2ヶ月前にMirageOS Unikernelに出会って以降、Virtualbox環境ではKemp LoadMasterを立ち上げてロードバランサの挙動の勉強を進める傍ら、時々Ubuntu 18.04.3を立ち上げてはMirageOSで遊んでいた。たまにMirageOS熱が再来する...といった感じだ。
前回はUbuntu 18.04環境にてMirageOSを動作させたが、今年の4月にリリースされた最新版の20.04でも正常に動作するか、OCamlやMirageのバージョンを最新版にしても正常に動作するか気になった。
今回は、Ubuntu Linuxの最新バージョン20.04に、MirageOSおよびOCamlの最新版のインストールとHello Worldの実行を試みた。
※前々回：https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200516/1589616362
※前回：https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200526/1590495778
当方の環境
ホストOS：Windows7 32bit版 / RAM: 4GB / CPU: Intel Core i3-2350M 2.30GHz
ゲストOS：Ubuntu Server 20.04 x86 64bit版
Virtualbox 5.2.32
Ubuntu Serverは既にデプロイ済みである事とする
PCのCPU仮想化支援機構はBIOSにて既に有効設定済みである事とする
入れたいバージョン
mirage 3.8.0
ocaml-base-compiler 4.10.0
OCaml 4.12.0
MirageOSのインストール手順は、前回の記事（https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200516/1589616362）の内容に従った。
今回も、自分の環境ではhvtオプション下でのHello Worldが正常に実行出来なかった為、VirtioオプションでコンパイルしHello World実行プログラムを生成させて実行した。
MirageOSとは何ぞや、OCamlとは何ぞや...に関しては、当記事下部のリンク先を参照。
CPU仮想化支援機構の有効無効の確認
前回のバージョン18.04.3ではCPU仮想化支援機構が有効であるか確認で使用するコマンドlscpuはデフォルトでインストールされていなかった為に、別途apt-getコマンドでインストールしたが、現バージョン20.04ではインストール済みにつき、パッケージリストの更新のみ実行した。
$ sudo apt-get update $ sudo apt-get upgrade
lscpuコマンドを叩き、CPU仮想化支援機構が有効になっている事を確認。
自分の環境では、Virtualization typeがnone等ではなくVT-xやfull、Hypervisor vendorがKVMになっている。
$ lscpu Architecture: x86_64 CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit Byte Order: Little Endian ： ： Hypervisor vendor: KVM Virtualization type: full ：
以下のコマンドを打ち、KVMモジュールを読み込ませる。
$ sudo modprobe kvm
MirageOSインストールの準備
MirageOS上で実行するプログラムはOCamlという関数型プログラミング言語で記述される。MirageOSのインストール前に、OCamlおよびコンパイラocamlと管理ツールopam、それらを動作させる為に必要なツールをインストール。
前回同様に外部のリポジトリを利用する為、add-apt-repository ppa:avsm/ppaを最初に打ったが...
$ sudo add-apt-repository ppa:avsm/ppa Latest stable versions of OCaml and OPAM. More info: https://launchpad.net/~avsm/+archive/ubuntu/ppa Press [ENTER] to continue or Ctrl-c to cancel adding it. Hit:1 http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu focal InRelease Hit:2 http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu focal-updates InRelease Hit:3 http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu focal-backports InRelease Hit:4 http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu focal-security InRelease Ign:5 http://ppa.launchpad.net/avsm/ppa/ubuntu focal InRelease Err:6 http://ppa.launchpad.net/avsm/ppa/ubuntu focal Release 404 Not Found [IP: 2001:67c:1560:8008::15 80] E: The repository 'http://ppa.launchpad.net/avsm/ppa/ubuntu focal Release' does not have a Release file. N: Updating from such a repository can't be done securely, and is therefore disabled by default. N: See apt-secure(8) manpage for repository creation and user configuration details. $
何と、404 Not Foundときた。
「The repository 'http://ppa.launchpad.net/avsm/ppa/ubuntu focal Release' does not have a Release file.」と言っているではないか !
