一种高效的虚拟机磁盘快照系统

提出了一种带缓存的虚拟机磁盘快照系统(LiveDiskSnap),以支持不停机的虚拟机磁盘快照.通过在虚拟机监控器层加入了缓存块设备驱动,并采用写时重定向技术,使得快照中无需中断虚拟机的运行,同时保证了快照前后虚拟机磁盘状态的一致性.实验结果表明,LiveDiskSnap可在虚拟机不停机的情况下进行磁盘快照,且快照过程中的平均性能损失小于8％.     

虚拟机管理器中面向虚拟块设备的一种通用快照扩展机制

基于虚拟机环境下虚拟块设备多样性的特点以及对高可用、容错等能力的需求,本文针对目前主流的虚拟机体系结构,提出了一种在虚拟机管理器中为虚拟块设备扩展通用快照功能的机制,能够为虚拟机环境下的多种虚拟块设备提供统一和可扩展的快照服务,有效避免了大幅修改底层的多种具体的虚拟块设备驱动。基于Linux平台,为QEMU扩展了通用的快照功能,验证了快照扩展机制的可行性,并通过实验测试分析了快照对虚拟机性能的影响。     

如果虚拟机（VM）已经使用了快照，我还可以使用Quick Storage Migration（QSM）吗？

可以，VM完全支持现有快照。该过程唯一的变化可能出现在将Hyper-V快照用于0SM用途时，这时现有的差异磁盘将被关闭并被标记为只读。将为VM复制过程中的变化创建新的差异磁盘。首先复制所有的原始VHD和AVHD，随后在VM保存状态期间，复制用于QSM用途的AVHD并将它合并到快照中使用的最新AVHD中。这意味着在执行存储迁移后，所有的现有快照将仍然可用。     

一种迭代式快照系统的设计与实现

VSVM是一个提供了迭代式快照机制的逻辑卷管理系统。该快照机制针对于普通应用,允许快照逻辑卷正常读写,支持对任意快照逻辑卷(可能是经过多次快照迭代操作产生的逻辑卷)继续创建快照。快照的可迭代性确保了对快照数据的高效灵活的管理。VSVM在快照逻辑卷的数据映射上采用了直接映射的方式,使得快照迭代操作次数的增加并不影响其处理复杂度,并在设计方面理论上消除了对快照操作迭代次数的限制。论文实现了VSVM的迭代快照原型并给出了性能分析。试验结果表明系统具有较强的快照性能,单个系统可以支持上百个迭代式快照逻辑卷的并发密集读写,迭代快照适于普通应用使用。     

虚拟机磁盘迁移技术研究与实现

已有基于内存的虚拟机迁移技术要求迁移源机和目标机之间必须共享网络磁盘,迁移性能受网络条件的影响很大,且在不支持"共享网络磁盘"的环境中,无法实现虚拟机迁移.针对上述问题,考虑到虚拟机磁盘作为虚拟机运行所需的持久化状态的封装体,所展现出的如高可用性、高效能、安全稳定等良好特性,提出基于磁盘的虚拟机迁移.通过设计虚拟磁盘驱动系统DiskMig,在实现虚拟机磁盘迁移的同时保证了其在源端和目的端的一致性.设计了"Transfer on Demand with Forward-ahead"(TOD&FA)算法快速同步源端和目的端磁盘文件差异.DiskMig采用自行设计的高效存储结构bitmap,使记录、查询虚拟机磁盘迁移过程中的大量I/O操作时仅需时间复杂度O(1).实验表明,DiskMig所采用的相关方法对虚拟机及其中应用程序运行性能的影响仅为5%左右,有效支持了虚拟机磁盘文件的迁移.     

一种基于虚拟机的安全监测方法

随着虚拟化广泛应用于如云计算等各种领域,渐渐成为各种恶意攻击的目标.虚拟机的运行时安全是重中之重.针对此问题,提出一种适用于虚拟化环境下的监测方法,并且在Xen中实现虚拟机的一个安全监测原型系统.通过这个系统,特权虚拟机可以对同一台物理机器上的大量客户虚拟机进行动态、可定制的监控.特别地,本系统对于潜伏在操作系统内核中的rootkit的检测十分有效.这种安全监测方法能有效提高客户虚拟机以及整个虚拟机系统的安全性.     

基于虚拟机的虚拟计算环境研究与设计

通过对基于虚拟机的虚拟计算环境典型系统的分析,给出了CROWN虚拟计算平台CIVIC(CROWN- based infrastructure for virtual computing)的设计.CIVIC集成多种虚拟机技术,可以为用户提供独立、隔离的计算环境,可以为管理人员提供硬件资源和软件资源的集中管理功能,支持对应用程序的透明性,屏蔽底层硬件资源的动态性、分布性和异构性.实验结果表明,CIVIC能够方便、高效地为用户定制所需计算环境.     

虚拟化技术在公共计算机实验教学应用探讨

如何更有效利用有限的计算机资源,完成更多的实验教学任务,并确保教学质量,成为各个高校亟待解决的问题.利用虚拟化技术应用到公共实验教学中心计算杌实验室的实验教学中,有效提高实验室有限的计算机资源使用率;加强学生实验实践能力,提高本科实验教学质量;减少实验室计算机故障率,切实减轻实验人员的工作负担.     

