基于VT-x的处理器模式转换机制研究

为降低虚拟化环境中处理器模式转换带来的开销,研究了基于VT-x技术的处理器模式转换机制.根据客户机操作系统在不同阶段的运行状态,分析了相应的处理器模式转换过程.采用客户机操作系统最小等待的基本思想,结合VT-x处理器提供的虚拟机扩展功能,设计出了处理器模式转换的整体流程,分别构造出满足客户机操作系统需求的实模式和保护模式处理器环境,模拟了客户机操作系统的执行过程以及虚拟机监控器对相关事件的处理.实验结果表明,VT-x技术可以有效辅助处理器模式转换,简化虚拟机监控器设计.     

基于Alpha处理器的系统级仿真实现

以Alpha处理器作为实现平台,将系统仿真软件QEMU移植到Alpha上,使基于x86结构的Linux操作系统可以运行在系统虚拟机中,实现Alpha处理器与x86程序的兼容。对该虚拟机进行性能测试,通过统计代码膨胀率,找出制约虚拟机性能的指令类型,为虚拟机性能优化工作提供参考数据。     

一种异构多核处理器嵌入式实时操作系统构架设计

由于异构多核处理器和多处理器系统及同构多核处理器的构架存在很大差别,应用于多处理器系统的分布式结构以及应用于同构多核系统的主从式结构操作系统不能解决异构多核处理器的实时调度和效率问题。对异构多核处理器的特点及发展趋势进行了研究,提出了一种适用异构多核处理器的多主模式实时操作系统构架。这种构架将通信总线中的多主模式引入多核操作系统构架中,采用对称式结构及组件模式设计操作系统模型,使多核处理器中每个内核都可以作为主核实现对资源、任务的实时管理,提高系统性能,同时可以解决主从式操作系统存在的由于处理器核增多而带来的主内核不能满足系统性能要求的瓶颈问题。通过这种单一构架模型可以进行灵活配置,以适应不同结构及功能要求的处理器内核,降低操作系统开发难度。     

浅谈虚拟机在网络教学中的应用

本文介绍了用VMware虚拟机软件构建虚拟机操作系统的方法。运用虚拟机,可在一台计算机运行真实操作系统的同时运行多个虚拟机,并可模拟出一个局域网网络环境,极大地方便了计算机教学的开展。     

当Tiger遇上x86在PC机上使用Mac OS X

自从苹果公司总裁Steve Job宣布将在其后继产品中采用x86架构处理器。众多用户就开始等待这个可以运行在Intel平台上的Mac OS X Tiger操作系统。终于,最近网上开始流传一个可以在VMWare虚拟机运行的Mac OS X Tiger镜像文件,让众多的Mac.Intel支持者能在该操作系统发布之前一窥其风貌……     

一种基于异构双核处理器的嵌入式操作系统构架设计

当前应用于异构多核处理器嵌入式操作系统主要是主从式结构。这种结构由于存在通信协议和结构的异构性,使操作系统在实现上和通信处理存在复杂性。根据异构双核处理器的特点,通过分析通信硬件的结构,在单核嵌入式操作系统构架的基础上,提出一种基于对称通信的双核处理器嵌入式操作系统构架,解决了异构双核处理器中的通信效率和共享内存的利用问题。该操作系统构架成功应用于TI OMAP5910处理器。     

VMM入侵检测系统体系结构

针对现存入侵检测系统存在的问题,提出一个运行于虚拟机监控器之上的入侵检测系统。由虚拟机监控器来虚拟硬件接口,在单一的硬件实体上运行多个系统实例,因为虚拟机监控器处于操作系统和硬件之间,从而使得这个入侵检测系统位于监控所有对操作系统的入侵事件的最佳位置,并处于一个独立于操作系统之外的受保护的空间内,增强了入侵检测系统的独立性和检测能力,是传统的基于主机和网络的入侵检测系统优点的完美结合。     

基于威布尔分布的云计算能耗优化模型研究

针对云计算环境中复杂的虚拟机正常运行状态,提出将虚拟机运行看成由硬软件串联的可修复系统,用威布尔分布描述虚拟机硬软件正常运行的方法来建模缓解云计算高能耗问题。运用半马尔科夫过程刻画虚拟机运行过程、Laplace-Stielties变换简化数值计算、Bayesian定理去除限制条件,构建处理器利用率与能耗、性能的关系模型。再结合可修复系统寿命分布理论,调整虚拟机正常运行的威布尔分布函数,得到不同形状参数下处理器运行能耗以及给定任务完成时间,最终分析形状参数、处理器利用率与能耗-性能隐含关系并给出有效降低处理器运行能耗的合理化建议。数值分析表明：增大形状参数比提高利用率更显著降低处理器运行能耗;优化虚拟机配置使得形状参数变大,可以明显降低处理器运行能耗,同时避免云系统性能过度损耗。     