http://ppa.launchpad.net/avsm/ppa/ubuntuをWebブラウザでアクセスすると、確かにfocalディレクトリが存在しない。focalとはUbuntu 20.04のコードネームFocal Fossaに由来する。
18.04や16.04など他のバージョンの場合、http://ppa.launchpad.net/avsm/ppa/ubuntu配下にコードネーム由来のディレクトリ名を当てられたディレクトリが有るのだが、20.04にはまだ存在しない。
Ubuntu 20.04環境への導入は時期早々か？
試しに、外部のリポジトリを使用せずに、行けるところまで行ってみよう。
...という事で、前回同様にOCamlやopam、必要なツールのインストールを進める。
$ sudo apt-get install opam ocaml gcc make bubblewrap m4 pkg-config qemu-kvm libvirt-bin bridge-utils virt-manager libseccomp-dev ： Package libvirt-bin is not available, but is referred to by another package. This may mean that the package is missing, has been obsoleted, or is only available from another source E: Package 'libvirt-bin' has no installation candidate E: Unable to locate package bridge-utills $
エラーを吐いてapt-getが終了した。Googleで"Ubuntu 20.04 libvirt-bin"で検索したところ、libvirt-binは18.04で削除されたようだ。
代わりに、libvirt-daemon-systemとlibvirt-clients を入れる。
https://symfoware.blog.fc2.com/blog-entry-2446.html
https://askubuntu.com/questions/1089753/kvm-qemu-installation-issue-18-10
bridge-utillsはtypoだった。
bridge-utilsに修正し、libvirt-binの代わりに提示されたツールlibvirt-daemon-systemとlibvirt-clientsを指定し、再度実行。
$ sudo apt-get install opam ocaml gcc make bubblewrap m4 pkg-config qemu-kvm bridge-utils virt-manager libvirt-daemon-system libvirt-clients libseccomp-dev ： ： Unpacking bridge-utils (1.6-2ubuntu1) ... Setting up bridge-utils (1.6-2ubuntu1) ... Processing triggers for man-db (2.9.1-1) ... $
今度は正常に完了した。
opamの環境設定
ocamlおよびopamのインストール完了後、opamの環境設定に進む。
opam init実行中に2度質問される。
Do you want opam to modify ~/.profile? [N/y/f]
(default is 'no', use 'f' to choose a different file) では、Enterキーを叩いて先に進める。
A hook can be added to opam's init scripts to ensure that the shell remains in sync with the opam environment when theyare loaded. Set that up? [y/N]
では、Enterキーを叩いて先に進める。
$ opam init [NOTE] Will configure from built-in defaults. Checking for available remotes: rsync and local, git, mercurial, darcs. Perfect! <><> Fetching repository information ><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><> ]Processing 1/1: [default: http][default] Initialised <><> Required setup - please read <><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><> ： ： Do you want opam to modify ~/.profile? [N/y/f] (default is 'no', use 'f' to choose a different file) A hook can be added to opam's init scripts to ensure that the shell remains in sync with the opam environment when they are loaded. Set that up? [y/N] <><> Processing actions <><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><> ? installed base-bigarray.base ? installed base-threads.base ? installed base-unix.base ? installed ocaml-system.4.08.1 ? installed ocaml-config.1 ? installed ocaml.4.08.1 Done. # Run eval $(opam env) to update the current shell environment $
「Run eval $(opam env) to update the current shell environment」と言っている為、eval $(opam env)を実行し環境変数を設定。
$ $ eval $(opam env) $
ここで、インストールされたopamコンパイラのバージョンを確認。
