基于虚拟机的透明计算设备子系统设计及实现*

为解决在现有透明计算系统中磁盘等设备的虚拟化,需要对操作系统进行修改才能在端计算机上运行的问题,提出透明计算系统中一种基于虚拟机技术的设备子系统。以Intel VT硬件级虚拟支持和Xen虚拟化技术为基础, 在全虚拟化的虚拟机上运行用户操作系统: 通过运行在管理域用户空间中设备模型的虚拟磁盘和网络驱动,将用户域访问磁盘和网络的I/O请求跨网络地重定向到服务器进行处理, 从而实现端计算机上多操作系统的远程运行。在VT硬件平台和Xen虚拟机监控器上实现了原型系统,验证了该方法的可行性。     

基于TDI的网络虚拟磁盘驱动研究与实现

应个人网络存储应用的需要,研究和开发网络虚拟存储系统。实现这种系统的关键是开发网络虚拟磁盘驱动。通过介绍在Windows NT内核模式下设计虚拟磁盘驱动的详细原理,分析和研究网络虚拟磁盘驱动的设计与实现。开发过程中,调用TDI(Transport Driver Interface)函数,实现了网络虚拟磁盘驱动的网络功能。使用此方法开发虚拟存储系统,由于是基于Windows内核的开发,所以网络传输效率较高;另外,基于此技术的虚拟存储系统,没有改变用户的使用习惯,所以大大方便了用户的使用。     

基于TDI的网络虚拟磁盘驱动研究与实现

应个人网络存储应用的需要，研究和开发网络虚拟存储系统。实现这种系统的关键是开发网络虚拟磁盘驱动。通过介绍在Windows NT内核模式下设计虚拟磁盘驱动的详细原理，分析和研究网络虚拟磁盘驱动的设计与实现。开发过程中，调用TDI（Transport Driver Interface）函数，实现了网络虚拟磁盘驱动的网络功能。使用此方法开发虚拟存储系统，由于是基于Windows内核的开发，所以网络传输效率较高；另外，基于此技术的虚拟存储系统，没有改变用户的使用习惯，所以大大方便了用户的使用。     

IBM PC微型计算机局域网络技术——第七讲 网络命令

<正> 前一讲是从用户的观点看网络的,但是网络的建立和运行与单台PC机是完全不同的。本讲介绍网络的一个重要问题即用户和设备的命名。并将介绍网络管理员的职责。一、命名规则当使用PC机单机时,命令并不重要,如图7.1,DOS取名打印机为LPT1:异步通信设备接口为COM1:,COM2:。文件可随便取名,只要不超过8个字符,并可扩充3个字符。通常文件名反映它们的用途,如WS是MicroPros公司的字处理软件WordStar。有些软件包具有安装程序,它建立自己的目录,如MicroS_oft公司的WORD。用户可建立目录名如DATA\JUNK或TEMP,保存自己的工作文件。在单用户系统中,命名对别的用户和磁盘目录结构的建立并无事先的计     

基于智能网络磁盘的虚拟存储技术的研究与设计

首先给出了第二代智能网络磁盘(IND)的硬件系统结构,然后提出了一种IND存储系统的虚拟存储管理软件设计方法,使得IND存储系统能够以虚拟存储映像的方式为外界提供存储服务.由于采用二级虚拟技术,所以可将多个IND的磁盘空间统一映射为一个高速、大容量的虚拟逻辑磁盘映像供用户使用.另外,通过二级容错和二级负载均衡策略,能够保证系统运行在安全和高效的状态来为用户提供可靠的存储服务.最后经过系统性能测试分析,证明了该设计方案的正确性和有效性.     

