DesktopToGo:基于应用层虚拟化的可迁移个人计算

在任意计算机上重现用户的个性化计算环境。基于应用层虚拟化技术,在高速移动存储设备上保存用户的配置信息。在运行时,通过系统调用包裹技术截获这些资源的访问,再定向到移动存储设备上,在不影响性能和可靠性的前提下重现用户的个人计算环境。给出了该系统的原型实现及性能测试。测试结果表明:应用层虚拟化技术运行的开销只占用系统开销的0.5%。     

GPU加速高性能计算平台上容器性能评估

容器是近年来新兴的虚拟化工具,可以实现资源和系统环境的隔离.容器能够帮助高性能计算应用程序将依赖打包进轻量级可移植的环境中,解决因软件配置无法在高性能计算资源上运行的问题.容器在虚拟化宿主机过程中具有性能开销,为了解GPU加速高性能计算平台上容器虚拟化技术的性能特征,使用标准基准测试工具对Docker容器进行了全面的性能评估,包括文件系统访问性能,并行通信性能及GPU计算性能.评估结果表明,在文件系统I/O开销及GPU计算开销方面,容器具备近乎原生宿主机的性能,容器的并行通信开销随着网络负载的增大而增大.在仅考虑性能的情况下,容器方案适用于通信负载不大的并行应用程序.     

兼容Windows程序的KgdLinux操作系统研究

针对当前国产自主Linux操作系统因用户不熟悉和应用软件少而推广困难的问题，提出了一种兼容Windows程序的Linux操作系统KgdLinux。采用层次式体系结构，由应用层、兼容层、核心层组成。应用层由Windows和Linux应用程序构成，核心层由Linux内核和各种共享库组成，而兼容层采用用户空间内核虚拟化方法兼容Windows程序，提供了PE程序的加载、虚拟Windows环境、模拟Windows API的功能。采用各种基准程序和常用程序对KgdLinux上运行Windows程序的性能进行测试，测试结果表明:与在VMWare Workstation、Longene上运行的Windows程序相比，在KgdLinux上运行的Windows程序拥有更好的性能，且接近程序在本地Windows XP上运行的性能。     

ARM TrustZone的轻量级嵌入式虚拟化架构

针对现存的基于软件的虚拟化解决方案存在的不足,利用ARM标准硬件技术和赛灵思ZC702商业平台,实现通用操作系统(GPOS)与轻量级实时操作系统(FreeRTOS)同时运行.测试结果表明:虚拟机从RTOS到GPOS的上下文切换系统开销是3.10 μs,相反过程为2.64 μs,内存占用也仅为1 KB;由虚拟机监视系统(VMM)引入的性能开销低和内存占用较小;利用ARM TrustZone技术可实现一个具有低成本和高可靠性的轻量级虚拟化解决方案.     

THCASN——一种基于内容存储区域网络

基于内容存储(CAS)是一种可用于保存内容不变数字记录的存储设备。为解决CAS在安全和性能上的问题,该文介绍了清华大学实现的基于内容存储的区域网络原型——THCASN,遵从对象存储设备标准OSDT-10,提出一个分析I/O路径上开销的性能评价模型,找出系统性能瓶颈是对象内容Hash值计算和Hash-元数据变换表搜索。THCASN、NFS和iSCSI存储器性能测试结果表明其性能是接近的,但THCASN写性能高出一倍。实验结果与评价模型对性能瓶颈的分析相符。     

THCASN——一种基于内容存储区域网络

基于内容存储(CAS)是一种可用于保存内容不变数字记录的存储设备。为解决CAS在安全和性能上的问题,该文介绍了清华大学实现的基于内容存储区域网络原型——THCASN,遵从对象存储设备标准OSDT-10,提出一个分析I/O路径上开销的性能评价模型,找出系统性能瓶颈是对象内容Hash值计算和Hash-元数据变换表搜索。THCASN、NFS和iSCSI存储器性能测试结果表明其性能是接近的,但THCASN写性能高出一倍。实验结果与评价模型对性能瓶颈的分析相符。     

基于PTM的可信虚拟平台方案

在多种信息系统中,将虚拟化技术与可信计算相结合的方式是一种保障系统安全的有效手段.然而,传统基于可信平台模块(TPM)的可信系统存在着系统信任基础不明确与数据迁移计算开销大的不足.本文应用便携式可信模块(PTM)信任模型,基于Xen虚拟化平台提出了一种客户端可信虚拟化平台方案——OASIS,设计并实现了OASIS平台结构、可信启动信任链建立方法及数据迁移机制.本方案具有灵活高效、以用户为中心的特点,使用PTM作为系统信任基础,为用户提供个人化可信计算环境,为用户在多平台间漫游的应用场景提供极大的便利性.原型系统测试结果表明,本方案具有可行性.     