一种基于虚拟机的高效磁盘I/O特征分析方法

于磁盘系统的机械运动本质,磁盘系统I/O往往会成为计算机系统的性能瓶颈.为了有效地提高系统性能,收集和分析应用系统的磁盘I/O特征信息将成为性能优化工作的重要基础.与以往I/O特征分析方法不同,给出了一种基于Xen 3.0虚拟机系统的磁盘I/O特征在线分析方法.在虚拟机环境下,该磁盘I/O特征采集方法可以透明地应用于任意无须修改的操作系统.该方法可以高效地在线采集多种基本I/O特征数据,其中包括:磁盘I/O块大小、I/O延迟、I/O时间间隔、I/O空间局部性、时间局部性以及磁盘I/O操作热点分布.通过测试和分析,该在线I/O分析方法有着较小的系统开销,并且对应用系统I/O性能的影响很小.此外,还给出了在大文件拷贝、基于Filebench的filemirco和varmail等工作负载下的I/O特征分析结果.     

一种基于ESXi的虚拟机备份与恢复系统

设计并实现了一种基于ESXi的虚拟机备份与恢复系统。通过远程抓取虚拟机变化的数据块,并将其备份到备份服务器来实现灾难冬份,通过将备份数据写回到远程虚拟机来实现灾难恢复。系统只需部署于备份服务器,便可快速高效地备份虚拟机。并不会增加虚拟机的额外负载;提供Web服务器可使用户远程控制备份恢复任务;支持多种备份与恢复策略。     

多核虚拟机监控系统

随着多核处理器时代的到来,虚拟化技术被广泛使用,而多核虚拟机就是其中一种.目前多核虚拟机监控一般都是采用硬件虚拟化的技术,即通过虚拟化技术虚拟出多个串口来达到监控目的.给出一种基于系统级共享内存的多核虚拟化监控系统方案,并提供了完整的设计与实现方案.     

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。     

An Efficient On-Demand Virtual Machine Migration in Cloud Using Common Deployment Model

Cloud Computing provides various services to the customer in a flexible and reliable manner. Virtual Machines (VM) are created from physical resources of the data center for handling huge number of requests as a task. These tasks are executed in the VM at the data center which needs excess hosts for satisfying the customer request. The VM migration solves this problem by migrating the VM from one host to another host and makes the resources available at any time. This process is carried out based on various algorithms which follow a predefined capacity of source VM leads to the capacity issue at the destination VM. The proposed VM migration technique performs the migration process based on the request of the requesting host machine. This technique can perform in three ways namely single VM migration, Multiple VM migration and Cluster VM migration. Common Deployment Manager (CDM) is used to support through negotiation that happens across the source host and destination host for providing the high quality service to their customer. The VM migration requests are handled with an exposure of the source host capabilities. The proposed analysis also uses the retired instructions with execution by the hypervisor to achieve high reliability. The objective of the proposed technique is to perform a VM migration process based on the prior knowledge of the resource availability in the target VM.     

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。     

QoS约束的虚拟机镜像放置优化方法

随着云计算的兴起, 虚拟机正逐步成为应用服务的部署环境, 如何高效、经济地管理虚拟机镜像文件至关重要. 提出了一种QoS约束的虚拟机镜像放置优化方法, 通过存储收益模型量化分析用户服务质量约束下的存储服务综合收益, 优化镜像文件的存储策略. 实验结果表明该方法可以在满足用户服务质量的前提下, 显著优化存储收益.     

基于混合群智能的节能虚拟机整合方法

数据中心的虚拟机（virtual machine,VM）整合技术是当今云计算领域的一个研究热点.要在保证服务质量（QoS）的前提下尽可能地降低云数据中心的服务器能耗,本质上是一个多目标优化的NP难问题.为了更好地解决该问题,面向异构服务器云环境提出了一种基于差分进化与粒子群优化的混合群智能节能虚拟机整合方法（HSI-VMC）.该方法包括基于峰值效能比的静态阈值超载服务器检测策略（PEBST）、基于迁移价值比的待迁移虚拟机选择策略（MRB）、目标服务器选择策略、混合离散化启发式差分进化粒子群优化虚拟机放置算法（HDH-DEPSO）以及基于负载均值的欠载服务器处理策略（AVG）.其中,PEBST,MRB,AVG策略的结合能够根据服务器的峰值效能比和CPU的负载均值检测出超载和欠载服务器,并选出合适的虚拟机进行迁移,降低负载波动引起的服务水平协议违约率（SLAV）和虚拟机迁移的次数;HDH-DEPSO算法结合DE和PSO的优点,能够搜索出更优的虚拟机放置方案,使服务器尽可能地保持在峰值效能比下运行,降低服务器的能耗开销.基于真实云环境数据集（PlanetLab/Mix/Gan）的一系列实验结果表明：HSI-VMC方法与当前主流的几种节能虚拟机整合方法相比,能够更好地兼顾多个QoS指标,并有效地降低云数据中心的服务器能耗开销.     

轻量级虚拟机软件技术——LVMM

为提高PC系统的可管理性和安全性,提出一种轻量级虚拟机软件技术——LVMM。定义活跃用户域,可直接访问除磁盘和网络之外的物理设备,以及虚拟磁盘和虚拟网络设备。保证在保持PC使用模式基本不变的前提下,可在同一平台上同时运行多个用户虚拟系统,且支持独立于用户操作系统的资源访问控制。经测试,LVMM原型系统具有较小的整体虚拟化开销。     

云计算中虚拟机放置的自适应管理与多目标优化

云计算的一个关键需求是其基础设施中大规模虚拟机的放置问题.虚拟机和物理结点之间的映射决定了如何将云计算中虚拟化资源分配给多个Web应用,对云计算系统的性能、能耗和QoS保证有重要影响.文中提出了云计算中虚拟机放置的自适应管理框架,提出了带应用服务级目标约束的虚拟机放置多目标优化遗传算法,用于制定框架中的虚拟机放置策略....     

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.