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1.
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基于AMD硬件内存加密机制的关键数据保护方案
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吴宇明 刘宇涛 陈海波《信息安全学报》,2018年第3卷第1期
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长期以来，保护应用程序关键数据（如加密密钥、用户隐私信息等）的安全一直是个重要问题，操作系统本身巨大的可信计算基使其不可避免的具有许多漏洞，而这些漏洞则会被攻击者利用进而威胁到应用程序的关键数据安全。虚拟化技术的出现为解决此类问题提供了一定程度的帮助，虚拟化场景下虚拟机监控器实际管理物理内存，可以通过拦截虚拟机的关键操作为应用程序提供保护，而硬件内存加密机制则能够解决应用程序在运行时内存中明文数据被泄露的问题。本文基于虚拟化技术和AMD的硬件内存加密机制，提出了一套高效的关键数据保护方案，并通过应用解耦和技术将关键数据与代码与其余的正常数据与代码分离并置于隔离的安全环境中运行从而达到保护关键数据的目的。测试显示，软件带来的系统性能开销小于1%，关键部分的性能开销小于6%，常见应用的延迟在接受范围内。系统能够成功保护应用程序如私钥等关键数据免受恶意操作系统的读取与Bus Snooping、Cold Boot等物理攻击。
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2.
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基于VMI技术的内存泄露的检测
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郭琰 容晓峰《电子制作．电脑维护与应用》,2013年第15期
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文中用VMI（虚拟机自省）技术实现了由外部对VM（虚拟机）内部内存大小的透明实时的监控。VMI技术在纯净的环境下记录虚拟机的内存量，用增量叠加的方法记录加入此域的内存泄露的程序对内存的影响。内存泄漏的堆积会最终消耗尽系统所有内存，因此内存泄漏是造成计算机安全事故的主要原因之一。本文实验通过开放源代码虚拟机监视器Xen，使用了xen内核的半虚拟化模式，由外部检测虚拟机进程的内存消耗量来判断应用程序是否有内存泄露。由于这种方式可以为用户提供独立、隔离的计算环境，不需要修改源程序或者对程序进行重新编译，不必有其它特殊硬件需求，系统性能损失较小并且有一定的通用性，因而在判断内存泄露是其它解决方案无法取代的。实验结果表明：对内存的监控数据证明了实验系统的有效性和可行性。
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3.
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基于内存自省技术的虚拟化安全防护模型
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张淑慧 孟祥旭 王连海 徐淑奖《北京邮电大学学报》,2017年第Z1期
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提出了一种基于内存自省技术的虚拟化安全防护模型,能够在无任何先验知识的前提下,通过实时分析物理主机物理内存重构物理主机状态信息、发现正在运行的虚拟机以及重构虚拟机高级语义信息,及时发现虚拟机中存在的恶意行为,并对恶意行为做出智能响应.实验结果表明,该模型具有透明、抗攻击、通用和高效等特性.
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4.
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KVM虚拟化动态迁移技术的安全防护模型 被引次数：2
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范伟 孔斌 张珠君 王婷婷 张杰 黄伟庆《软件学报》,2016年第27卷第6期
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虚拟机动态迁移技术是在用户不知情的情况下使得虚拟机在不同宿主机之间动态地转移,保证计算任务的完成,具有负载均衡、解除硬件依赖、高效利用资源等优点,但此技术应用过程中会将虚拟机信息和用户信息暴露到网络通信中,其在虚拟化环境下的安全性成为广大用户担心的问题,逐渐成为学术界讨论和研究的热点问题.本文从研究虚拟化机制、虚拟化操作系统源代码出发,以虚拟机动态迁移的安全问题作为突破点,首先分析了虚拟机动态迁移时的内存泄漏安全隐患;其次结合KVM(Kernel-based Virtual Machine)虚拟化技术原理、通信机制、迁移机制,设计并提出一种新的基于混合随机变换编码方式的安全防护模型,该模型在虚拟机动态迁移时的迁出端和迁入端增加数据监控模块和安全模块,保证虚拟机动态迁移时的数据安全;最后通过大量实验,仿真测试了该模型的安全防护能力和对虚拟机运行性能的影响,仿真结果表明,该安全防护模型可以在KVM虚拟化环境下保证虚拟机动态迁移的安全,并实现了虚拟机安全性和动态迁移性能的平衡.
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5.