Linux下基于对象的内存映射型设备驱动研究及实现

设备驱动是计算机系统可靠运行的前提.现有的设备驱动方法,数据要经过驱动层缓存向应用层拷贝、应用层缓存向存储设备拷贝的过程,当数据量比较大时,系统的响应速度会受到一定的限制.通过对Linux内核的对象机制和虚拟内存机制的研究,提出基于对象的内存映射型设备驱动方法,使用户进程直接访问设备内存以提高响应速度,并对该驱动的性能进行测试和评价.     

用于虚拟化环境的进程隔离方法研究与实现

针对虚拟化环境中用户进程运行安全问题,提出一种适用于虚拟化环境的进程隔离方法.该方法引入安全域作为进程隔离保护的基本单元,安全域是进程以及进程运行过程中依赖的环境构成的整体,通过建立安全域之间的依赖关系和安全域之间信息的交换规则,确保进程初始安全和运行过程中的隔离性.给出了安全域的相关概念和形式化描述,以及安全域之间信息流交换和依赖关系的建立方法和相关证明.以Xen虚拟化系统为基础,给出了该保护方法的具体实现以及实验结果,实验结果分析表明:该方法在虚拟化环境中能够抵御多种攻击手段,额外执行开销不超过10%.     

网格环境下虚拟战场模型的研究

虚拟现实技术是目前一门较为流行的具有高科技幻想性技术,其目的是构造出一个融合了视觉、听觉和触觉的3维虚拟世界,使用户犹如身临其境;网格计算是一个分布式和并行计算的支持平台,是一种无缝、集成计算和协同环境。文中所阐述的虚拟现实战场就是一个建立在网格计算环境下虚拟现实的典型实例,它充分利用了网格计算环境所提供的强大计算能力,为各网格用户之间的相互感应和实时交互给予了很好的支持。首先从整体上分析该网格的整体框架,得到应用层———虚拟现实战场在网格环境下的设计模型,并在设计框架中给出战场模型的5大子模块,然后进一步详细阐述系统的实现技术和特点,最后对该系统性能进行测试验证该虚拟现实战场模型具有良好的可扩展性和实时性。     

一种Cache加速在虚拟桌面云上的应用

传统的虚拟桌面云系统,随着用户数的增加,系统会显现I/O瓶颈,用户体验降低等现象。本方案是在虚拟化桌面云系统中,把热点数据缓存在SSD高速存储设备上作为Cache,大幅度提高系统I/O性能,并减少虚拟机用户的I/O请求的处理延时,具有一定的实际应用意义。     

块级别的海量存储虚拟化系统

为了适应海量规模存储环境的要求,设计并实现了一种块级别的带内存储虚拟化系统(AXUM)。它使用连续空间段来组织虚拟盘和物理盘,减少了元数据的空间开销。并通过实现目标器模式的虚拟化服务,提供良好的兼容性。同时,AXUM利用多节点协同工作消除了性能瓶颈。实验结果表明:相对于普通网络磁盘,AXUM虚拟化系统带来的延迟在0.6%以下,而该系统的数据处理能力仅受限于物理设备的性能,适用于海量存储网络环境。     

云环境下的虚拟化技术探析

从虚拟化技术的发展历程出发,介绍了虚拟化技术的概念与云计算3种服务服务模式的关系,探讨了云环境中的几种主要虚拟化技术——服务器虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化、桌面虚拟化.重点介绍了一种典型的存储虚拟化模型,详细分析了其中虚拟层、逻辑层、物理层的关系及工作机制.设计了一种适应私有云环境的虚拟存储系统,并在已有实验条件下进行性能测试,测试结果显示该系统比传统存储系统有更好的I/O性能,阐述了虚拟化技术是支撑云计算和云存储系统的关键技术.     

