Xen虚拟机资源调度优化算法

针对Xen虚拟化平台中虚拟机资源分配不合理的问题,提出了两种资源调度优化算法,即细粒度优化算法和粗粒度优化算法.细粒度优化算法主要解决单个物理节点上虚拟机资源分配不合理问题,能够根据物理节点上运行的各虚拟机的资源利用情况来调整资源分配量,适当增加利用率较高的虚拟机的资源,减少资源利用率低的虚拟机的资源,从而优化资源分配,提高资源利用效率,避免不必要的虚拟机迁移.粗粒度优化算法是针对集群中多个物理节点之间虚拟机负载不均衡问题而提出的.该算法结合粒子群优化技术,选择将集群系统中热点物理机上的部分虚拟机迁移到最适合的冷点物理机上,从而避免高载物理机宕机.实验结果表明,这两种资源调度优化算法能够有效解决虚拟机资源分配不合理的问题,具有较好的适用性和应用前景.     

AVSS:可适应性虚拟存储系统

设计和实现了一种具有适应能力的虚拟存储系统--AVSS,同时提供存储系统容量虚拟化和性能虚拟化管理.AVSS具有如下特征:1)采用扩展的YFQ算法控制带宽资源分配.实现虚拟设备间的性能隔离和性能保证;2)采用分级结构和动态映射机制灵活有效地管理异构存储资源,为资源按需分配提供基础;3)通过数据访问频度统计和应用动态行为分析指导存储布局重组.测试结果表明了设计的正确性,AVSS能够隔离不同应用避免性能干扰,可以按照应用行为调整存储布局,在提高存储系统性能的同时提高了存储资源的利用率.     

面向边缘计算的虚拟化平台软件研究

随着万物互联时代的快速发展,边缘计算成为热门的技术方向。但是当前的边缘设备大多数还是以物理设备为主,缺乏和云计算技术相结合。本文拟研究一套支持边缘计算的虚拟化平台软件,解决上述问题,主要包括边缘物理设备和虚拟化技术的适配技术,物理和虚拟资源的统一调度和安全隔离,边缘计算场景的虚拟化性能优化等内容。     

异构云平台中能源有效的虚拟机部署研究

能源消耗已经成为数据中心操作成本的重要组成部分,虚拟化技术是降低数据中心能源消耗的有效方法之一.为了降低数据中心过高的能源消耗,利用虚拟化技术,结合数据中心中物理机的异构性和虚拟机所需资源的多维性,提出了一个衡量不同类型物理机性能的模型和一个衡量多维资源利用率的模型,在此基础上提出了一个异构云平台下能源有效的虚拟机部署算法.仿真实验表明,与MBFD算法及BFD算法相比,该算法不仅可以有效地降低系统的能源消耗,而且还提高了资源利用率,减少了资源的浪费.     

服务器虚拟化在数字化校园建设中的应用

在高校数字化校园的建设过程中,有三个重要的问题需要解决。第一,随着应用系统地不断增加,相应地对服务器的需求日益增长。第二,应用系统的高可靠运行至关重要。第三,计算机硬件资源的统一调度、共享、管理。随着虚拟化技术的发展,这些问题得到了很好的解决。服务器虚拟化方法可以在一台服务器上虚拟多台计算机,从而可以降低服务器的采购、管理和维护成本,提高应用系统的高可靠性和资源的利用率。     

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。     

面向应用服务级目标的虚拟化资源管理

在虚拟环境中实现应用服务级目标,是当前数据中心系统管理的关键问题之一.解决该问题有两个方面的要求:一方面,在虚拟化层次和范围内,能够动态和分布式地按需调整虚拟机资源分配;另一方面,在虚拟化范围之外,能够控制由于虚拟机对非虚拟化资源的竞争所导致的性能干扰,实现虚拟机性能隔离.然而,已有工作不适用于虚拟化数据中心场景.提出一种面向应用服务级目标的虚拟化资源管理方法.首先,该方法基于反馈控制理论,通过动态调整虚拟机资源分配来实现每个应用的服务器目标;同时,还设计了一个两层结构的自适应机制,使得应用模型能够动态地捕捉虚拟机资源分配与应用性能的时变非线性关系;最后,该方法通过仲裁不同应用的资源分配请求来控制虚拟机在非虚拟化资源上的竞争干扰.实验在基于Xen的机群环境中检验了该方法在RUBiS系统和TPC-W基准上的效果.实验结果显示,该方法的应用服务级目标实现率比两种对比方法平均高29.2%,而应用服务级目标平均偏离率比它们平均低50.1%.另一方面,当RUBiS系统和TPC-W基准竞争非虚拟化的磁盘I/O资源时,该方法通过抑制TPC-W基准28.7%的处理器资源需求来优先满足RUBiS系统的磁盘I/O需求.     