前回はバージョン4.05.0だったが今回は4.08.1にバージョンが上がっていて、MirageOSの動作に必要とするバージョンを満たしているが、もっと新しいバージョンで動かしたい。
よって、バージョンを指定しopam switch createコマンドを実行。
今回は最新版の4.10.0を入れてみる。
自分の環境では、Processing 4/12: [ocaml-base-compiler: make world]で40分程待たされた。
$ opam switch list # switch compiler description → default ocaml-system.4.08.1 default $ $ $ opam switch create 4.10.0 <><> Gathering sources ><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><> Processing 5/6: [ocaml-base-compiler.4.10.0: dl] Processing 6/6: [ocaml-base-compiler.4.10.0: dl] [ocaml-base-compiler.4.10.0] downloaded from cache at https://opam.ocaml.org/cache Processing 6/6: <><> Processing actions <><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><> Processing 4/12: [ocaml-base-compiler: ./configure] Processing 4/12: [ocaml-base-compiler: make world] Processing 4/12: [ocaml-base-compiler: make world.opt] ? installed base-bigarray.base ? installed base-threads.base ? installed base-unix.base ? installed ocaml-base-compiler.4.10.0 ? installed ocaml-config.1 ? installed ocaml.4.10.0 Done. # Run eval $(opam env) to update the current shell environment $
インストール後、opamのコンパイラのバージョンが4.10.0になっている事を確認。
しかし、上記のログを見るとOCamlのバージョンは4.10.0でインストールされた事が分かる。どうやらこちらでは指定出来ず、opamのバージョンと連動しているのだろう。
$ opam switch list # switch compiler description → 4.10.0 ocaml-base-compiler.4.10.0 4.10.0 default ocaml-system.4.08.1 default $
MirageOSのインストール
次に、opam install mirageコマンドを打ち、MirageOSとMirageOSの実行に必要なツールをインストール。
自分の環境では、完了まで約30分程要した。
$ opam install mirage The following actions will be performed: ? install dune 2.6.1 [required by mirage] ? install seq base [required by fmt] ? install cmdliner 1.0.4 [required by functoria] ? install conf-m4 1 [required by ocamlfind] ? install ocamlbuild 0.14.0 [required by astring, bos] ? install stdlib-shims 0.1.0 [required by mirage] ? install result 1.5 [required by rresult, fpath, ptime] ： 省略 ： ? install mirage-runtime 3.8.0 [required by mirage] ? install bos 0.2.0 [required by mirage] ? install functoria 3.1.1 [required by mirage] ? install mirage 3.8.0 ===== ? 31 ===== Do you want to continue? [Y/n] y ： 省略 ： ? installed mirage-runtime.3.8.0 ? installed ptime.0.8.5 ? installed rresult.0.6.0 ? installed bos.0.2.0 ? installed functoria.3.1.1 ? installed mirage.3.8.0 Done. $
インストール完了後、opam listコマンドを実行。
これまでの流れでインストールされたMirageOSやOCamlやopam、関連するツールの一覧とバージョンが出力される。
$ opam list # Packages matching: installed # Name # Installed # Synopsis astring 0.8.4 Alternative String module for OCaml base-bigarray base base-bytes base Bytes library distributed with the OCaml compiler base-threads base base-unix base ： 省略 ： mirage 3.8.0 The MirageOS library operating system mirage-runtime 3.8.0 The base MirageOS runtime library, part of every MirageOS unikernel mmap 1.1.0 File mapping functionality ocaml 4.10.0 The OCaml compiler (virtual package) ocaml-base-compiler 4.10.0 Official release 4.10.0 ： 省略 ： seq base Compatibility package for OCaml's standard iterator type starting from 4.07. stdlib-shims 0.1.0 Backport some of the new stdlib features to older compiler topkg 1.0.1 The transitory OCaml software packager $