一种低开销的网格软件共享系统Portal

为了更好地满足用户按需计算的要求,控制用户通过Portal使用网格资源的开销,定义了操作成本、成本效用等评价Portal性能的指标.逻辑设计上将服务与资源表示分离成网格高级服务层与Portal层,给出了用户与Portal交互的形式化描述.采用异步请求响应技术加快响应时间.测试结果表明:系统具有良好的可扩展性,能够有效地降低用户使用Portal的开销.     

浅析Linux虚拟化技术

虚拟化是当今计算机及网络领域热门的技术方向之一,在某种程度上它为用户屏蔽了计算机底层异构系统的复杂性,带给用户操作及管理计算机系统上的极大方便性并降低了企业的信息化成本,而Linux是近乎免费且完全开放源代码的计算机操作系统,用户可根据需要定制和裁剪,Linux与虚拟化的结合必然是企业追求高效率和低成本的技术选择趋势。对虚拟化技术及Linux系统下虚拟化实现作了详细的介绍,比较了不同的实现方法和虚拟化软件平台。     

普适计算中目录服务平台的服务质量

改善普适计算环境服务质量的一个有效方法是建立目录服务平台（Contents Service Platform，CSP）．按对称主动服务模型建立的CSP能够提供个性化主动服务，提升用户级服务质量．然而由于这种服务能力的执行开销，尤其是吸引了更多用户和服务导致服务器的性能瓶颈加剧，会间接损害服务质量．提出利用动态服务器集群来解决这一问题，实现端系统级的QoS保证，并利用仿真工具模拟了这种方法，分析了动态服务器集群性能和动态服务器选取的有关参数，实现了一个原型系统．     

高效可验证的隐私保护推荐系统

针对个性化推荐服务系统存在的隐私泄露问题,提出了一个高效可验证的隐私保护推荐系统,能在保护用户数据隐私的前提下,实现用户对云端计算出的推荐模型的正确性验证;利用脊回归实现对用户数据的拟合;利用Yao的混淆电路技术实现推荐模型的计算以及对模型的正确性验证.用户端和云端使用一种新的数据聚合算法AGG(Aggregation)来替换大多数己有工作中使用的公钥同态加密算法,减少了用户端和云端的计算开销,使得系统效率更高.给出了方案的安全性分析以及效率分析.     

内存管理单元MMU虚拟化代价研究

虚拟化技术在计算系统中的作用日益重要.越来越多处理器内集成了MMU内存管理单元为内存虚拟化提供支持.基于SPARC平台,对hypervisor MMU虚拟化机制进行深入探讨,并对虚拟化代价进行分析:MMU虚拟化代价主要来自于Guest OS对MMU操作时的hypercall调用以及访存异常的处理代价.实验表明:data_real_translation_miss,IMMU_miss_HWTW和mmu_map_addr等hypervisorAPI和异常处理成为MMU虚拟化代价的重要因素,MMU支持下hypervisor虚拟化引入了很小的性能开销.     

应用智能监控技术,提升“云”环境运维管理水平

云计算领域新技术层出不穷,在医疗健康、电子政务、金融保险等行业发展迅猛并取得显著成果.虚拟化技术作为实现云计算“基础设施即服务”目标的有效措施,给数据中心带来了机遇和挑战.为解决虚拟化后计算机资源状态难以跟踪、系统性能难以统计分析等不足,本论述提出省级数据中心基础运行环境运维监控方案,以深度监控省级数据中心云环境的运行状态与性能,实现更高的资源利用率和系统的安全可靠性,并有效降低运维风险和成本.     

基于虚拟磁盘块存储的分布式文件系统研究

研究了一种分两层构建分布式文件系统的方法,即首先在设备管理层提供一个块一级的分布式存储系统,然后在其上的文件系统层构建分布式文件系统.底层的分布式存储系统提供了块一级的分布界面,并且通过存储虚拟化技术将用户视图下的存储设备与真正的物理存储资源分离开来,从而为上层的文件系统屏蔽了底层存储系统的分布式特性.这种分层实现分布式文件系统的方法使得整个系统更加容易设计、实现以及优化,且在性能、缩放性和灵活性等方面与传统的在文件层中实现分布界面的方法相比具有很大的优势.