虚拟运行环境描述管理工具的研究和实现

针对分布式网络环境中虚拟运行环境的描述、部署和管理问题,设计和实现了一个图形化的虚拟运行环境的描述、部署和管理系统,该系统整合虚拟机技术,通过图形化的方式来描述目标虚拟运行环境的网络拓扑,配置和部署环境中的虚拟机,并提供了对其中虚拟机基本的管理和控制功能.具有通用性、高可扩展性和灵活性的特点.可用于网格以及其它分布式系统.     

面向服务网格的虚拟环境部署运行管理系统

虚拟技术的最新进展为网格计算提供了封装资源的新方式,其封装性、隔离性和安全性能够有效屏蔽底层资源的异构性,根据用户应用需求定制执行环境,更好地适应于网格环境的复杂性和应用的多样性。为了满足当前服务网格的需求发展,基于新的虚拟机技术,研究适合于服务网格的虚拟环境部署运行管理系统,该系统为用户提供可视化、易操作的远程虚拟环境部署和运行管理功能;并实现一个标准的网格服务,结合服务网格平台CROWN,该服务可根据用户应用的特定需求动态透明地部署虚拟执行环境,并根据资源状态自适配调度执行用户任务。并对系统进行了实验分析,实验结果验证了系统的良好可用性和运行性能。     

基于虚拟机的虚拟计算环境研究与设计

通过对基于虚拟机的虚拟计算环境典型系统的分析,给出了CROWN虚拟计算平台CIVIC(CROWN- based infrastructure for virtual computing)的设计.CIVIC集成多种虚拟机技术,可以为用户提供独立、隔离的计算环境,可以为管理人员提供硬件资源和软件资源的集中管理功能,支持对应用程序的透明性,屏蔽底层硬件资源的动态性、分布性和异构性.实验结果表明,CIVIC能够方便、高效地为用户定制所需计算环境.     

基于优化的COW虚拟块设备的虚拟机按需部署机制

基于COW(Copy-on-Write)读写模式的虚拟块设备有利于实现大规模虚拟机环境下虚拟机的快速部署.文中为虚拟机管理器中的COW虚拟块设备设计了一种优化方法,能够提高COW磁盘的访问性能以及生成多个小尺寸的COW磁盘映像文件,以降低通过网络部署虚拟机的开销.基于优化的COW虚拟块设备,文中提出了虚拟机环境下的虚拟机按需部署机制及关键技术问题的解决方案.基于Linux平台和QEMU虚拟机,实现了基于优化COW虚拟块设备的虚拟机按需部署原型系统.实验表明,优化的COW虚拟块设备、基于COW磁盘有效工作集的优化部署以及COW磁盘回收等方法能够有效地支持虚拟机环境下低开销的、按需的虚拟机部署.     

按需构造的信息安全试验平台的设计与实现

针对传统信息安全试验平台在抗破坏性、可定制性、可扩展性和可重现性等方面存在的不足,提出了一个支持按需构造的信息安全试验平台RuVisen的设计思想,并讨论其实现方法.RuVisen借助虚拟机和虚拟网络技术,通过软件方法,在物理环境之上按需重构试验环境,为信息安全试验环境的研究和开发提供了一种有效的方法.     

搭建基于虚拟技术的网络服务课程群实验平台

虚拟机技术可以在一台计算机中构建多台虚拟计算机,满足网络课程构建网络的需要.对于不能熟练操作虚拟机软件的教师和学生,每次构建需要的实验环境是费时费力和困难的.搭建出满足绝大多数网络课程需要的通用实验平台能解决这一问题.首先要汇总所有有关课程的所有实验需求,整理出实验需求集合.要考虑虚拟机的数量、使用的操作系统、网络拓扑、网络连接类型、IP地址分配、磁盘数量和大小、镜像文件和安装基本服务等问题.其次,根据实验需求集合,设计、搭建、优化实验平台.构建基于虚拟技术的网络课程群实验平台,方便各种网络实验,提高了实验效率和质量,减少了资源占用,节省了实验经费.     