Windows下的虚拟网络存储的设计与实现

介绍了虚拟存储的形式及实现层次，并在Windows平台下，利用现有的网络环境，在主机设备驱动层实现基于块存储的虚拟网络存储的一种方法，主机通过运行驱动程序将整个或一部分网络存储空间映射为本地的磁盘，然后像对本地盘一样对该盘进行格式化、创建文件系统、存储文件，从而实现网络存储。整个虚拟空间既可以映射为主机的单一硬盘，构成海量存储器，也可将虚拟空间根据不同主机要求映射为不同容量的虚拟磁盘，构成网络移动磁盘。     

一种基于Windows操作系统的存储虚拟化在线扩展技术

云计算、大数据等传统应用系统中的存储系统往往以虚拟化的形式运行在开源的Linux平台上,随着存储虚拟化技术不断成熟并向多元化发展,用户同样需要基于Windows平台的存储虚拟化服务。针对这些需求,提出一种基于Windows操作系统平台提供存储虚拟化服务的软件,可实现在Windows操作系统中创建虚拟的本地磁盘供用户使用,磁盘中的数据以条带化的形式平均分布在底层各个物理磁盘上。该软件基于海量存储网络系统TH-MSNS,在存储区域网SAN环境中为用户提供虚拟磁盘服务并支持在线容量扩展。通过测试后证明,条带卷在进行在线扩展时可以保证前台应用不中断,并且能够快速准确地完成大规模的数据迁移。当用户需要扩充虚拟磁盘的容量时,使用此项技术既可保证虚拟磁盘的可靠性又可提高扩容之后的读写性能。     

NBD到Windows 2000的移植方法

网络磁盘设备（Network Block Device，NBD）最初于1997年出现在Linux操作系统中。它将远端存储空间映射为本地的虚拟磁盘，就像本地物理磁盘一样使用，但是用户存储在其上的数据都通过网络传输存储在远端。NBD很早就被融入到Linux内核主分支中，井被广泛使用。该文描述如何将NBD移植到Windows 2000以及其中遇到的问题。     

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.     

虚拟磁盘服务软件框架设计

虚拟磁盘技术是数据存储虚拟化技术的一个重要组成部分。当前,开发新型虚拟磁盘驱动需要涉及到较多的操作系统内核编程,这对开发人员提出了较高的要求。研究了一种通用的虚拟磁盘服务软件的实现框架,此框架可对操作系统内核提供标准块设备接口,对用户态服务进程提供一组标准服务接口用于实现服务的注册和请求/应答的传递,从而实现了操作系统内核模块的通用性。最后,基于Linux的NBD驱动实现的原型系统验证了工作的实用性。     

面向虚拟机的远程磁盘缓存

在虚拟机(virtual machine)系统中,随着虚拟机数量和应用程序需求的不断增长,内存容量已经成为应用程序性能的主要瓶颈。为了提升内存密集型和I/O密集型程序的页面交换性能,提出了虚拟机的远程磁盘缓存机制REMOCA,它允许运行在一台物理主机上的虚拟机将其他物理主机的内存作为其二级磁盘缓存。由于网络传输延迟远远小于磁盘访问,用网络传输代替磁盘访问就能够有效地降低虚拟机的平均磁盘访问延迟。REMOCA的目标就要尽可能地减少磁盘访问。REMOCA运行在虚拟机管理器中,其基本工作原理是截获并处理虚拟机的页面淘汰、磁盘访问等事件。REMOCA能够与现有的虚拟机内存管理机制(如气球技术、影子缓存)相结合,从而提供更加灵活的内存资源管理策略。实验数据表明,REMOCA能有效地降低页面抖动对虚拟机性能的影响,并在很大程度上提升虚拟机中I/O密集型应用的性能。     

A demand-driven virtual disk prefetch mechanism for seamless mobility of personal computing environments

In this paper, we propose a demand-driven virtual disk (VD) prefetch mechanism—DPM—to improve the performance of virtual machine (VM) at destination site for mobile personal computing environments. DPM uses an extended CoW (Copy-on-Write) virtual block device to split the traditional monolithic large-sized VD image into multiple small-sized SVD (Software Virtual Disk) images at a basic granularity of a single kind of software. Based on the fine-grained VD splitting, DPM uses an access frequency and dynamic priority-based prefetch target identifying-APTI algorithm to identify the SVDs of the software being used by the user at destination site, and prefetches those SVDs by utilizing P2P transportation mechanism at background. We have built a prototype to realize DPM on Xen virtual machine monitor (VMM). Experiments on the prototype show that DPM can effectively improve the VM performance at an unexpected destination site without any cached VD state, being helpful in achieving seamless mobility of personal computing environments in distributed virtual machine environments.     

