s390（IBM Z）保護 VM のブート/IPL

概要

保護仮想マシン（PVM）のメモリは、I/O やハイパーバイザからアクセスできない。 ハイパーバイザが PVM のメモリにアクセスする必要がある場合は、そのメモリを アクセス可能にしなければならない。ハイパーバイザからアクセス可能にした メモリは暗号化される。詳しくは Documentation/virt/kvm/s390/s390-pv.rst を 参照。"

IPL（ブート）では、小さい平文のブートローダが起動する。これは KVM に、 暗号化されたコンポーネントに関する情報と、保護仮想マシンを復号するために 必要なメタデータを提供する。

このデータに基づき、KVM は保護仮想マシンを Ultravisor（UV）に知らせ、PVM の メモリの保護、コンポーネントの復号、データとアドレスリストのハッシュの検証を 行って完全性を保証するよう UV に指示する。その後 KVM は、UV が横取りして KVM に代わって実行する SIE 命令で PVM を実行できる。

ゲストイメージは、自ら PV モードへ切り替える不透明なカーネルイメージの ようなものなので、ユーザはブート手順を変えることなく、利用可能なあらゆる 方法（ネットワーク、dasd、scsi、ダイレクトカーネルなど）で暗号化された ゲストの実行ファイルとデータを読み込める。

Diag308

この診断命令は、仮想マシンの IPL と関連する操作を扱う基本の仕組みである。 VM は IPL 情報ブロックを設定・取得できる。これは IPL の方法／デバイスを 指定し、VM メモリとサブシステムのリセットや IPL を要求する。

PVM では、この仕組みが新しいサブコードで拡張されている:

サブコード 8: タイプ 5 の IPL 情報ブロック（PVM 用の情報ブロック）を設定する サブコード 9: 保存したブロックをゲストメモリに格納する サブコード 10: 保護仮想化モードへ移行する

新しい PV load-device-specific-parameters フィールドは、PV モードへ移行する ために必要なすべてのデータを指定する。

  • PV ヘッダの開始位置

  • PV ヘッダの長さ

  • 次の要素からなるコンポーネントのリスト

    • AES-XTS tweak プレフィックス

    • 開始位置

    • サイズ

PV ヘッダには鍵とハッシュが含まれる。UV はこれを使って PV を復号・検証する。 また、制御フラグと開始 PSW も含まれる。

コンポーネントとは、たとえば暗号化されたカーネル、カーネルパラメータ、 initrd である。コンポーネントは UV が復号する。

暗号化されたデータを最初にインポートした後は、定義済みのすべてのページが ゲストの内容を含む。指定されていないページは、最初のアクセス時にゼロページ として扱われる。

保護仮想化モードで実行しているときは、一部のサブコードが例外を引き起こしたり エラーコードを返したりする。

ゲストメモリをクリアしない操作を指定するサブコード 4 と 7 は、仕様例外を 引き起こす。セキュア VM が削除されるときに UV がすべてのメモリをクリアする ため、クリアしない IPL サブコードは許可されないのである。

サブコード 8、9、10 は仕様例外を引き起こす。保護モードへの再 IPL は、 非保護モードを経由する回り道でのみ可能である。

鍵

すべての CEC は固有の公開鍵を持ち、ツールで暗号化イメージを構築できる。 ツールについては s390-tools を参照。