一种基于VXLAN的虚拟网络访问控制方法

在云计算环境下,由于安全域的物理边界模糊、同一租户的虚拟化资源跨数据中心等现象,使得传统网络访问控制方法无法满足虚拟网络的实际需求。为此,提出面向云计算虚拟网络的访问控制方法,通过基于虚拟可扩展局域网协议的虚拟网络流量隔离技术,采用虚拟映射和IP组播相结合的方法,为跨数据中心的虚拟机通信提供隧道访问机制,使得不同安全域之间的虚拟流量相互隔离。实验结果证明,虚拟通道终端与虚拟网关相结合,可以对虚拟网络访问进行有效控制和隔离,同时具备较好的协议解析有效性和较高的运行效率。     

基于Openstack的高能物理虚拟计算集群系统及应用

高能物理计算是典型的高性能计算的应用,运行时需要大量的CPU资源。如果系统的CPU资源利用率不高,会使得计算效率大大下降。传统的高能物理计算环境资源管理是静态的,很难同时满足突发、批处理、CPU密集型、数据密集型等不同类型的作业对于不同的物理资源的需求。文中基于Openstack构建的虚拟计算集群系统,实现以CPU核为粒度进行调度作业,根据当前的作业和虚拟资源情况,动态调度资源,大大提高了资源的利用率。首先介绍本系统的相关研究工作,包括KVM虚拟机的测试优化、高能物理作业在虚拟机上的性能测试及高能物理公共服务云IHEPCloud,这些工作进一步表明了高能物理实验的数据分析在虚拟机上的性能是完全可以被接受的;然后详细介绍了虚拟计算集群系统的设计与实现;最后给出虚拟机计算集群在高能物理计算中的实际应用情况,证明了虚拟计算集群系统能很好地满足高能物理的计算需求。     

基于软件注入的按需定制虚拟机实例系统

在云计算环境中,通常需要管理众多的计算资源,每个计算资源都因用户的需求不同而包含不同软件,造成了资源管理上的繁琐以及存储资源的浪费。通过对开源云计算平台及软件发布模式的研究,针对目前开源云平台下虚拟机管理系统的不足,文中设计了基于软件注入的按需定制虚拟机框架OpenAppV,并在开源云平台OpenStack下,实现了系统原型,对其关键部分软件注入进行了性能测试。测试结果表明,软件通过注入与虚拟机镜像来按需组合具备可行性,有效地解决了由于包含不同应用而形成的多个镜像所导致的存储与管理繁琐问题。     

虚拟机环境下软件按需部署中的预取机制

针对大规模虚拟机环境下软件的按需部署,提出了一种基于预取的按需软件部署优化机制,能够降低用户端虚拟机的启动延迟以及为用户提供更好的虚拟机本地运行性能.基于用户使用软件的行为特点以及虚拟磁盘映像的细粒度分割,预取机制在后台对服务器端存储的虚拟磁盘映像进行预取,通过一种基于访问频率和优先级的预取目标识别算法AFPTR(access frequency and priority-based prefetch target recognition)和一种预取量动态调节机制,将预取集中在用户使用的少数小尺寸的虚拟磁盘映像上,并在预取过程中对预取量进行动态自适应地调节,以提高虚拟磁盘访问的本地命中率,进而提高用户端虚拟机的运行性能.基于QEMU虚拟机和Linux平台,实现了基于预取的按需软件部署原型系统.实验结果表明,预取机制能够有效地降低虚拟机的启动延迟,并能提高虚拟机的本地运行性能,支持虚拟机环境下按需、快速的软件部署.     

创建软件定义网络中的进程级纵深防御体系结构

云计算因其资源的弹性和可拓展性,在为用户提供各项服务时,相对于传统方式占据了先机。在用户考虑是否转向云计算时,一个极其重要的安全风险是：攻击者可以通过共享的云资源对云用户发起针对虚拟机的高效攻击。虚拟机作为云服务的基本资源,攻击者在攻击或者租用了某虚拟机之后,通过在其中部署恶意软件,并针对云内其他虚拟机发起更大范围的攻击行为,如分布式拒绝服务型攻击。为防止此种情况的发生,提出基于软件定义网络的纵深防御系统,以及时检测可疑虚拟机并控制其发出的流量,抑制来自该虚拟机的攻击行为并减轻因攻击所受到的影响。该系统以完全无代理的非侵入方式检测虚拟机状态,且基于软件定义网络,对同主机内虚拟机间或云主机间的网络流量进行进程级的监控。实验结果表明了该系统的有效性。     

Network virtualization substrate with parallelized data plane

Network virtualization provides the ability to run multiple concurrent virtual networks over a shared substrate. However, it is challenging to design such a platform to host multiple heterogenous and often highly customized virtual networks. Not only high degree of flexibility is desired for virtual networks to customize their functions, fast packet forwarding is also required. This paper presents PdP, a flexible network virtualization platform capable of achieving high speed packet forwarding. A PdP node has multiple machines to perform packet processing for virtual networks hosted in the system. To forward packets in high speed, the data plane of a virtual network in PdP can be allocated with multiple forwarding machines to process packets in parallel. Furthermore, a virtual network in PdP can be fully customized. Both the control plane and data plane of a virtual network run in virtual machines so as to be isolated from other virtual networks. We have built a proof-of-concept prototyping PdP platform using off-the-shelf commodity hardware and open source software. The performance evaluation results show that our system can closely match the best-known packet forwarding speed of software router running in commodity hardware.     