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一种基于冗余跳变的虚拟机动态迁移方法
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《计算机工程》,2020年第2期
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在5G核心网虚拟化环境中,虚拟机共用同一物理服务器会带来一系列的安全问题,如发生侧信道攻击、虚拟节点溢出攻击等,造成用户隐私信息泄露。现有基于虚拟机动态迁移的防御方法是一种有效的主动防御技术,但虚拟机频繁迁移导致了迁移资源开销大和迁移安全性低的问题。为此,提出一种基于冗余跳变的虚拟机迁移方法,对不同虚拟机的迁移频率建立评估计算模型,在保证虚拟机隐私信息安全的前提下减小虚拟机迁移频率,对部分虚拟机采用冗余跳变的方法,以应对虚拟机频繁迁移带来的安全风险。实验结果表明,与现有虚拟机动态迁移方法相比,该方法在取得相同安全防护效果的同时,能够缩短平均迁移收敛时间并降低迁移开销。
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6.
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VM内部隔离驱动程序的可靠性架构
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郑豪 董小社 王恩东 陈宝可 朱正东《软件学报》,2014年第25卷第10期
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利用虚拟化技术来整合资源已成为高性能服务器提高资源利用率的重要手段，虚拟化技术的可靠性对于高性能服务器所提供服务的质量至关重要.然而，驱动故障严重影响了虚拟机中操作系统的可靠性，也同样影响到整个服务器的可靠性.为此，提出一种在虚拟机内部通过隔离故障驱动程序来提高虚拟机可靠性的架构，该架构通过监视驱动程序所使用的内存信息来建立驱动可写权限的授权表，并在虚拟机监视器中设置虚拟机内核空间对应影子页表的写保护来捕获虚拟机的写操作，进而结合授权表判断被隔离驱动程序写操作的正确性.目前，该架构能够在无需修改驱动程序的情况下，在虚拟机内部实现对驱动程序的隔离.实验结果表明：该架构可以隔离84.63%的注入故障造成的系统崩溃失效，并且对于驱动性能的影响小于20%，提高了虚拟化环境的可靠性.
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7.
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基于EPT的内存虚拟化研究与实现
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李勇 郭玉东 王晓睿 时光《计算机工程与设计》,2010年第31卷第18期
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为降低虚拟机监控器在内存虚拟化方面的开销,提高内存虚拟化性能,分析了两种的内存虚拟化机制,着重对基于Intel扩展页表的内存虚拟化机制进行了研究,分析了基于展页表的两种内存虚拟化方案优劣,并进一步分析了影响内存虚拟化性能的因素.针对扩展页表页故障,提出了页池的动态内存分配方案.内存虚拟化实现表明,采用扩展页表实现内存虚拟化能简化了设计流程,有效地提高了内存虚拟化性能.
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8.
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基于Intel VT-d技术的虚拟机安全隔离研究
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林昆 黄征《信息安全与通信保密》,2011年第5期
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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。
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9.
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基于内存混合复制方式的虚拟机在线迁移机制 被引次数：3
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陈阳 怀进鹏 胡春明《计算机学报》,2011年第34卷第12期
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虚拟机VM(Virtual Machine)在线迁移技术(Live Migration)充分利用虚拟化技术的灵活性和封装性,有利于实现大规模虚拟化环境中负载的动态调整以及应用的灵活部署.已有的在线迁移机制存在内存迭代收敛、迁 移数据冗余以及客户操作系统不透明等问题.文中结合内存推送复制以及按需复制两种方式,提出了基于内存混合复制方式的VM在线迁移机制HybMEC,以实现对VM运行状态的快速迁移.基于KVM虚拟机监控器,实现了HybMEC原型系统.多种不同类型应用负载下的实验结果表明,HybMEC能够高效地支持虚拟化环境中低开销、低延时的VM在线迁移,并在总迁移时间、内存同步数据量以及VM停机时间等方面具有显著的性能提升.
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10.
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一种基于虚拟化的文件杀毒实现方法
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尹学渊 陈兴蜀 李辉 陈林《北京邮电大学学报》,2018年第2期
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针对云计算环境下因虚拟机杀毒和病毒库更新等引发的性能开销及资源占用问题,提出了一种基于虚拟化的云杀毒实现框架——HyperAV,HyperAV能够在较低性能开销的情况下对虚拟机文件进行杀毒,并提供扇区级别的访问控制和隔离机制.通过获取虚拟机运行过程中的扇区更改信息,HyperAV优化了文件病毒的扫描方式,对虚拟机杀毒过程起到了显著加速效果.HyperAV实现了控制—杀毒相互分离的前后端框架,杀毒所需数据可以导入专用杀毒服务集群,从而避免了病毒库的重复更新,解决了因杀毒而使虚拟机运行缓慢的问题.在基于内核的虚拟机虚拟化平台下实现了原型系统.实验结果表明,HyperAV能够在虚拟机较低负载开销的情况下为虚拟机文件提供病毒扫描防护能力.
