加速 RISC-V 机密计算从规范走向实践,玄铁 CoVE DM-1 全栈参考实现正式开源

RVEI工委会 2026-10-10 17:32

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加速 RISC-V 机密计算从规范走向实践,玄铁 CoVE DM-1 全栈参考实现正式开源图2


近日,RVEI轮值会长单位玄铁宣布正式开源业界首个 CoVE DM-1 全栈参考实现。
CoVE DM-1(Deployment Model 1,部署模型一)是 RISC-V CoVE(Confidential VM Extension,机密虚拟机扩展)规范面向数据中心多租户虚拟化的核心部署模型:由根域安全监控器(Root Domain Security Manager,RDSM)通过硬件级域隔离将 Host 内核与 VMM 移出可信计算基(TCB),并由机密域安全管理器(TEE Security Manager,TSM)管控机密虚拟机(TVM)。
该实现严格遵循 CoVE 规范,完整打通“根域安全监控器—机密域安全管理器—机密虚拟机”端到端链路,并将在 RISC-V International(RVI)基金会 CoVE 工作组(CoVE TG)进行 PoC 演示。
本次开源以 TSM 源码为核心,配套发布 RDSM 固件、玄铁内核与 LKVM 等运行所需组件,构成完整可运行的全栈实现。性能实测显示,TVM 平均性能开销低于 5%,机密域隔离本身开销低于 1%,充分兼顾安全与性能。

开源仓库地址:https://github.com/XUANTIE-RV/cove-dp1-poc

此前,RISC-V 机密计算的开源探索主要集中在组件层面与 DM-3 等部署模型,面向数据中心多租户虚拟化的 DM-1 始终缺少公开参考实现。

社区此次首次拥有可运行、可验证、可复用的 DM-1 基线实现,生态共建门槛显著降低,RISC-V 机密计算由此迈出从规范走向可运行系统的关键一步,为数据中心多租户机密虚拟化落地提供了现实路径。

信任转移:云上 AI 时代呼唤硬件级隔离

数据与计算加速向云端集中。训练语料、模型权重、医疗与金融数据,以及 AI Agent 代理执行的服务调用,都面临“数据在哪里处理、谁能看见数据”的问题。

传统防护只覆盖传输与存储,一旦数据进入内存开始计算,保护边界便显著弱化:对云管理员或已被攻破的操作系统,计算中的数据几乎透明。多方联合训练要求“谁也拿不走对方的数据”;Agentic AI 持有密钥、自主调用外部工具,传统边界近乎失效;强监管行业上云以“数据不出域、算力进场”为前提。

三类场景指向同一要求:隔离边界必须由硬件给出,并可远程证明。

这正是机密计算(Confidential Computing)要解决的问题,其落地依赖处理器厂商的硬件底座。Intel、AMD、Arm 已相继将相关能力引入服务器处理器,并在主流公有云落地机密 VM 实例;RISC-V 沿同一路径提出了 CoVE 规范,然而道阻且长:

▪ 规范尚未正式批准:目前推进至 v0.7,部分语义仍有空白,需以真实实现验证补齐。

▪ 部署模型与目标场景错位:社区既有开源探索(如 IBM 的 ACE-RISCV)集中于 DM-3(部署模型三),安全监控器位于 M 态,适配嵌入式与轻量场景;面向数据中心多租户虚拟化、将 Host 内核与 VMM 移出 TCB 的 DM-1(部署模型一),此前一直没有完整的公开参考实现。

率先落地:玄铁打通 CoVE DM-1 全栈实现

CoVE 通过“监督域(Supervisor Domain)”将系统划分为系统管理域与机密安全域,由 M 态的根域安全监控器统一仲裁隔离:

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左侧「系统管理域」承载 Host OS/VMM 与 KVM 工具(不纳入 TCB);右侧「机密安全域」由 TSM 统一管理 TVM;底部 RDSM 为根域信任基。

与把 TCB 放在固件或独立协处理器的路线不同,CoVE 把信任根收敛到 M 态的 RDSM:TSM 安全管理器运行在机密安全域的 HS 态,Host 内核位于系统管理域的 HS 态并被移出 TCB——二者同为 HS 态,但被 RDSM 与 Smmpt/MPT 强隔离为两个监督域;机密虚拟机(TVM)运行在 VS/VU 模式,其物理内存对 Host 完全不可见。

围绕上述架构,玄铁完成了关键路径的设计与验证,覆盖内存隔离(G-stage 页表 + Smmpt/MPT)、中断隔离(按tvm_id 路由的 AIA/IMSIC)、机密内存生命周期管理(注册—实例化—确定性度量)及高效数据面等核心环节;未经修改的 Guest 内核可直接作为 TVM 运行。

在此基础上,玄铁打通了从固件、TSM 监控器、到虚拟化工具和内核的全栈工程实现:

▪ 全栈自主可控:Host 与 Guest 均采用玄铁内核(玄铁维护的 RISC-V Linux)。

▪ 主流 VMM 工具:同时支持 LKVM 与 QEMU-KVM 两套主流虚拟机管理工具,兼顾轻量快速验证与完整设备生态。

▪ 安全语言实现监控器:TSM 与 RDSM 均为自研,其中 TSM 以 Rust 实现,进一步缩小核心 TCB 攻击面。

玄铁开源全景:以 TSM 源码为核心的完整软件栈

CoVE DM-1 是一套由多组件构成的完整软件栈,本次开源以其中的 TSM 为核心:Rust 源码全部开放,规模约 1.35 万行,由 10 个 Cargo package 组成,直接第三方依赖仅 4 个,审计面可控、构建链简单。

与此同时,玄铁在仓库 Release 中配套发布运行 DM-1 所需的其余组件——RDSM 固件、Host/Guest 内核、LKVM 工具等,均为开箱即用的交付版本。社区拿到的不只是 TSM 单一组件,而是“TSM 源码 + 配套组件”构成的完整可运行实现。

CoVE 手册定义的软件接口共 42 个,玄铁 DM-1 已实现其中 30 个。整个软件栈的功能规格如下:

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性能实测显示,TVM 平均性能开销低于 5%,机密域隔离本身的开销低于 1%,安全与性能得以兼顾。

生态共建:面向开发者的参考实践

对于希望进入 RISC-V 机密计算领域的开发者而言,仅阅读 CoVE 规范往往难以形成系统认知。COVH、COVI、COVG 三组 SBI 扩展覆盖特权级切换、内存隔离、中断路由和虚拟机生命周期等关键流程。本次开源将这些规范落到可运行、可调试的代码;为开发者更好理解 CoVE DM-1 提供了直接起点。

▪ 降低理解门槛:开发者可结合 TSM 源码,跟踪 TVM 创建、页面转换、度量、启动、中断注入和资源回收等关键流程。

▪ 提供端到端环境:项目已打通 RDSM、TSM、Host、VMM 和 Guest,并支持在 x86 Linux 主机上通过玄铁 QEMU 和 lkvm 启动 TVM。

▪ 便于二次开发:TSM 采用 Rust 实现,模块划分清晰、依赖精简,便于审计和扩展。

▪ 支撑规范验证:该参考实现也可用于验证多 TVM 中断路由、共享内存、远程证明等议题,为标准演进提供工程依据。





来源:玄铁


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