インストールされたMirageOSのバージョンを確認。
$ mirage --version v3.8.0 $
Hello Worldプログラムのコンパイルとインストール
MirageOSやその周辺のツールのインストールは、ほぼ自分が希望するバージョンでインストール出来た。
次は、Hello Worldプログラムのコンパイルとインストールに進む。
前回同様、OCamlでHello Worldプログラムを1から書くのではなく、MirageOSの公式githubからホームディレクトリに持ち出す。
clone完了後、lsコマンドを打つとmirage-skeletonディレクトリが作成されている事が確認出来る。
このmirage-skeletonディレクトリ配下にHello Worldのアプリケーションファイル(unikernel.ml)と構成ファイル(config.ml)が有る為、cdコマンドで移動する。
$ git clone https://github.com/mirage/mirage-skeleton.git Cloning into 'mirage-skeleton'... remote: Enumerating objects: 3321, done. remote: Counting objects: 0% (1/3321) remote: Counting objects: 1% (2/3321) remote: Counting objects: 2% (3/3321) ： 省略 ： Resolving deltas: 99% (1639/1665) Resolving deltas: 100% (1642/1665) Resolving deltas: 100% (1665/1665), done. $ $ ls mirage-skeleton $ $ cd mirage-skeleton/tutorial/hello $ $ ls config.ml unikernel.ml $
今回もVirtioオプションを付け、Hello Worldプログラムのコンパイルを実行。
コンパイル完了まで3つのコマンドを打つ必要が有る。
最初はVirtioオプションを付けてmirage configureコマンドを叩き、コンパイルに必要なファイルを生成させる。
$ mirage configure -t virtio Scanned 0 directories Done: 0/0 (jobs: 0) hoge@hoge:~/mirage-skeleton/tutorial/hello$ $ $ ls _build dune dune.config hello_libvirt.xml main.ml mirage-unikernel-hello-virtio.opam unikernel.ml config.ml dune.build dune-project key_gen.ml Makefile myocamlbuild.ml $
次にmake dependコマンドを打ち、依存関係の有るopamツールおよびUbuntuのパッケージを自動でインストール。
make depend実行中に2度質問される。
Package mirage-unikernel-hello-virtio does not exist, create as a NEW package? [Y/n]
では yキーを叩いてopamツールのインストールを進める。
Opam plugin "depext" is not installed. Install it on the current switch? [Y/n]
では yキーを叩いてdepextのインストールを進める。
$ make depend
opam pin add -k path --no-action --yes mirage-unikernel-hello-virtio . && opam depext --yes --update mirage-unikernel-hello-virtio ; opam pin remove --no-action
mirage-unikernel-hello-virtio
Package mirage-unikernel-hello-virtio does not exist, create as a NEW package? [Y/n] y
Processing: [mirage-unikernel-hello-virtio.~dev: rsync]
[mirage-unikernel-hello-virtio.~dev] synchronised from file:///home/hoge/mirage-skeleton/tutorial/hello
[WARNING] Failed checks on mirage-unikernel-hello-virtio package definition from source at
file:///home/hoge/mirage-skeleton/tutorial/hello:
warning 37: Missing field 'dev-repo'
warning 49: The following URLs don't use version control but look like version control URLs:
"https://github.com/mirage/mirage-skeleton.git#master"
mirage-unikernel-hello-virtio is now pinned to file:///home/hoge/mirage-skeleton/tutorial/hello (version ~dev)
Opam plugin "depext" is not installed. Install it on the current switch? [Y/n] y
The following actions will be performed:
? install opam-depext 1.1.3
<><> Gathering sources ><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><><>
：
省略
：
? installed ocaml-freestanding.0.6.0
? installed mirage-solo5.0.6.2
? installed mirage-bootvar-solo5.0.6.0
Done.