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11.
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基于硬件虚拟化的安全高效内核监控模型
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黄啸 邓良 孙浩 曾庆凯《软件学报》,2016年第27卷第2期
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传统的基于虚拟化内核监控模型存在两个方面的不足:(1) 虚拟机监控器(virtual machine monitor,简称VMM)过于复杂,且存在大量攻击面(attack surface),容易受到攻击;(2) VMM执行过多虚拟化功能,产生严重的性能损耗.为此,提出了一种基于硬件虚拟化的安全、高效的内核监控模型HyperNE.HyperNE舍弃VMM中与隔离保护无关的虚拟化功能,允许被监控系统直接执行特权操作,而无需与VMM交互;同时,HyperNE利用硬件虚拟化中的新机制,在保证安全监控软件与被监控系统隔离的前提下,两者之间的控制流切换也无需VMM干预.这样,HyperNE一方面消除了VMM的攻击面,有效地削减了监控模型TCB(trusted computing base);另一方面也避免了虚拟化开销,显著提高了系统运行效率和监控性能.
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12.
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IVirt:基于虚拟机自省的运行环境完整性度量机制
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林杰 刘川意 方滨兴《计算机学报》,2015年第38卷第1期
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完整性度量是检测程序篡改的重要方法,但是在虚拟化环境下传统的检测方法已体现出不足.例如,度量软件与被度量对象处于相同操作系统中易受攻击.该文从安全性和性能两方面出发,提出了一种基于虚拟机自省的完整性度量机制IVirt(Integrity for Virtualization).该机制从虚拟机外部通过地址转换和内容定位得到所需的虚拟机内存数据,从而对虚拟机内部的程序进行完整性度量,以检验程序是否遭到篡改.该文以典型的虚拟机监视器Xen为例实现了IVirt原型系统.相比于同类工作,IVirt一方面将度量软件与被度量对象分离,防止度量软件遭到攻击;另一方面采用地址转换来度量运行时状态,这区别于采用事件拦截机制的度量方法,以降低性能开销.实验结果表明,该方法能够检测出虚拟机运行时的软件篡改,而且在性能上不会引入过高的代价.
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13.
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虚拟机监视器结构与实现技术* 被引次数：1
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唐源 李建平 白雪 黄源源《计算机应用研究》,2009年第26卷第5期
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首先介绍了虚拟机技术的发展历史以及虚拟机监视器所具有的优点和特性,总结了其体系结构和分类，并分析了虚拟机监视器内部逻辑模块；从CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化和硬件支持四个方面讨论了虚拟机监视器的实现技术；最后基于当前学术界和业界对虚拟机技术的研究情况，阐述了未来虚拟机技术面对的机遇与挑战。
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14.
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基于虚拟化技术的信息系统安全防护框架研究 被引次数：1
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陈昊 徐建《电力信息化》,2011年第9卷第6期
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关键信息系统的安全防护问题一直以来都是研究热点。围绕数据安全和恶意代码攻击等关键安全问题,以虚拟机监视器作为安全防护立足点,充分利用虚拟机监视器的拦截、隔离、I/O数据加解密等机制,构建了一种新的信息系统安全防护构架,详细阐述了安全防护框架的工作原理以及典型安全服务的构建方法。
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15.
