基于Intel VT-d技术的虚拟机安全隔离研究

资源隔离是计算机安全的一个重要手段,良好的安全隔离使得虚拟机技术成为近年来学术界和工业界的热点。在深入分析Linux环境下Xen完全虚拟化技术理论的基础上,设计了一个基于IntelVT技术的虚拟机安全隔离设计方案。该方案通过安全内存管理（SMM）和安全I/O管理（SIOM）两种手段进行保护,完善了Xen宿主机系统与虚拟机系统之间的安全隔离,为Xen虚拟机在实际的安全隔离环境中的应用提供了较高的安全保障。     

面向大数据的分布式缓存设计

大数据平台的底层存储系统往往无法匹配上层计算应用的读写性能,而一个设计良好的分布式缓存系统将缩小CPU密集型应用和IO密集型应用之间不匹配的性能差距。设计的面向大数据应用的分布式缓存系统,在读写流程、I/O事件驱动并发模型及元数据模型等方面进行了合理设计与优化,并使用fio工具测试了顺序写、随机写、顺序读及随机读场景下的吞吐率与IOPS等性能指标,验证了该分布式缓存系统的高性能优势和应对高并发场景的扩展能力。     

Xen虚拟机迁移技术在搬迁中的应用——以内蒙古气象防灾减灾预警中心为例

本文介绍了Xen虚拟机动态迁移技术,并结合内蒙古气象防灾减灾预警中心核心机房业务搬迁的实际应用场景,设计了基于Xen Server虚拟化技术的业务系统搬迁方案。该方案包括搬迁实施的网络条件,构建新资源池的网络规划、存储规划、建池步骤等内容,最后详细介绍了迁移实施的具体步骤,并对迁移过程的经验教训进行了归纳、总结。     

分布式I／O资源虚拟化技术的研究

提出一种可有效整合和使用分布式I/O资源的新方案.该方案实现于操作系统和系统硬件之间,主要采用最新的硬件虚拟化技术,将分布于多主机的I/O资源进行虚拟化和整合,为上层客户操作系统构建一个全局虚拟I/O空间,实现客户操作系统对分布式I/O资源的全局管理和使用.该方案实现于系统软件层,性能较高、实现成本低,并且客户操作系统无需做任何修改.     

浅谈服务器虚拟化核心技术

服务器虚拟化将抽象的物理资源变成逻辑资源,使内存、CPU、I/O设备等变成虚拟的＂资源库＂,有助于提升资源使用效率。从技术层面上来看,服务器虚拟技术包含了内存虚拟技术、CPU虚拟技术、I/O虚拟技术三大核心要素。本文首先就服务器虚拟化的相关概念进行了阐述,继而对服务器虚拟化的核心技术进行了分析,以期为推动数字技术的进步提供有益参考。     

服务器虚拟化关键技术探析

服务器虚拟化是云计算基础平台的核心部分,具有降低运营成本、应用平坦化、实时迁移提高服务可用性、整合资源和绿色等多重价值优势。服务器虚拟化技术涉及CPU虚拟化、内存虚拟化设备、I/O和网口虚拟化等3个硬件虚拟关键技术和实时迁移技术1个辅助功能关键技术。通过对服务器虚拟化关键技术的解析,展示了云计算的基础IT资源的构成。同时,根据服务器虚拟性能的特点,为运营云计算的服务提供商提供了选取虚拟服务器的标准。     

测控基带资源池的设计与实现

针对传统测控基带紧耦合架构引起的扩展性差、资源冗余和布线复杂等问题,提出了资源池化的测控基带云管理方法。基于构建测控基带资源池的目的,在综合分析业内各类虚拟化技术的基础上,提出了基于I/O融合技术的基带设备虚拟化方案,采用UDP确认传输协议确保端到端信息传输高效可靠,结合应用需求制定了关键指标测试方案。测试结果表明,虚拟化后的基带板卡在模式重构时间、典型数据传输时延和传输性能等方面均有提升,在集约型航天测控地面系统中有广阔的应用前景。     

开源虚拟化技术在民办高校教学管理中的探索

近年来,民办高校普遍采用服务器虚拟化技术对数据中心进行改造,提高了传统物理服务器的资源利用率,加速了应用系统部署以及数据备份和恢复的速度,并提供了高可靠性和高可用性。本文在探讨服务器虚拟化技术的基础上,利用开源虚拟化平台Xen Server,结合实际案例,给出了民办高校服务器虚拟化实施的方案。     

