数据中心环境下能耗性能感知的优化方法

针对云计算环境下数据中心高能耗问题,提出了一种能耗性能感知的虚拟机动态整合方法,以优化能耗性能. 首先通过局部回归分析判定主机是否过载,利用均值法检测主机是否轻载,然后根据虚拟机最小迁移时间、最大和最小CPU利用率策略选择要迁移的虚拟机加入到迁移队列,最后运用能耗性能感知的虚拟机部署优化算法对虚拟机进行优化部署. 仿真结果显示,该算法不但提高了系统性能,而且也降低了系统能耗.     

数据中心环境下能耗性能感知的优化方法

针对云计算环境下数据中心高能耗问题,提出了一种能耗性能感知的虚拟机动态整合方法,以优化能耗性能.首先通过局部回归分析判定主机是否过载,利用均值法检测主机是否轻载,然后根据虚拟机最小迁移时间、最大和最小CPU利用率策略选择要迁移的虚拟机加入到迁移队列,最后运用能耗性能感知的虚拟机部署优化算法对虚拟机进行优化部署.仿真结果显示,该算法不但提高了系统性能,而且也降低了系统能耗.     

IDVE：面向跨数据中心的虚拟域一致性迁移机制

针对混合云环境下虚拟域跨数据中心策略一致性迁移的需求,提出虚拟域迁移机制IDVE,通过数据中心间虚拟域一致性迁移协议,在数据中心间利用虚拟加密隧道迁移虚拟网络,使得虚拟域的拓扑和网络配置在虚拟域迁移时保持不变.该方案满足了跨数据中心虚拟域一致性迁移需求,并能使网络拓扑和配置在虚拟机迁移时提前设置完毕,大大减小了虚拟机迁移停机时间.测试结果表明:迁移时虚拟隧道下降损耗约为25％,停机时间仅为0.81 s,满足实际应用需要.     

基于软件模拟的虚拟机系统故障插入工具

对虚拟机系统故障插入工具所涉及的故障模型、插桩方式、触发机制和监控跟踪等进行研究.通过统计分析各种虚拟机系统的故障症状,给出虚拟机系统的典型故障模型（包括故障类型、故障位置、发生模型和持续时间等）及实现代码.在研究虚拟机系统架构和故障插入实现原理的基础上,采用软件模拟方法基于Xen系统设计一个故障插入工具——SFIVE,介绍相应的插桩方式、触发机制和监控机制.实验分析表明,SFIVE具有较高的虚拟机系统故障覆盖率,能够激活和监控与大部分虚拟机相关的插桩故障.     

一种基于虚拟化的文件杀毒实现方法

针对云计算环境下因虚拟机杀毒和病毒库更新等引发的性能开销及资源占用问题,提出了一种基于虚拟化的云杀毒实现框架--HyperAV,HyperAV能够在较低性能开销的情况下对虚拟机文件进行杀毒,并提供扇区级别的访问控制和隔离机制.通过获取虚拟机运行过程中的扇区更改信息,HyperAV优化了文件病毒的扫描方式,对虚拟机杀毒过程起到了显著加速效果.HyperAV实现了控制-杀毒相互分离的前后端框架,杀毒所需数据可以导入专用杀毒服务集群,从而避免了病毒库的重复更新,解决了因杀毒而使虚拟机运行缓慢的问题.在基于内核的虚拟机虚拟化平台下实现了原型系统.实验结果表明,HyperAV能够在虚拟机较低负载开销的情况下为虚拟机文件提供病毒扫描防护能力.     

IaaS环境下虚拟机运行时VIF策略动态加载机制

针对采用VEB（Virtual Ethernet Bridge）模式的IaaS（Infrastructure as a Service）虚拟网络架构面临的虚拟机网络策略有效性问题,研究了保障虚拟机全生命周期网络策略有效性的策略动态加载机制。通过解耦合虚拟机网络策略于虚拟机默认配置文件、分析影响虚拟机网络策略有效性的因素并定义虚拟机网络策略加载要素,提出了虚拟机运行时VIF（Virtual network Interface）网络策略动态加载机制,以虚拟机状态变化过程为依据选取合适时间点加载网络策略至正确位置。实验结果表明,该机制可以在毫秒级耗时内完成虚拟机网络策略加载,保障虚拟机在全生命周期中不出现策略空白;同时,基于虚拟机网络策略的独立性,该机制可按需扩展网络策略并支持虚拟机运行时策略动态变更。     

基于遗传算法的云任务调度改进算法

云计算环境下任务的调度是目前研究的热点,针对任务完成时间和虚拟机资源负载的均衡情况,对云任务调度遗传算法作出改进.根据云环境下虚拟机资源的性能引入虚拟机相对适应度的概念;将标准遗传算法的随机变异操作改进为有目标的变异操作,使虚拟机相对适应度大的虚拟机资源获得更大的变异可能,加快算法的收敛.仿真实验表明,该算法在降低任务完成时间的同时提高了虚拟机资源的负载均衡,是一种有效的云任务调度算法.     