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Mbalancer:虚拟机内存资源动态预测与调配
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王志钢 汪小林 靳辛欣 王振林 罗英伟《软件学报》,2014年第25卷第10期
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在现代数据中心，虚拟化技术在资源管理、服务器整合、提高资源利用率等方面发挥了巨大的作用，已成为云计算架构中关键的抽象层次和重要的支撑性技术。在虚拟化环境中，如果要保证高资源利用率和系统性能，必须有一个高效的内存管理方法，使得虚拟机的物理内存大小能够满足应用程序不断变化的内存需求。因此，如何在单机以及数据中心内进行内存资源的动态调控，就成为了一个关键性问题。实现了一个低开销、高精确度的内存工作集跟踪机制，进而进行相应的本地或者全局的内存调控。采用了多种动态内存调控技术：气球技术能够在单机内有效地为各个虚拟机动态调节内存；远程缓存技术可在物理机之间进行内存调度；虚拟机迁移可将虚拟机负载在多个物理主机间进行均衡。深入分析了以上各种方案的优缺点，并根据内存超载的情况有针对性地设计了相应的调控策略，实验数据表明：所提出的预测式的内存资源管理方法能够对内存资源进行在线监控和动态调配，并有效地提高了数据中心的内存资源利用率，降低了数据中心能耗。
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一种面向云平台的虚拟机内存SLA审计机制
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李攀攀 张宏莉 邓会敏 周志刚《电信科学》,2013年第29卷第6期
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针对云计算的服务模式屏蔽了云租户的物理硬件视图,不可信的云服务提供商(cloud service provider,CSP)可能利用廉价的硬盘资源通过虚拟化技术,违背服务等级协议约定(service level agreement,SLA)按物理内存定价标准为云租户提供服务这一问题,为了审计CSP提供内存服务的SLA合约性,提出了由Xen层到物理硬件层的内存轻量级测量的SLA合约性审计方案.同时引入可信启动机制和HyperSentry用于保证审计系统的可信启动和完整性运行,提出了带云租户签名机制的Diffie-Hellman密钥交换协议支持策略安全和可信告警.实验结果表明,在虚拟机运行环境下该方法能高效地进行内存SLA合约性审计,同时具有较高的云租户自定义策略扩展性和较低的性能开销.
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基于Xen的I／O准虚拟化驱动研究 被引次数：3
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胡冷非 李小勇《计算机工程》,2009年第35卷第23期
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针对全虚拟化下客户端虚拟机无法“感知”虚拟机监视器的问题，对基于Xen的I／O准虚拟化驱动进行研究，通过实验可知，准虚拟化驱动能够消除全虚拟化方式下虚拟机监视器“黑箱”特性的限制，可以实现和虚拟机监视器的密切配合，从而提高I／O性能。在虚拟机Xen的全虚拟化环境中加入准虚拟化驱动，采用对比测试方法验证了该驱动能大幅提升网络性能。
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基于XEN虚拟机通信的研究与优化
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高巍 李易 王淮中《计算机光盘软件与应用》,2014年第17期
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本文从虚拟机通信方面着手,研究了XEN平台下,硬件虚拟化中虚拟机的通信机制,在此基础上,论文引入了一种新的机制——共享内存,通过通信路径,CPU特权级切换,TCP/IP协议栈的开销对比分析,得出现有的通信机制开销过大,而共享内存机制能有效降低开销,提高通信性能。
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19.
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云计算客户虚拟机间的安全机制研究与实现 被引次数：1
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乔然 胡俊 荣星《计算机工程》,2014年第12期
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云计算提供的弹性服务依赖于虚拟化技术的支持,然而虚拟化技术存在的安全问题也严重威胁着云计算的安全。针对目前云计算虚拟化技术中客户机操作系统面临的安全风险,在分析云计算虚拟化技术需求及特点的基础上,设计适用于云计算环境的集中管理、分布式实施的强制访问控制以及基于云资源控制的隔离机制,使其相互配合。保证云计算中客户机操作系统的安全,并在使用XEN作为虚拟化软件的OPENSTACK平台上实现这些安全机制。实验结果表明,该安全机制能够较好地防护针对客户机操作系统的攻击,对客户机操作系统的安全起到有效的保护作用。
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20.
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墓于MIPS架构的内存虚拟化研究
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蔡万伟 台运方 刘奇 张戈《计算机研究与发展》,2013年第50卷第10期
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内存虚拟化是系统虚拟化中如何有效抽象、利用、隔离计算机物理内存的重要方法,决定着系统虚拟化的整体性能.传统的纯软件内存虚拟化方法会产生较大的资源开销并且兼容性差,而硬件辅助的内存虚拟化方法需要重新设计处理器硬件架构.基于MIPS架构处理器提出一种软硬件协同的内存虚拟化方法,在不增加硬件支持的情况下提高内存虚拟化性能.提出的多层虚拟地址空间模型不仅可以解决MIPS架构处理器存在的虚拟化缺陷,而且可以在已有的内存虚拟化方法上提高性能.在多层虚拟地址空间模型的基础上,提出基于地址空间标识码(address space identity,ASID)、动态划分的旁路转换缓冲(translation lookaside buffer,TLB)共享方法,降低了虚拟机切换的开销.最终,在MIPS架构的龙芯3号处理器上实现了系统虚拟机VIRT-LOONGSO)N.性能测试表明,提出的方法可以提高大多数测试程序的性能,达到二进制翻译执行性能的3～5倍,并在TLB模拟方法的基础上提高了5％～16％的性能.
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