虚拟Hadoop平台动态资源调度策略研究

Hadoop应用研究主要包括云存储,数据查询,数据分析,数据挖掘,关联广告等,不同的Hadoop应用对机器的资源要求不同,主要分为CPU、内存、I/O、网络密集型任务。传统的Hadoop集群在物理机上任务会比较密集,各种应用只能排队依次处理,机器的CPU、IO和存储会非常繁忙,负载不均衡。虚拟化Hadoop可以帮助用户在基础设施上实现灵活、弹性、安全和快捷的大数据资源调度。本文提出一种动态规划算法动态调度资源,在虚拟化后的Hadoop集群可以把不同的资源要求的应用单独分开放在不同的物理机上并行高效地处理,从而大大提高Hadoop集群的性能。     

自适应电话网关的网络存储系统

基于目前解决存储瓶颈的各种技术受到各环节性能极限的约束,本文提出的自适应网络存储系统采用设计独特的可扩展双通道存储体系结构,综合利用各种I／O技术,解决了I／O密集型应用的存储瓶颈。     

云计算的虚拟化安全问题

随着云计算的发展,云计算的安全问题越来越受到关注。本文全面分析了云计算中与虚拟化安全有关的各类问题,阐述了虚拟化安全的研究现状并提出了未来发展方向。文中先介绍了虚拟化角度下的云计算架构,然后介绍了虚拟化技术,重点介绍了虚拟化安全问题和研究现状,接着以Xen平台为例,介绍了Xen的虚拟化安全问题,最后对未来的发展进行了展望。     

Virtual networks: isolation, performance, and trends

Currently, there is a strong effort of the research community in rethinking the Internet architecture to cope with its current limitations and support new requirements. Many researchers conclude that there is no one-size-fits-all solution for all of the user and network provider needs and thus advocate for a pluralist network architecture, which allows the coexistence of different protocol stacks running at the same time over the same physical substrate. In this paper, we investigate the advantages and limitations of the virtualization technologies for creating a pluralist environment for the Future Internet. We analyze two types of virtualization techniques, which provide multiple operating systems running on the same hardware, represented by Xen, or multiple network flows on the same switch, represented by OpenFlow. First, we define the functionalities needed by a Future Internet virtual network architecture and how Xen and OpenFlow provide them. We then analyze Xen and OpenFlow in terms of network programmability, processing, forwarding, control, and scalability. Finally, we carry out experiments with Xen and OpenFlow network prototypes, identifying the overhead incurred by each virtualization tool by comparing it with native Linux. Our experiments show that OpenFlow switch forwards packets as well as native Linux, achieving similar high forwarding rates. On the other hand, we observe that the high complexity involving Xen virtual machine packet forwarding limits the achievable packet rates. There is a clear trade-off between flexibility and performance, but we conclude that both Xen and OpenFlow are suitable platforms for network virtualization.     

基于通用标准的虚拟化技术性能检测与分析

虚拟化技术是提升已有计算机资源利用率的一种有效手段。尽管它已经在高性能计算系统中崭露出自己在提升物力资源利用率以及用户的安全性上的优势,但是却一直没有受到重视,文章利用各种基准以VMWare Server,Xen,and OpenVZ we这几种虚拟化产品在SMP性能、文件系统中的表现,对完全虚拟化、准虚拟化以及操作系统级虚拟化在HPC涉及到的各个方面进行评测。     

