free 风险(虽然 syscall fd 仍需谨慎)
  • 与 KVM 直接对话——硬件级隔离,即使 VMM 进程被攻破,攻击者也只触达虚拟 vCPU,无法直接读写 host 物理内存
  • 对齐"microVM 是新型容器"理念——启动微秒级,适合 sandbox 按需创建-销毁节奏

如何使用 / 配置

项位置说明
部署前/dev/kvm 必须存在deploy/one-click/install.sh 与 online-install.sh 会主动检查,缺失直接 fail-fast 退出
seccomp 行为hypervisor/src/vmm_config.rsseccomp: SeccompAction::KillProcess 默认
seccomp 调节hypervisor/src/main.rs`–seccomp true
各线程规则hypervisor/vmm/src/seccomp_filters.rs按 Api/SignalHandler/Vcpu/Vmm/PtyForeground 五类聚合

启动一个 sandbox(由 CubeMaster 编排 → CubeShim 拉起 hypervisor)的命令大致是:

./cube-hypervisor \
  --api-socket /tmp/cube-vm-0.sock \
  --kernel /usr/local/services/cubetoolbox/cube-image/vmlinux.bin \
  --disk /usr/local/services/cubetoolbox/cube-image/cube-guest-image-cpu.img \
  --cpus boot=2 \
  --memory size=512M \
  --seccomp true \
  --log-file /tmp/cube-vm-0.log

要点提示:

  • 不要绕过 /dev/kvm 直接 /usr/bin/qemu-system-x86_64;CubeShim 假定 hypervisor 都是自己 vendored 的 cube-hypervisor
  • 升级 hypervisor 时必须同步升级 seccomp_filters.rs 中的 syscall 白名单——新版本 libc 加了 syscall 而白名单未更新,会直接破坏 sandbox 启动
  • 不要在生产中用 --seccomp false,即便只为了 debug 也要三思