基于虚拟化技术的SOA资源保障模型

面向服务架构(SOA)的业务负载震荡幅度较大,资源需求具有动态变化、按需索用的特点。为此,分析SOA与虚拟化的主要技术,在此基础上提出一种SOA资源保障模型,包括服务应用层、资源匹配层、逻辑虚拟层和物理资源层。实验结果表明,该模型较好地解决了用户级服务应用与底层物理资源的优化适配问题,并且能提高底层资源的利用率。     

云计算架构下的深层次动态资源调配

云计算是当前学术界和工业界都十分关注的热点,被广泛应用于针对海量数据和用户的大规模计算。云计算的特点要求计算机系统能够提供可伸缩的计算能力,而虚拟化技术正是其中的关键层次,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。通过虚拟化技术,可以实现一个多层次的资源调度机制,以保证高资源利用率和系统性能:首先面向虚拟机的应用特征建立资源预测模型,然后依据预测结果建立资源分配策略,最终通过虚拟机间的资源动态优化技术,实现在同一物理主机或不同物理主机上虚拟机间动态的资源优化使用。这里,不仅要以物理机的宏观资源利用率作为管理依据,更需要关注虚拟机上应用程序在运行过程中的资源需求变化特征,从而为云计算提供一整套的虚拟化资源优化技术及使用方案,从静态部署、动态预测、单机资源动态调配、多机资源动态均衡调度、在线迁移等多个层次为云计算提供全面、有机的支撑。     

一种面向虚拟化云计算平台的内存优化技术

虚拟化技术和云计算平台的结合带来了全新的资源整合和使用模式,基于虚拟化技术的资源按需分配与调度可以提高云平台资源的利用率,提升云服务的服务质量,并降低云用户的总体拥有成本.但是,物理服务器的资源边界限制了资源的全局优化能力.文中引入了一种面向虚拟化云平台的全局内存优化框架-通过引入由逻辑地址空间和全局扩展地址空间构成的...     

一种虚拟路由器资源映射算法研究

网络虚拟化技术的提出,为解决互联网"僵化"问题找到了新的思路,受到广泛的关注。在虚拟路由器平台中,若干台互联的网络服务器资源组成了底层物理网络,通过虚拟网络映射技术,将物理网络资源有效地映射到虚拟网络设备上,组成多个虚拟网络,满足用户对网络的多样化需求。虚拟路由器资源映射问题是虚拟网络映射问题的基础,虚拟路由器实例与物理资源的映射方法决定了虚拟网络平台资源的利用率和虚拟网络系统的性能。针对虚拟路由器平台资源分配的问题,提出了物理网络资源模型和虚拟路由器资源请求模型,设计了一种启发式虚拟路由资源分配算法,并对算法的复杂性和优化目标进行了分析。     

Case of ARM emulation optimization for offloading mechanisms in Mobile Cloud Computing

The Mobile Cloud Computing (MCC) paradigm depends on efficient offloading of computation from the resource constrained mobile device to the resource rich cloud server. The computational offloading is assisted by system virtualization, application virtualization, and process state migration. However, system and application virtualization techniques force unnecessary overhead on applications that require offloading to the cloud and applications that do not. Moreover, smartphones and cloud data centers are based on heterogeneous processor architectures, such as, ARM and x86. As a result, process migrated from a smartphone needs translation or emulation on the cloud server. Therefore, instruction emulation is a necessary criterion for a comprehensive MCC framework. In this paper, we evaluate the overhead of the system and application virtualization techniques and emulation frameworks that enable MCC offloading mechanisms. We find that the overhead of system and application virtualization can be as high as 4.51% and 55.18% respectively for the SciMark benchmark. Moreover, ARM to Intel device emulation overhead can be as high as 55.53%. We provide a proof of concept of emulation speedup by utilizing efficient Single Instruction, Multiple Data (SIMD) translations. We conclude that the overhead of virtualization and emulation techniques need to be reduced for efficient MCC offloading frameworks.     