跟我一起玩转虚拟机

一提起虚拟机，很多朋友可能会觉得很陌生，其实虚拟机是一个系统虚拟工具，它能够在一台电脑上同时运行两个或两个以上的操作系统，用虚拟机安装的操作系统和我们用传统方式在硬盘上直接安装的操作系统有很大的不同。传统的多系统只能独立运行一个操作系统，如果我们想进入另一个操作系统只能重新启动计算机在启动引导菜单中单击选择需要启动的系统文件。而利用虚拟机安装的多系统，它是以某一个操作系统为基础即主操作系统，在其基础上使用额外的硬盘空间创建一个虚拟的系统，我们将其称为子系统，安装子系统时，虚拟机可以将系统提出的各…     

基于T2080处理器平台的虚拟机管理器设计

随着嵌入式计算机技术的发展，计算资源越来越丰富并提供硬件辅助虚拟化支持能力。为了提升计算效能，通过虚拟化技术实现在一个嵌入式计算机中集成多种异构系统应用，从而降低系统成本，但会带来安全隔离、不同应用的竞争冲突、数据安全、实时性保障等问题。虚拟机管理器借助硬件辅助虚拟化技术，在软件层构建多个资源深度隔离的虚拟机，由操作系统管理虚拟机内的硬件资源、软件资源及应用。本文在T2080处理器平台上设计了虚拟机管理器，实现了处理器核虚拟化、内存虚拟化、设备虚拟化，提供虚拟机管理和安全隔离能力。     

一种轻量级安全可信的虚拟执行环境

针对传统TCB(trusted computing base)庞大复杂的问题,设计并实现了一个最小化的TCB系统架构.利用CPU的系统管理模式(SMM)提供的硬件隔离特性,通过将应用程序中对安全敏感的代码放入虚拟环境中执行,从而将应用程序本身非安全敏感部分代码、操作系统及其上运行的其他应用程序排除在TCB之外,使得TCB的软件部分只包含安全敏感代码和虚拟执行环境包含的少量代码,实现了TCB的最小化.本系统的强隔离性使得在操作系统和部分硬件(如DMA、硬件调试器等)被攻击者控制后,依然可以保证安全敏感代码执行过程的隐秘性和执行结果的完整性.同时,本系统还为执行结果提供了细粒度的可靠验证,保证结果是在本系统的保护下得到的,没有被任何恶意程序篡改.     

中间件体系结构的集成研究

研究中间件体系结构设计的关键技术和集成机制,介绍基于反身映射技术和构件技术的中间件体系结构,以航空航天某虚拟试验实时软总线项目为研究背景,提出通过增加网关节点解决虚拟试验系统网络异构、软件异构和操作系统异构的集成方法。实验结果表明,该集成方法可以提高系统的实时性和确定性,应用效果较好。     

Intel virtualization technology

A virtualized system includes a new layer of software, the virtual machine monitor. The VMM's principal role is to arbitrate accesses to the underlying physical host platform's resources so that multiple operating systems (which are guests of the VMM) can share them. The VMM presents to each guest OS a set of virtual platform interfaces that constitute a virtual machine (VM). Once confined to specialized, proprietary, high-end server and mainframe systems, virtualization is now becoming more broadly available and is supported in off-the-shelf systems based on Intel architecture (IA) hardware. This development is due in part to the steady performance improvements of IA-based systems, which mitigates traditional virtualization performance overheads. Intel virtualization technology provides hardware support for processor virtualization, enabling simplifications of virtual machine monitor software. Resulting VMMs can support a wider range of legacy and future operating systems while maintaining high performance.     