A VMM-based intrusion prevention system in cloud computing environment

With the development of information technology, cloud computing becomes a new direction of grid computing. Cloud computing is user-centric, and provides end users with leasing service. Guaranteeing the security of user data needs careful consideration before cloud computing is widely applied in business. Virtualization provides a new approach to solve the traditional security problems and can be taken as the underlying infrastructure of cloud computing. In this paper, we propose an intrusion prevention system, VMFence, in a virtualization-based cloud computing environment, which is used to monitor network flow and file integrity in real time, and provide a network defense and file integrity protection as well. Due to the dynamicity of the virtual machine, the detection process varies with the state of the virtual machine. The state transition of the virtual machine is described via Definite Finite Automata (DFA). We have implemented VMFence on an open-source virtual machine monitor platform—Xen. The experimental results show our proposed method is effective and it brings acceptable overhead.     

面向对象的元计算系统的单一映象空间模型研究

随着计算机网络技术的成熟,基于网络的高性能计算技术正趋向异构节点间的元计算技术方向发展。元计算系统的研究目标是：将地理上分布的、属于不同管理域的、运行不同软件的、异构的计算和存储资源以及昂贵的仪器设备通过高速网络连接起来,形成超级计算能力。支持元计算的、将异构计算节点连接起来、实现系统透明访问的技术,是元系统的研究重点。本文论述了一种基于树型结构的单一映象空间模型－SiSM,它屏蔽构节点的硬件边界,为用户提供统一的编程接口、透明访问的虚拟机器。     

物理机windows与虚拟机linux之间的文件交换方法

介绍运行于windows系统之上的YMware虚拟机软件,叙述在limlx虚拟机内添加物理盘的方法。然后详解了在虚拟机linl~：环境下,如何将添加的物理盘挂载于linux的文件系统之上,实现物理机windows系统与虚拟机limlx系统的文件交换;文中还介绍了虚拟机linux系统下网络参数的设置,linux系统下的邱服务组件的安装,利用邱服务实现物理机与虚拟机之间的文件交换。     

A disk bandwidth allocation mechanism with priority

Virtualization is a popular technology. Services and applications running on each virtual machine have to compete with each other for limited physical computer or network resources. Each virtual machine has different I/O requirement and special priority. Without proper scheduling resource management, a load surge in a virtual machine may inevitably degrade other’s performance. In addition, each virtual machine may run different kinds of application, which have different disk bandwidth demands and service priorities. When assigning I/O resources, we should deal with each case on demand. In this paper, we propose a dynamic virtual machine disk bandwidth control mechanism in virtualization environment. A Disk Credit Algorithm is introduced to support a fine-gained disk bandwidth allocation mechanism among virtual machines. We can assign disk bandwidth according to each virtual machine’s service priority/weight and its requirement. Related experiments show that the mechanism can improve the VMs’ isolation and guarantee the performance of the specific virtual machine well.     

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.     

基于轻量级虚拟机的透明计算系统

基于虚拟机的透明计算系统MMNC-VX实现了未经修改的操作系统在透明计算环境中可按需加载,但其性能与同配置PC相比有较大差距。针对该问题,提出一种基于轻量级虚拟机的透明计算系统,仅虚拟网络设备,减少了由全虚拟化带来的开销,利用设备模型将用户操作系统的存储I/O请求重定向到服务器上处理,实现透明计算。经测试,原型系统性能与同配置PC基本相当,与MMNC-VX相比有较大提高。