基于嵌入式平台的并发虚拟机研究

并发程序对提高应用系统的处理能力具有重要作用,基于嵌入式平台的并发程序开发尚无统一的工具支持.本文提出了一种基于嵌入式平台的并发虚拟机(CVM)设计思想,并采用标准C实现了一个CVM模型.研究表明,它可以支持嵌入式平台中的并发程序,实现了嵌入式平台中并发程序的平台无关性和可移植性.     

面向虚拟机环境的Cache动态划分算法设计与实现

为改善虚拟化系统的cache隔离性,提高系统的整体性能,面向虚拟化环境设计并实现了一种cache动态划分算法。该算法采用页面着色的思想,通过为虚拟机分配私有颜色页面来实现cache的划分,同时能够根据虚拟机的cache需求为其动态调整cache容量。在Xen虚拟环境中实现了该算法。实验结果表明,该算法可以在较低开销的情况下,显著提高多虚拟机上并发程序的全局性能。     

虚拟机缓存划分的设计与实现

阐述了一种基于VMM(virtual machine manager)的虚拟机缓存划分的设计与实现。该方法采用操作系统中的页面着色技术,在虚拟机管理器Xen上进行实现。这种机制对于VMM之上的客户操作系统是完全透明的,便于操作,具有很好的灵活性。经测试表明,提出的缓存划分的方法能够显著地提高同时运行在不同虚拟机上的应用程序的性能。对从SPEC CPU 2006基准测试程序里面挑选出来的并发程序的负载进行测试,结果表明缓存划分最高可以使其性能提升19%。     

一种简单高级语言编译器的设计

在编译原理和虚拟机技术的基础上,采用一种高级语言设计了一个简单的编译器。通过词法分析、语法分析和中间代码、虚拟机等进程,将源程序编译成目标程序,实现了复杂编译器的简单设计。     

基于低级虚拟机的运行时多语言AOP系统

利用低级虚拟机的多阶段优化和多语言支持特性,通过设计一种良好的连接点模型,可以在一定语言范围内实现运行时多语言的AOP系统。     

云环境下云平台虚拟机批量部署算法研究

为了提高云环境下云平台虚拟机的批量收发转换和控制能力,需要构建优化的部署模型,提出基于节点度量和多维参数估计的云环境下云平台虚拟机批量部署算法。采用虚拟机节点能量参数估计,分析云环境下云平台虚拟机的信息感知和覆盖模型,通过云平台虚拟机节点的最优覆盖控制,建立云平台虚拟机部署的寻优控制参数模型,采用虚拟机节点的参数度量和多维特征参量估计的方法,实现对虚拟机的网格分块化调节,选择最大覆盖集作为云环境下云平台虚拟机批量部署的寻优控制目标函数,通过网格的覆盖贡献度估计和连通性测试,实现云环境下云平台虚拟机批量部署算法的优化设计。仿真测试结果表明,采用该方法进行云环境下云平台虚拟机批量部署的节点覆盖度较好,虚拟机的批量收发和转换性能较高,提高了云环境下云平台虚拟机动态寻优和自适应控制能力,提高了节点寿命,降低了能量开销。     

面向对象的并发程序设计语言与Multiobject C的设计

结合Multiobject C语言的设计,讨论了面向对象的并发程序设计语言设计与实现中的几个问题。     

并发软件的图形化设计方法研究(二):并发设计语言CONDL的图形化表示

这项研究的目标是：为并发软件的设计提供一种图形化的方法和支撑工具,以便用图形表达并发软件的设计,并生成并发程序的框架(并发程序单元的划分和它们之间的通信)。这样做的好处在于提高软件的生产率,改善软件质量。在论文的这一部分,给出了并发设计语言OONDL的一种图形化表示,即泳道表示。     

数据流数据库机(DDM)语言的设计和实现

本文为数据流数据库机DDM设计了一种分层结构的语言。其中最内层是一种并发程序设计语言,次内层是一种基本命令语言,这是语言的核心部分,包括数据描述语言DDL和数据操作语言DML,可用它们来构造外一层的更复杂的查询语言,语言最外层是用户应用语言,采用选本单或填表格方式,适用于非专业用户使用。此外,本文还粗略地介绍了语言的一些实现方法。     

实现多个KVM虚拟机通信的串口转发器方法

在一个平台上利用KVM虚拟机可以运行多个操作系统,有效地利用硬件资源。串口是一个独享设备,如何让多个虚拟机都能够使用串口设备,文中提出了一种串口转发器的设计和实现方法。该方法实现了通过一个串口设备连接、调试多个虚拟机的功能。该方法利用管道通信和输入/输出重定向机制使得多个KVM虚拟机可通过一个物理串口进行通信,每个KVM虚拟机通信时都能独享这个串口设备,实际应用表明这种方法使用方便、通信性能可靠。未来在高性能服务器上将更多地使用KVM虚拟机运行多个操作系统,使用该串口转发器可方便地解决调试多个虚拟机系统的问题。     

基于国产平台的虚拟化操作系统架构研究及其实现

高性能计算操作系统面临独特的需求与挑战,这些需求与挑战涵盖并发与高效、系统弹性与容错、异构性、I/O和访存带宽、低噪等诸多方面。传统宏内核操作系统并不能完全满足HPC领域的独特需求,因而需要为HPC定制操作系统。提出虚拟化操作系统架构,该架构主要包含两部分：（1）虚拟机监视器与轻量级内核相结合的虚拟化操作系统架构;（2）支持分时复用虚拟机与空间分割虚拟机相结合的虚拟机监视器架构。在国产平台上设计并实现了一个简单的系统原型Hypervk,说明了上述架构的可行性。初步的实验结果表明,系统具有较好的效率、低噪特性与可行性,在一定程度上可以满足HPC操作系统独特的需求。     