An architecture for high-performance scalable shared-memory multiprocessors exploiting on-chip integration

Recent technology improvements allow multiprocessor designers to put some key components inside the processor chip, such as the memory controller, the coherence hardware, and the network interface/router. In this paper, we exploit such integration scale, presenting a novel node architecture aimed at reducing the long L2 miss latencies and the memory overhead of using directories that characterize cc-NUMA machines and limit their scalability. Our proposal replaces the traditional directory with a novel three-level directory architecture, as well as it adds a small shared data cache to each of the nodes of a multiprocessor system. Due to their small size, the first-level directory and the shared data cache are integrated into the processor chip in every node, which enhances performance by saving accesses to the slower main memory. Scalability is guaranteed by having the second and third-level directories out of the processor chip and using compressed data structures. A taxonomy of the L2 misses, according to the actions performed by the directory to satisfy them, is also presented. Using execution-driven simulations, we show that significant latency reductions can be obtained by using the proposed node architecture, which translates into reductions of more than 30 percent in several cases in the application execution time.     

虚拟计算平台远程可信认证技术研究

与传统的单机系统按照可信平台模块、可信BIOS、操作系统装载器、操作系统内核的信任链传递方式不同,虚拟化计算环境信任链按照可信平台模块、可信BIOS、虚拟机监控器和管理虚拟机、用户虚拟机装载器、用户虚拟机操作系统装载器、用户虚拟机操作系统内核的方式进行.文章对虚拟计算平台远程完整性验证的安全需求进行了分析.为防止恶意的虚拟机监控器篡改虚拟机的完整性证明,文章提出虚拟机平台和虚拟机管理器两级的深度认证.在对虚拟机认证过程中,远程挑战者需要通过虚拟机或者直接与虚拟平台建立联系来认证平台的虚拟机管理器层.为防止中间人攻击,文章提出将物理平台寄存器映射到各虚拟平台寄存器的方式解决虚拟机与物理平台的绑定问题.     

基于用户态JVM的安全驱动模型的设计与实现

设备驱动等内核扩展模块被认为是造成操作系统不稳定的主要原因,而目前对操作系统稳定性的研究也主要集中在研究如何将其与内核的主体部分分离.本文结合现有的研究成果,提出了利用用户态的Java虚拟机(JVM)将驱动程序与内核分离的架构.在这样的架构中,驱动程序运行在受限的JVM中,所有驱动程序的错误都将被捕获而不致影响到内核的其他部分.利用这样的架构,在Linux系统下实现了新的USB协议栈,并对其进行了性能测试.测试结果表明,与原内核驱动程序相比,新的驱动架构表现出更高的稳定性,而在性能方面,对于时间和数据量要求不高的设备,其性能与原驱动程序相当接近;而对于需要进行大量数据处理的设备,其性能有一定程度的下降.     

群集服务的架构及其管理机制

群集服务是当前操作系统的一个主要环节和关键。本文介绍了群集服务的一些基本概念,从透明性和可靠性角度阐述了一种典型群集服务软件——OS群集服务软件的系统结构,并介绍了OS群集服务的虚拟服务器和网络资源与失效管理的机制,描述了群集服务的一些典型应用实例。     

基于嵌入式Linux系统的时间统一平台

通过描述硬件体系结构、嵌入式操作系统等，提出了一种时间统一平台的设计方法。嵌入式操作系统是在标准Linux系统的基础上，经过系统裁减和实时性支持生成的。测试结果表明，基于嵌入式Linux系统的时间统一平台可以明显提高时间校准精度。     

VIA(Virtual Interface Architecture)上的软件DSM系统实现和性能

在由高性能PC搭建的Linux机群系统上，传统的网络接口体系结构引入了巨大的软件处理开销，无法满足虚拟共享存储并行应用对通信带宽、延迟和进程间同步的需求．用户级网络接口标准——虚拟接口体系结构(Vilxual Interface Architecture，VIA)与传统的网络接口体系结构相比，在软件协议开销、通信关键路径上操作系统的干预程度、通信和计算的重叠程度以及实现零拷贝等方面，具有明显的优势．通过在传统网络通信接口和VIA通信接口上虚拟共享存储系统的性能对比，采用VIA网络接口体系结构可有效地提高虚拟共享存储系统的性能和可扩展性．     

基于TENA思想的分布式靶场虚拟试验系统设计

在分析试验与训练使能体系结构（TENA）思想的基础上,提出了1种分布式虚拟试验体系结构,该体系架构是1个集试验方案编辑、过程控制、综合显示、数据存储与处理功能于一体的综合化、通用化的虚拟试验支撑平台,介绍了该体系结构的特点和组成。根据该体系结构设计了分布式虚拟试验系统,详细阐述了分布式虚拟试验系统的基本组成及通信机制,可为类似系统的构建提供方法借鉴。