$
最後にmakeコマンドを打ち、Hello Worldのアプリケーションバイナリファイルhello.virtioと、仮想マシンのバイナリファイルsolo5-virtio-runを生成。
完了後、lsコマンドの実行でhello.virtioが当フォルダ内に有る事を確認。
※ここで言うアプリケーションバイナリファイルとはMirageOS側、仮想マシンとはUbuntu側を指す。
※Solo5とはUnikernel向けのサンドボックス環境の事。Unikernelを動作させる為のセキュアな環境と、UnikernelとSolo5が接する箇所の共通的なAPを提供する。
Hello WorldとMirageOSとSolo5の関係を簡単に表現すると、以下の図のような感じ。
当記事で触れている箇所を赤枠で示した。
OSの中にOSが有るのは変に見えるが、本来はXenなどHypervisor上で動作する。
MirageOSとHello Worldプログラムは1対1で動作する。よってFTPプログラムやWebサーバプログラムを動作させたい場合は、FTPプログラムを動作させる為のMirageOS、Webブラウザを動作させる為のMirageOSが必要となる。
Linux環境でソースから./configure、make、make installでツールをインストールする時のmakeとは異なり、ほんの2～3秒程で終了する。
lsでhello.virtioファイルが生成されている事を確認すれば、長かったHello Worldのコンパイルとインストール作業は完了。
今時のPCだったらもっともっと早く完了していただろうけど。
$ make mirage build Scanned 0 directories Done: 0/0 (jobs: 0) config.exe: [WARNING] pkg-config solo5-bindings-virtio --variable=ld returned nothing, using ld $ $ ls _build dune dune.config hello_libvirt.xml key_gen.ml Makefile myocamlbuild.ml config.ml dune.build dune-project hello.virtio main.ml mirage-unikernel-hello-virtio.opam unikernel.ml $
Hello Worldプログラムの実行
ついにHello World実行まで漕ぎ着けた。
次は動作確認。
仮想マシンバイナリファイルsolo5-virtio-runでアプリケーションバイナリhello.virtioを実行させる。
アスキーアートのロゴの出力とhelloが4回出力されれば、MirageOSのインストールおよびHello Worldプログラムの生成は成功となる。
$ solo5-virtio-run hello.virtio
+ exec qemu-system-x86_64 -cpu Westmere -m 128 -nodefaults -no-acpi -display none -serial stdio -device isa-debug-exit -kernel /home/hoge/mirage-skeleton/tutorial/hello/hello.virtio
| ___|
__| _ / | _ / __ /
/__ / ( | | ( | ) |
____//___/ _|/___/____/
Solo5: Bindings version v0.6.5
Solo5: Memory map: 128 MB addressable:
Solo5: reserved @ (0x0 - 0xfffff)
Solo5: text @ (0x100000 - 0x1d3fff)
Solo5: rodata @ (0x1d4000 - 0x206fff)
Solo5: data @ (0x207000 - 0x2a6fff)
Solo5: heap >= 0x2a7000 < stack < 0x8000000
Solo5: Clock source: TSC, frequency estimate is 2308335130 Hz
2020-07-18 06:28:44 -00:00: INF [application] hello
2020-07-18 06:28:45 -00:00: INF [application] hello
2020-07-18 06:28:46 -00:00: INF [application] hello
2020-07-18 06:28:47 -00:00: INF [application] hello
Solo5: solo5_exit(0) called
$
$
Hello Worldの実行は成功、前回のMitageOS バージョン3.7.7との間で実行時間以外の出力内容は同じ。
今回の振り返り。外部リポジトリppa:avsm/ppaを使わなくても、OCamlやopamのインストールが出来た。
MirageOSのバージョンは指定しなくても最新版の3.8.0がインストールされた。
opamのコンパイラはこちらで指定可能（自動でインストールされた後、導入したいバージョンを後で指定しインストール)だったものの、 OCaml のバージョンはopamのコンパイラと同じバージョンのものが自動でインストールされた。
次回は簡単なFTPサーバもしくはWebサーバをMirage OSで立てたい。業務でUnikernelやMirageOSの案件にアサインされる事は無いだろうから、急がずゆっくりと...
リンク先
https://mirage.io/ Mirage OS
https://github.com/mirage Mirage OS (github)
https://ocaml.org/ OCaml
https://releases.ubuntu.com/20.04/ Ubuntu 20.04
https://github.com/Solo5/solo5 Solo5
Mirage、OCaml、他各ツールの最新バージョンは以下のリンク先で検索し確認可能。
画面右上の「Search Packages」の窓内にパッケージ名を入力し検索。
https://opam.ocaml.org/packages/
他のMirageOSのエントリ
https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200815/1597493701 追記：MirageOS Unikernelでデータベース
https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200726/1595768920 追記：MirageOS UnikernelでWebサーバ
https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200526/1590495778 前々回：MirageOS Unikernelで通信プログラムの実行
https://debslink.hatenadiary.jp/entry/20200516/1589616362 初回：MirageOSのインストールとHello Worldの実行
自分にとって、UnikernelsやMirageOSの始めの一歩となったサイト (MirageOS のインストールから Hello World までを試す)
https://qiita.com/t-imada/items/6ee299653ac063532b4f