S2E测试平台及并行性能分析

S2E是一款开源的基于Qemu虚拟机并结合KLEE以及LLVM的软件安全测试平台，其主要优越性体现为：支持全系统控制；支持多平台分析；支持多核以提高分析效率。分析研究该平台，对软件测试、漏洞挖掘都具有现实意义。S2E的成功得益于对符号执行、动态二进制翻译和虚拟机技术的运用。文章着重介绍S2E的架构，插件的使用实例，并结合实例分析S2E的并行性能。     

多核平台下XEN虚拟机动态调度算法研究

虚拟机调度算法对并行任务的执行效率考虑不够充分。现代处理器平台具备了多个可用的计算核心,使多个虚拟机并发执行成为了现实。针对多核平台下的并行虚拟机调度优化问题,提出一种基于任务特征虚拟机CON-Credit调度算法。该算法在调度并行任务时,使用动态方式对计算机核心进行分配,采用传统的虚拟机调度算法为执行普通任务的虚拟机进行分配;采用定制的同步算法给执行并行任务的虚拟机分进分配。相关实验显示,CON-Credit调度算法能显著提高并行任务的执行效率。     

跨平台系统级虚拟机的访存优化

跨平台系统级虚拟机软件模拟访存操作效率低,严重影响了虚拟机的性能.为提高跨平台虚拟机访存效率,提出了一种使用宿主系统TLB硬件、加速跨平台系统级虚拟机访存地址转换的软硬件协同优化方法.该方法相对于软件访存模拟方法,有效利用了宿主系统的硬件资源,提高了跨平台系统级虚拟机执行访存操作效率.实验结果表明该方法将虚拟机系统的整体性能提高了近15%.提出的方法已实际应用在龙芯系统级跨平台虚拟机中.     

基于VMI的虚拟机远程证明方案

可信计算组织（TCG,trusted computing group）提出的虚拟机远程证明方案可以为云计算平台提供虚拟机完整性验证服务,而直接使用 TCG 提出的方案性能较低,并且会受到布谷鸟攻击的威胁。利用虚拟机自省技术（VMI,virtual machine introspection）设计了新的虚拟机远程证明方案。通过在虚拟机监视器（VMM,virtual machine monitor）中获取虚拟机远程验证证据的方法消除在虚拟机内执行布谷鸟攻击的路径,利用物理可信平台模块（TPM,trusted platform module）保证虚拟机远程验证证据的完整性,减少了身份证明密钥（AIK,attestation identity key）证书的产生数量,降低了私有证书颁发机构的负载。实验表明,方案可以有效验证虚拟机的完整性状态,在虚拟机数量较多的情况下,性能优于TCG提出的虚拟机远程证明方案。     

通过ReentrantReadWriteLock 实现导弹遥测系统接收终端小型化的研究

为了实现导弹遥测系统接收端小型化,设计一套基于ARM平台的平板电脑一体化设备取代原有Windows系 统平台的测试台和笔记本模式,需要将原有软件移植到Android 平台。本文采用ReentrantReadWriteLock 的方法解决了旧版 本程序单核顺序执行模式移植到Android 系统多核CPU并行处理模式下出现的高并发问题,为未来导弹实现多环境高机动性 作战提供可能性。     

Fault-tolerant feedback virtual machine deployment based on user-personalized requirements

A key requirement of the cloud platform is the reasonable deployment of its large-scale virtual machine infrastructure. The mapping relation between the virtual node and the physical node determines the specific resource distribution strategy and reliability of the virtual machine deployment. Resource distribution strategy has an important effect on performance, energy consumption, and guarantee of the quality of service of the computer, and serves an important role in the deployment of the virtual machine. To solve the problem of meeting the fault-tolerance requirement and guarantee high reliability of the application system based on the full use of the cloud resource under the prerequisite of various demands, the deployment framework of the feedback virtual machine in cloud platform facing the individual user’s demands of fault-tolerance level and the corresponding deployment algorithm of the virtual machine are proposed in this paper. Resource distribution strategy can deploy the virtual machine in the physical nodes where the resource is mutually complementary according to the users’ different requirements on virtual resources. The deployment framework of the virtual machine in this paper can provide a reliable computer configuration according to the specific fault-tolerance requirements of the user while considering the usage rate of the physical resources of the cloud platform. The experimental result shows that the method proposed in this paper can provide flexible and reliable select permission of fault-tolerance level to the user in the virtual machine deployment process, provide a pertinent individual fault-tolerant deployment method of the virtual machine to the user, and guarantee to meet the user service in a large probability to some extent.     

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。     

导向钻井多源信息集成与协同决策平台研究

为使导向钻井现场作业得到油田基地、总部的有关领域专家的实时监控与指导,提出在计算机网络环境下,运用XML、CSCW和虚拟现实等技术构建一个多源信息集成与协同决策平台,为后方有关领域专家提供一个网上协同决策与导向控制的工作环境。文中提供了平台的整体解决方案,详细描述了平台的总体构架及其实现的关键技术,包括并发控制策略、数据库数据到XML文档的映射以及多用户数据通信方式。     

一种云平台中优化的虚拟机部署机制

传统虚拟机部署机制通常单一地依据宿主机当前的CPU状况来选择目标宿主机,从而引起负载不均衡。针对该问题,提出一种云平台中优化的虚拟机部署机制。建立宿主机自动选择模型,给出基于个性需求的宿主机自动选择策略,对宿主机后续负载状况进行预测,估算虚拟机的资源消耗。实验结果表明,该机制能在满足用户需求的基础上提高系统性能。