Adapting grid computing environments dependable with virtual machines: design, implementation, and evaluations

Due to its potential, using virtual machines in grid computing is attracting increasing attention. Most of the researches focus on how to create or destroy a virtual execution environments for different kinds of applications, while the policy of managing the virtual environments is not widely discussed. This paper proposes the design, implementation, and evaluation of an adaptive and dependable virtual execution environment for grid computing, ADVE, which focuses on the policy of managing virtual machines in grid environments. To build a dependable virtual execution environments for grid applications, ADVE provides an set of adaptive policies managing virtual machine, such as when to create and destroy a new virtual execution environment, when to migrate applications from one virtual execution environment to a new virtual execution environment. We conduct experiments over a cluster to evaluate the performance of ADVE, and the experimental results show that ADVE can improve the throughput and the reliability of grid resources with the adaptive management of virtual machines.     

一种基于虚拟机的安全监测方法

随着虚拟化广泛应用于如云计算等各种领域,渐渐成为各种恶意攻击的目标.虚拟机的运行时安全是重中之重.针对此问题,提出一种适用于虚拟化环境下的监测方法,并且在Xen中实现虚拟机的一个安全监测原型系统.通过这个系统,特权虚拟机可以对同一台物理机器上的大量客户虚拟机进行动态、可定制的监控.特别地,本系统对于潜伏在操作系统内核中的rootkit的检测十分有效.这种安全监测方法能有效提高客户虚拟机以及整个虚拟机系统的安全性.     

基于虚拟组织的桌面云安全访问与共享机制研究

采用云计算技术实现托管式的虚拟桌面一般被称为桌面云。近年来桌面云被认为是云计算最为成熟的应用之一,本文着重研究桌面云安全访问与共享机制。我们使用基于PKI的证书认证建立了虚拟组织,在其上重点研究了虚拟机的创建,远程桌面访问,共享等应用。证书认证等机制可以使得访问更加安全可靠。而通过虚拟组织的信任关系,多个用户可以共享同一个虚拟机。为了确保远程通道的安全,我们采用了OpenVPN来构建虚拟专用网络,对虚拟机的使用者进行认证并对通信进行加密保护。     

XML在基于Web的智能大厦OAS中的应用

XML成为一种广泛使用的标记表达格式,尤其在Web中得到了广泛的应用。XML作为一种数据存储格式,在网络中使用XML交换数据,使得代码、数据和表示可以分离,具有强大的可移植性和灵活性。在基于J2EE的智能大厦OAS的开发中,以XML作为应用之间存储、传输和转换数据的手段,可以很好地解决Web上的数据表达问题。同时利用数据绑定可以很容易地创建和维护XML文档,而DOM使得Web应用程序方便地解析和利用XML文档。XML的广泛应用必然能推动Web不断发展。     

一种高效的虚拟网络结构

弹性资源需求是云计算的关键特征,它需要系统支持自适应的虚拟网络配置管理机制,以满足云计算服务中虚拟资源的动态组合要求。本文提出了一种高效的虚拟网络结构,能够根据虚拟资源的动态分配状态,在网络层面建立相应的应用群组,提高组内资源的通信效率。不仅如此,本文提出的虚拟网络结构还能根据虚拟资源在物理平台上的实时分布状态,选择不同的信息传送机制,保证虚拟资源之间的高性能通信。     

面向云计算的多虚拟机管理模型的设计

提出基于P2P结构的多虚拟机管理模型,并实现其原型系统。采用P2P结构组织宿主机节点,利用组播实现资源发现;提出虚拟机动态迁移算法,自主触发节点间虚拟机动态迁移;利用选举的根节点映射云计算用户请求至宿主机,实现节点上虚拟机的按需创建、删除及停止等操作。实验表明:该模型具有收敛时间短、带宽占用率低及高可用性的特点,能够实现云计算资源的动态负载均衡。