一种云计算适用的虚拟可信报告根构建机制

可信计算技术能够为云计算基础设施提供可信赖的状态及其验证手段,而可信报告这一可信平台基础功能在云环境的实现与普通主机有较大差异,如何构建虚拟可信报告根还没有通用和成熟的方案,将影响远程证明等可信技术在云环境的应用。为构建云计算适用的可信计算体系结构,解决为虚拟机提供唯一性身份标志和反映虚拟机与物理宿主机统一的完整性状态问题,明确了虚拟机应拥有各自独立的基于秘钥的身份标志以及虚拟机所属平台配置寄存器（PCR）类敏感信息必须是受保护的、可迁移的以适应虚拟机迁移需求。由进一步分析可知虚拟机完整性状态应包含以PCR值表示的虚拟机完整性状态和物理平台完整性状态。由此,在集中管理虚拟化/非虚拟化可信计算平台的模型预设条件下,基于国际可信计算组织（TCG）规范提出的身份证明秘钥（AIK）概念进行扩展,提出一种使用虚拟AIK作为虚拟机身份标志,并为每个虚拟机生成由其实际物理平台启动PCR值和虚拟机启动虚拟PCR值连接而成的PCR值的可信报告模型。设计了对应的虚拟PCR值复制机制、完整性报告机制、虚拟机敏感数据管理机制,并与TCG规范中方法进行了对比。该机制在兼容传统AIK验证机制的基础上,能够为每个虚拟机产生独立身份标识,向验证者证明自身完整性状态的同时简化了对虚拟机的验证流程。     

云计算环境下虚拟机快速实时迁移方法

针对云计算数据中心中虚拟机实时迁移时间过长的问题,提出了一种虚拟机快速实时迁移方法.通过对预拷贝模型进行公式化描述和性能分析,在预拷贝方法中增加了用于标记改动频繁内存页的页位图.在迁移过程中对改动频繁的内存页进行判断,将改动频繁的内存页标记到新增的页位图中,并只在最后一轮迭代中传输.实验结果证明,与传统的预拷贝方法相比,改进后的预拷贝方法明显地减少了迁移时间,达到了快速迁移虚拟机的目的.     

桌面虚拟化教学的的探索与实践

为满足市场发展对专业人才新知识的需求,将桌面虚拟化技术融入在"桌面服务综合实训"课程中。学生能够通过学习,掌握部署虚拟化架构,完成基本配置、迁移、管理和监控虚拟机及虚拟设备。但此操作训练要求较高的实验环境,较早或目前普遍的物理服务器很难满足正常教学,笔者与另外两位企业工程师针对现有硬件环境进行合理设计,通过对比实验测试,给出了完整的实验规划和建议,值得其他高校借鉴。     

Method for distributed deployment of the virtual network function manager for MEC

Aiming at achieving efficient virtual network function deployment under the Mobile edge computing (MEC) architecture,a virtual network function manager (VNFM) deployment method based on the immune optimization algorithm is proposed.First,a mixed integer programming model is used to build the mathematical model of VNFM deployment.Then,a deployment solution based on the immune optimization algorithm is given.Aiming at obtaining the optimal deployment solution towards the minimum communication cost,the algorithm comprehensively considers the antibody affinity and antigen affinity of chromosomes with respect to individual fitness in the population and the diversity characteristics of the immune system,respectively.Simulation results show that compared with the current deployment method,the individual evaluation mechanism of the proposed algorithm can more effectively evaluate the fitness and similarity of individuals in VNFM deployment problems.The proposed method can effectively prevent the algorithm from falling into the local optimum during the deployment process.The optimal solution improves the performance of the algorithm;it can speed up the algorithm’s convergence efficiency and simultaneously reduce the CPU time for algorithm execution.     