Enhancing virtual environments with QoS aware resource management

Nowadays, the consolidation of application servers is the most common use for current virtualization solutions. Each application server takes the form of a virtual machine (VM) that can be hosted into one physical machine. In a default Xen implementation, the scheduler is configured to handle equally all of the VMs that run on a single machine. As a consequence, the scheduler shares equally all of the available physical CPU resources among the running VMs. However, when the applications that run in the VM dynamically change their resource requirements, a different solution is needed. Furthermore, if the resource usage is associated with service-level agreements, a predefined equal share of the processor power is insufficient for the VMs. Within the Xen’s primitives, even though it is possible to tune the scheduler parameters, there is no tool to achieve the dynamic change of the share of the processor power assigned to each VM. A combination of a number of primitives, however, appears to be suited as a base for achieving this. In this paper, we present an approach to efficiently manage the quality of service (QoS) of virtualized resources in multicore machines. We evaluate different alternatives within Xen for building an enhanced management of virtual CPU resources. We compare these alternatives in terms of performance, flexibility, and ease of use. We devise an architecture to build a high-level service that combines interdomain communication mechanisms with monitoring and control primitives for local resource management. We achieve this by our solution, a local resource manager (LRM), which adjusts the resources needed by each VM according to an agreed QoS. The LRM has been implemented as a prototype and deployed on Xen-virtualized machines. By means of experiments, we show that the implemented management component can meet the service-level objectives even under dynamic conditions by adapting the resources assigned to the virtualized machines according to demand. With the LRM, we therefore achieve both fine-grain resource allocation and efficient assignment.     

安全增强型虚拟化计算环境下的虚拟机动态迁移机制

As the number of Virtual Machines (VMs) consolidated on single physical server increases with the rapid advance of server hardware, virtual network turns complex and frangible. Modern Network Security Engines (NSE) are introduced to eradicate the intrusions occurring in the virtual network. In this paper, we point out the inadequacy of the present live migration implementation, which hinders itself from providing transparent VM relocation between hypervisors equipped with Network Security Engines (NSE H). This occurs because the current implementation ignores VM related Security Context (SC) required by NSEs embedded in NSE H. We present the CoM, a comprehensive live migration framework, for NSE H based virtualization computing environment. We built a prototype system on Xen hypervisors to evaluate our framework, and conduct experiments under various realistic application environments. The results demonstrate that our solution successfully fixes the inadequacy of the present live migration implementation, and the performance overhead is negligible.     

面向虚拟路由器的基于历史转发开销的资源调度算法

通过研究以Xen为代表的虚拟工具中资源调度算法,得知它们无法保证虚拟路由器中资源共享的公平性。该文提出一种基于历史转发开销的资源调度算法,用来确保路由器实例占用资源的公平性,尤其物理平台的输入/输出(I/O)资源。该算法通过统计路由器实例最近的报文转发开销来计算出路由器实例调度的优先级,确保平均吞吐量较低的路由器实例获得被调度的机会。同时,该算法通过设置优先级计算公式中处理延迟的值,达到对延迟敏感强的路由器实例的支持,以及通过预测报文处理时间决定待处理报文是否丢弃,避免不必要的系统开销。通过实验测试,相对于Credit算法,该文算法在确保虚拟路由器资源共享的公平性方面存在明显优势,并且能为延迟敏感的路由器实例提供支持。     

一种基于虚拟机的安全隔离与交换系统

文中分析了隔离网闸的原理以及应用中的问题,为实现更高效的安全隔离与数据交换系统,提出了基于一种基于虚拟机监控器体系结构的安全隔离与信息交互系统模型。并基于Xen虚拟机监控器系统,讨论了该模型的实现方式,利用Xen虚拟机体系结构实现不同客户域OS的安全隔离,采用Xen体系的超级调用、异步事件和域间内存共享访问机制,基于虚拟机管理器内部实现的访问控制模块（ACM）执行不同安全域信息受控交换策略,实现了不同客户域OS之间的受控数据交换。分析认为,该系统模型具有足够的安全隔离特性以及零内存拷贝的高效数据交换特性,具有重要的应用参考价值。     

虚拟化路由交换平台中的链路虚拟化技术

传统网络难以满足各种新型应用,催生了对网络虚拟化的技术需求,而路由交换平台的虚拟化技术是实现虚拟化网络的一个重要技术途径。现仅从虚拟化路由交换平台的链路层角度出发,来分析链路的虚拟化实现技术、即链路聚合技术和链路的通道虚拟化技术,最后在链路的虚拟化技术基础上结合路由交换节点的其他虚拟化技术给出了一个网络虚拟化的应用实例。     

企业级虚拟化应用研究

企业级虚拟化技术在云计算中有着重要的应用,本文在研究了Hypervisor系统运行层次的基础上,分析了虚拟化技术的优势,给出了不适合虚拟化部署的场合.从实体机整体效率检测、虚拟机合并率、服务器合并后的TCO/ROI计算等方面对虚拟化进行了效率评估,指出了根据不同资源密集类型进行相应资源配置的研究方向.