一种基于微内核操作系统进程间通信恢复方法

微内核架构为操作系统提供了良好的隔离性,高度模块化的架构设计使得微内核架构操作系统对进程间通信的依赖度极高,进程间通信恢复是系统恢复正常运行的关键。权能是微内核架构操作系统中进程对资源操作权限的描述,决定进程间能否进行通信。针对微内核操作系统在系统服务恢复过程中出现的进程间通信信道丢失问题,提出并实现了一种进程间通信恢复方法。在通信异常时保存权能信息,用于在系统关键服务恢复过程中重新建立客户程序与服务程序的进程间通信信道。实验结果表明所提出的方法是有效的,可以提高操作系统的可靠性。     

基于微内核的虚拟机I/O安全机制

NOVA等微内核虚拟化架构解决了宏内核平台可信计算基体积和攻击面过大的问题, 但其仍缺乏虚拟机分等级保护和I/O资源访问控制等安全机制. 本文提出了安全域的概念, 并将虚拟机划分至不同的安全域, 进而建立可定制的I/O资源访问控制机制. 通过将访问控制模块添加至I/O资源访问的关键代码路径, 实现了不同安全域的I/O资源访问控制. 实验表明, 该机制提高了数据的隔离性与安全性, 仅对计算密集型、I/O密集型任务造成了较小的性能损耗.     

半虚拟化I/O模型的KVM虚拟机域间通信优化方法

提出了一种半虚拟化网络模型来优化虚拟机域间通信的性能,通过共享内存建立通信通道来打破虚拟机之前的隔离屏障,减少在数据传输过程中的拷贝次数.基于内核虚拟机(kernel-based virtual machine,KVM)半虚拟化框架编程接口的实现方法可以简化设备I/O的模拟,减少特权指令模拟所需的根-非根模式的切换,提...     

多核虚拟机系统中虚拟机间的通信策略研究

根据虚拟机间通信方式实现的不同,将虚拟机之间的通信分为3种,从虚拟机间3种通信方式的性能、透明性和可移植性方面进行比较,得出基于共享内存的虚拟机间通信是综合性能最优的虚拟间通信方式,且基于硬件寄存器的虚拟件间通信方式有更好的通信性能,并提出一种将两者结合实现的虚拟机间通信策略。     

基于微内核的嵌入式虚拟化技术

嵌入式虚拟化技术可以有效降低产品的尺寸、重量、功耗和硬件成本,提升硬件的使用效率,缩短产品的开发和测试周期,兼容现有的生态资源.作为嵌入式技术的热点,本文回顾了虚拟化技术的基本概念及技术架构,介绍了嵌入式虚拟化和微内核的技术特点,并对比分析了学术界及工业界的主流微内核Hypervisor.     

基于跨虚拟机零下陷通信的加速器虚拟化框架

人工智能技术的长足发展对于云计算的算力提出了更高的要求,云服务提供商在数据中心内添置了拥有大量并行计算单元的加速器,这些加速器需要与已有的虚拟化平台相结合以进行计算资源的划分.当前主流的加速器虚拟化方案是通过PCI透传的方式,但是该方式不支持细粒度的资源划分;部分特定型号的加速器还支持了时分复用的方案,通过硬件与虚拟机监视器配合划分计算资源和时间片,但是该方案可移植性差,对于任何新型加速器的适配都要重新开发,固定的资源划分策略也导致可扩展性有限;另有基于API转发的方案,通过分离式驱动的模式将虚拟机的请求转发给后端驱动处理,而转发通信的过程中存在着性能瓶颈.提出了Wormhole,一种基于C/S架构的、支持跨虚拟机快速代理执行的加速器虚拟化框架,旨在为上层用户提供高效、透明的加速器API转发虚拟化的同时保障多用户间的强隔离性.该框架利用硬件虚拟化技术,允许CPU控制流在虚拟机间快速切换而不触发任何下陷,大幅降低了虚拟机间通信带来的虚拟化性能开销.实验结果表明,Wormhole的原型系统相较于具有代表性的开源虚拟化方案Gvirtu S,在经典模型的训练测试中能够有高达5倍的性能提升.     

I/O密集型虚拟机的域间通信优化方法

I/O密集型虚拟机需要频繁地进行域间通信,为解决现有虚拟机域间通信效率低、延迟大的问题,提出一种基于双环形缓冲区的用户域与驱动域域间通信优化方法。在用户域中建立与驱动域共享的双环形缓冲区,由虚拟机监控器依据I/O任务表对驱动域的访问权限进行控制,减少处理器模式切换和内存映射开销。实验结果表明,与原虚拟机域间通信机制相比,使用该优化方法后的域间通信机制具有更高的吞吐率和更低的延迟,大幅提高了用户域与驱动域的域间通信性能。     

基于显卡直接分配的虚拟机图形加速系统①

介绍了设计并实现的基于显卡直接分配的虚拟机图形加速系统Gracias,它的思想是把显卡直接分配给某一台完全虚拟化的虚拟机使用。这样一来,虚拟机中显卡的设备驱动程序对于显卡的使用和访问操作就不会被虚拟机监控器所拦截,也不用通过软件模拟的方式来处理这些访问请求,而是直接交给真实的硬件去完成。这使得对图形处理要求很高的程序在虚拟机中可以获得比普通虚拟化方法高很多的性能提升。     

基于虚拟化技术的客户虚拟机内核模块检测方法

虚拟化技术是云计算的关键技术之一.同时,监视虚拟机又是虚拟化平台的一个重要功能.为了更好的获取客户虚拟机的内部信息,在Xen虚拟化环境中设计并实现了一种轻量级的虚拟机内核模块检测方法KMDM. KMDM驻留在宿主机里面,利用虚拟机自省机制来获取被监控虚拟机的内核模块信息.实验结果表明, KMDM能够全面检测客户虚拟机的内核模块信息,检测结果准确、可靠.     

