相关工作
当前的FaaS框架
现有的基于云的FaaS实现，如AWS Lambda[8]或OpenFaaS[32]，未能充分利用网络边缘的计算资源。尝试将此类框架部署到边缘（如Akamai[4]）无法满足边缘计算所需的安全保证。S-FaaS[5]、Clemmys[42]使用TEE和加密认证来保护执行的机密性。对于所有上述FaaS框架，它们不支持状态化FaaS执行[38]。
使用TEE的安全执行
PSL的动机源于分布式工作器可以在单个主机上的TEE中安全运行的愿景，这使得多个安全区之间的通信安全和效率成为一个逻辑研究问题。这一愿景得到了各种可用容器服务和平台的支持，例如支持TEE的容器服务，如GrapheneSGX[43]、Scone[7]和Occlum[34]，以及硬件TEE平台[27]、Elasticlave[46]和Penglai[16]。Snort[26]是一个安全区内入侵检测框架，也使用循环缓冲区进行通信。我们注意到我们的方法与Snort的不同之处在于，他们使用循环缓冲区来转换DPDK中的大页，而我们的循环缓冲区设计是为了消除ecalls/ocalls中的上下文切换。
基于TEE的KVS
现有的基于TEE的KVS设计主要关注单TEE持久性和性能优化。ShieldStore[25]通过在安全区外进行大部分处理来解决SGXv1的128MB限制。每个键值对在离开安全区时都会被加密并用签名保护，KVS的主要数据结构也存储在安全区外。安全区内的KVS服务器通过从不可信内存中获取加密的键值对来处理来自安全区外客户端的查询。Speicher[9]和DiskShield[3]在安全区内实现安全存储，使得TEE可以安全地与主机的底层存储交换数据。SCL和Speicher[9]都使用基于LSM的结构来实现持久性，但SCL进一步将存储的数据块集成为DataCapsule哈希链的一部分，并实现高效的安全区间通信。SCL所需的TCB比Speicher小得多。EnclaveCache[10]和Omega[14]支持共享的内存中KVS缓存，但不支持来自不同主机的安全区之间的通信。
结论
我们介绍了偏执状态化Lambda（Paranoid Stateful Lambdas），一个用于在云和边缘计算环境中安全执行状态化计算的联合FaaS框架。我们通过利用DataCapsules（一种加密强化的区块链）的特性和扩展，重点关注PSL的安全和通信方面。我们提出了一种抽象，即安全并发层（Secure Concurrency Layer），为安全区提供安全性和最终一致性，并讨论了其持久性和容错语义。在我们的端到端基准测试中，SCL的吞吐量比未优化的基线高出81倍，延迟降低了2.08倍。我们的系统吞吐量随Lambda数量的增加而线性扩展，并且我们的Lambda任务可以在0.61秒内分派到经过认证的工作器。
致谢
我们感谢Anoop Jaishankar就Asylo认证进行的深入讨论。本材料基于NSF/VMware边缘计算数据基础设施合作伙伴关系（ECDI）和NSF奖项1838833支持的工作。本材料中表达的任何观点、发现、结论或建议均为作者的观点，不一定反映赞助方的观点。
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作者
(1) Kaiyuan Chen, 加州大学伯克利分校 (kych@berkeley.edu); (2) Alexander Thomas, 加州大学伯克利分校 (alexthomas@berkeley.edu); (3) Hanming Lu, 加州大学伯克利分校 (hanming_lu@berkeley.edu); (4) William Mullen, 加州大学伯克利分校 (wmullen@berkeley.edu); (5) Jeff Ichnowski, 加州大学伯克利分校 (jeffi@berkeley.edu); (6) Rahul Arya, 加州大学伯克利分校 (rahularya@berkeley.edu); (7) Nivedha Krishnakumar, 加州大学伯克利分校 (nivedha@berkeley.edu); (8) Ryan Teoh, 加州大学伯克利分校 (ryanteoh@berkeley.edu); (9) Willis Wang, 加州大学伯克利分校 (williswang@berkeley.edu); (10) Anthony Joseph, 加州大学伯克利分校 (adj@berkeley.edu); (11) John Kubiatowicz, 加州大学伯克利分校 (kubitron@berkeley.edu)。
本论文可在arxiv上获取，遵循CC BY 4.0 DEED许可。