基于改进虚拟机整合算法的虚拟资源管理工具

提出了一种基于分段迭代相关性整合(SICC)的虚拟机整合与放置策略,并将它作为云资源管理工具的核心结构。SICC算法整合了时间序列分析、线性相关性分析和传统的FFD算法,并基于虚拟机的最小资源利用率建立了一套新的虚拟机动态资源整合理论。数值仿真结果表明,在虚拟机整合过程中,新的基于SICC的架构在使用不同的初始动态条件时,以虚拟机为粒度的物理资源利用率性能提升3%~20%;在以服务器为粒度的物理资源利用率性能提升超过5%。     

基于影子内存的无代理虚拟机进程防护

为了提高虚拟机中进程的安全性,避免系统调用表SSDT和系统调用执行流被恶意挂钩,提出一种基于影子内存的无代理虚拟机进程防护方案。首先利用VMM的高特权级在虚拟机的非换页内存区透明构建一块影子内存,通过向影子内存透明注入SSDT和跳转函数,构建全新SSDT和系统调用执行流,保证SSDT和系统调用执行流的完整性。通过主动挂钩影子内存中的SSDT,利用硬件虚拟化的自动陷入机制检测进程的敏感行为,在VMM中过滤针对受保护进程的非法操作,实现无代理的进程防护。实验结果表明,该方案可以有效地对虚拟机中指定进程进行防护并过滤大部分的rootkit攻击,对虚拟机性能的影响在3%以下。     

基于Xen的自下而上调用的设计与实现

针对虚拟机监视器(virtual machine monitor,VMM)与上层客户虚拟机(Guest-VM)之间的语义鸿沟(semantic gap)问题,该文提出了一种自下而上的调用方式,该方法使得VMM能够同步调用客户机的已有功能来获取客户机语义信息,为在客户虚拟机地址空间之外的监控机制带来便利。在Xen半虚拟化环境下,实现了自下而上的同步调用方式,有效地解决了语义重构所需的重复定义和实现问题。实验表明,该方法能使VMM有效地调用客户机的已有功能为自己服务,使VMM能准确地获取上层虚拟机操作系统的信息。     

A novel virtual machine deployment algorithm with energy efficiency in cloud computing

In order to improve the energy efficiency of large-scale data centers, a virtual machine(VM) deployment algorithm called three-threshold energy saving algorithm(TESA), which is based on the linear relation between the energy consumption and(processor) resource utilization, is proposed. In TESA, according to load, hosts in data centers are divided into four classes, that is,host with light load, host with proper load, host with middle load and host with heavy load. By defining TESA, VMs on lightly loaded host or VMs on heavily loaded host are migrated to another host with proper load; VMs on properly loaded host or VMs on middling loaded host are kept constant. Then, based on the TESA, five kinds of VM selection policies(minimization of migrations policy based on TESA(MIMT), maximization of migrations policy based on TESA(MAMT), highest potential growth policy based on TESA(HPGT), lowest potential growth policy based on TESA(LPGT) and random choice policy based on TESA(RCT)) are presented, and MIMT is chosen as the representative policy through experimental comparison. Finally, five research directions are put forward on future energy management. The results of simulation indicate that, as compared with single threshold(ST) algorithm and minimization of migrations(MM) algorithm, MIMT significantly improves the energy efficiency in data centers.     

无线自回传网络中基于Lyapunov的虚拟资源分配算法

为提高网络部署的灵活性,保障多样化虚拟网络的需求,针对无线自回传网络场景提出一种基于Lyapunov的虚拟资源分配策略.联合考虑系统稳定性、虚拟网络最小速率需求和小蜂窝回传容量限制,对无线接入资源和回传带宽进行联合分配,建立虚拟网络效用最大化模型;其次,运用Lyapunov优化理论设计了一种基于当前信道状态和队列状态的实时调度算法;最后,通过拉格朗日对偶算法和基于相似度随机变异的粒子群算法进行迭代求解.仿真结果表明,该方案可在保证系统队列稳定性的同时提高无线虚拟网络的平均总收益.     

虚拟机辅助计算机实验教学探讨

在实验教学条件相对不足和实验教学改革注重综合能力培养的指导思想下,一些依赖于硬件投入的计算机基础实验项目的开展问题凸显.文章以虚拟机技术特点分析了其在计算机实验教学中的意义和应用范畴,提出依托现有公共计算机房的实物实验平台利用虚拟机技术构建突破硬件条件局限的虚拟实验环境三层结构,文中以网络技术应用的虚拟化实现过程为例,阐述了虚拟机技术作为计算机基础实验教学辅助手段的应用前景.     

无线传感器网络节点部署优化及链路质量评估

本文运用虚拟力算法对三种不同初始化节点分布进行优化,并且从链路质量评估值(LQA)和覆盖率角度对不同初始化部署的节点布局进行评估。研究结果表明,WSN节点在虚拟力算法作用下,圆环分布比平均分布能在迭代次数较少的情况下,达到网络最大覆盖率,并且此刻LQA值最大,网络通信质量较高,从而节省了能耗和资源,更具有一定的实用价值。     

微机在实地址方式下访问4GB内存空间的方法

阐述内存的访问机制、保护方式与实地址方式的差别,以及它们之间转换时的连代关系,说明实地址方式下访问可达4GB内存空间的方法。