系统虚拟机关键技术研究

分析了系统虚拟机的基本原理;对系统虚拟机设计中的关键问题,包括处理器、内存和I/O设备的虚拟化、以及虚拟机的迁移进行了深入研究,分析了需要解决的问题,比较并总结了针对这些问题已提出的解决方法。探讨了基于虚拟机的各种应用,展望了虚拟机发展趋势。     

Accelerator Virtualization Framework Based on Inter-VM Exitless Communication

The increasing deployment of artificial intelligence has placed unprecedent requirements on the computing power of cloud computing. Cloud service providers have integrated accelerators with massive parallel computing units in the data center. These accelerators need to be combined with existing virtualization platforms to partition the computing resources. The current mainstream accelerator virtualization solution is through the PCI passthrough approach, which however does not support fine-grained resource provisioning. Some manufacturers also start to provide time-sliced multiplexing schemes and use drivers to cooperate with specific hardware to divide resources and time slices to different virtual machines, which unfortunately suffer from poor portability and flexibility. One alternative but promising approach is based on API forwarding, which forwards the virtual machine''s request to the back-end driver for processing through a separate driver model. Yet, the communication due to API forwarding can easily become the performance bottleneck. This paper proposes Wormhole, an accelerator virtualization framework based on the C/S architecture that supports rapid delegated execution across virtual machines. It aims to provide upper-level users with an efficient and transparent way to accelerate the virtualization of accelerators with API forwarding while ensuring strong isolation between multiple users. By leveraging hardware virtualization feature, the framework minimizes performance degradation through exitless inter-VM control flow switch. Experimental results show that Wormhole''s prototype system can achieve up to 5 times performance improvement over the traditional open-source virtualization solution such as GVirtuS in the training test of the classic model.     

基于微内核的网络系统界面的实现

CONET V2.0是一种在微内核环境下实现的网络系统软件,由于微内核在系统构造方法上与传统的方法不同,所以该环境下的系统模块在实现上也具有其特殊之处.文章介绍了CONET V2.0的体系结构与实现思想,并着重阐述了作为该系统应用程序接口之一——SOCKET的设计与实现.     

基于mobile agent的微内核Linux整体设计

虽然moblieagent为网络化的异构平台而诞生,但mobileagent本身就是一门方法学,随着mobileagent的广泛应用,全面实现高效的运行平台构造崭新的操作系统便成为必须;同时当代流行的操作系统linux由于核心结构为单体内核,性能受到很大限制,它的微内核化重构也成为必须。基于以上两点,该文论述了为高效运行mobileagent而重构linux内核体系结构的必要性及实现方案。     

基于微内核体系结构模块化和层次化设计的研究

针对传统操作系统“一锅粥”式的整体结构存在的问题,提出了一种解决方案。对微内核体系结构的设计进行了探讨,在对模块化的设计思想和方法进行分析的基础上,提出了基于微内核系统模块的环状层次化方案,并详细分析了这种微内核体系结构的特点和采用这种体系结构在实现过程中的优势。受到了嵌入式应用领域的青睐。     

面向多虚拟机的分布式存储系统

通过分析虚拟桌面系统对存储系统的要求,设计并实现了面向多虚拟机的分布式存储系统——虚拟机存储系统(virtual machine storage,VMStore)。分布式技术具有灵活性和可扩展性,因此采用分布式技术提高多虚拟机存储系统的吞吐率。在元数据管理中采用直接块索引结构以获得更好的快照性能,并采用去冗余技术减少多虚拟机镜像之间的冗余数据。实验结果显示存储系统具有较好的吞吐能力,且快照和去冗余的开销对整个系统的影响较小。     

基于Mach微核心的文件服务器

本文的主要工作是在微核心之上开发一个ＵＮＩＸ文件服务器传统文件中，文件系统是核心的一个当然组成部分，但在微核心结构中，文件服务器与其它服务器一样只是作用户层的一个服务器，文件服务器发布自己的服务端口，接受其他部分的消息请求提供文件访问。     

Kernel虚拟机的3D图形加速方法

针对当前Kernel虚拟机(KVM)中3D图形硬件加速不完善的现状,提出一种支持OpenGL加速的改进方法。把提供虚拟机3D应用程序加速的开源虚拟机图形库运行在KVM上,使其支持应用程序OpenGL图形加速,并通过对VMGL框架和功能的改进,使得宿主机渲染后的图像结果回显到KVM上,实现虚拟机上的图形加速。