企业虚拟化服务器架设的研究

服务器虚拟化架设将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台相互隔离的虚拟服务器,再在虚拟服务器部署各应用以共享一台服务器的资源,这样我们将不再受限于物理上的界限,而是让CPU、内存、磁盘等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理,实现服务器整合,以达到资源充分利用的最终目的。     

服务器虚拟化与SVC技术在高校灾备中的应用

介绍了目前高校机房普遍存在的灾备问题,讨论了服务器虚拟化和SVC异构存储技术,对服务器和存储设备管理普遍存在的管理难度大、投入高、应用系统和数字资源灾备等重要问题进行研究和分析,提出了服务器和存储虚拟化技术的解决方案,取得了积极效果。     

支持多应用的桌面网格关键技术研究

针对基于多应用的计算需求及桌面网格设计中的主要技术问题,设计了桌面网格架构六层模型,并介绍了关键技术以及具体的实现方法,目的是解决在设计桌面网格架构时所面临的应用部署慢、整合异构计算资源难、作业调度模型少及扩展性差等问题,具体的实现方法包括采用多种通信模块,能够整合不同的计算资源访问系统;通过使用代理作业模块实现作业实例的转换的方法;采用文件系统及镜像服务,实现面向不同应用的作业环境及镜像需求;基于虚拟化技术实现异构计算资源的整合;针对不同应用类型的差异性,开发了通用控制程序组件;面向不同应用类型需求,实现的多种调度模型。基于这些方法实现了支持多应用的桌面网格系统,分析测试结果表明,这些方法可行并具备通用性。     

基于Hadoop的大数据信息安全监控云平台设计与研究

针对传统的大数据信息监控云平台模式单一、虚拟化程度不高,容易导致信息泄露的问题,为了提高对大数据的信息安全溯源能力,提出基于Hadoop的大数据信息安全监控云平台设计方法。在信息资源云体系下构建大数据信息安全融合模型,通过信息挖掘与匹配方法把云平台中的数据资源、物理资源进行关联性整合,方便数据安全溯源,在Hadoop平台下构建多源信息资源云,建立用户接口注册机制,采用虚拟化技术进行信息保护,实现在云平台下进行信息安全溯源。实验结果表明,采用该方法进行大数据信息安全溯源,大数据信息分类存储性能较好,对异常数据挖掘精度较高。具有较好的信息安全保护能力,确保了信息安全。     

Extended overlay architectures for heterogeneous FPGA cluster management

This paper proposes a novel approach for the hardware virtualization of FPGA resources, based on overlay architectures. Overlays are reconfigurable architectures synthesized on top of commercial-of-the-shelf (COTS) FPGAs. They have demonstrated to improve portability, speed up reconfiguration, and promote resource abstraction hence durability. This work demonstrates how slightly extending the architecture overlaying on top of COTS FPGAs can bring novel features for sake of improved management of hardware tasks, and ensure the binary compatibility among heterogeneous FPGAs. This comes along with a deployment platform and a software stack offering an operating system service. As a result, the platform is capable of node-to-node a hardware application live migration, while operating a cluster of heterogeneous FPGAs. Besides, the proposed software stack ensures backward compatibility when introducing a new overlay architecture. This paper also introduces accurate cost models for the early estimation of the reconfiguration time overhead. This approach that has been demonstrated in DASIP international conference is evaluated in this paper on both the Xilinx Artix-7 and Altera Cyclone V C9 FPGAs.     

虚拟化系统安全的研究与分析

虚拟化技术是目前云计算最为重要的支撑技术,云计算系统的运行需要在虚拟化环境中的存储、计算及网络安全等资源的支持。利用虚拟化技术可以提升系统组织能力、降低系统代价、提升硬件资源应用效率和利用率,而由于虚拟化技术本身引入的云计算系统安全问题也值得重视。文章从虚拟机访问控制、安全度量、动态监测等方面进行了系统的分析,以期提升云计算系统的安全水平。