本文選題：格件模型 + 體系結構�。� 參考：《華南理工大學》2016年博士論文

【摘要】：計算機體系結構是控制計算機系統(tǒng)復雜性、支持系統(tǒng)開發(fā)和復用的有效手段,自提出以來日益受到研究者和實踐者的關注。格件計算模型是一種新型計算機系統(tǒng)體系結構及對應的軟、硬件開發(fā)方法。格件課題組在此基礎上設計的格件支撐環(huán)境屏蔽了經典程序設計和系統(tǒng)開發(fā)的細節(jié),利用融合器抽象具體的實體功能,實現(xiàn)了多粒度、多模式融合器的共存和融合器間基于組合的松散耦合,提供系統(tǒng)級、可高效復用的軟、硬件構造服務。利用云計算和大數(shù)據在信息通信技術領域的融合給格件支撐環(huán)境服務性能提升帶來的機遇,研究格件系統(tǒng)性能進一步增強的方法,進而拓展其應用領域,對以體系結構為中心的系統(tǒng)開發(fā)研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文以格件支撐環(huán)境性能增強為主題,重點針對體系結構的動態(tài)形式化描述、系統(tǒng)的安全性和可用性三個方面,分別以形式化方法和仿真模擬為手段,深入研究了可視分層形式化方法描述體系結構,以幫助設計者優(yōu)化和驗證系統(tǒng);提出了基于信息流調控的動態(tài)多級安全模型及安全訪問控制解決方案,以提高系統(tǒng)的安全性;在增強系統(tǒng)可用性方面,利用一種基于多維模型的網絡性能動態(tài)評價方法使系統(tǒng)感知外部網絡環(huán)境;設計了自適應的服務節(jié)點負載預測方法和動態(tài)云資源調度應用架構,以實現(xiàn)格件資源的按需分配;采用一種基于資源等價優(yōu)化能耗高效的云資源分配算法,優(yōu)化了格件虛擬機資源的部署效率。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點概括如下:(1)針對格件支撐環(huán)境的體系結構動態(tài)形式化描述問題,提出了一種可視分層形式化描述方法:以態(tài)射和函子為基礎,利用有限狀態(tài)機模型嵌入到離散事件系統(tǒng)中,來描述網絡節(jié)點,通過將局部模型和態(tài)射組合在一起,依照滿足一致性條件的變換規(guī)則組合系統(tǒng),形成了圖形化的復合抽象結構;利用層次圖來描述網絡拓撲結構的分層特性,經層次圖雙外推變換描述網絡拓撲結構的遷移,降低了拓撲變換計算的復雜性。該方法利用精確的數(shù)學模型描述格件支撐環(huán)境的分布與并發(fā)特性,既能滿足用戶可視化的需求,又易于利用現(xiàn)有工具進行可視化的語言規(guī)約,進而驗證模型各層次接口設計的一致性,修正不合理成分,提高系統(tǒng)的可靠性和開發(fā)的效率,為分布式系統(tǒng)開發(fā)提供了新的設計框架和可視化模擬方法。(2)針對格件撐環(huán)境系統(tǒng)安全性問題,從動態(tài)角度提出了一種基于信息流調控的機密性和完整性有機結合的多級安全模型:引入動態(tài)的實體安全標識方法,在假設主、客體的機密性和完整性標識是互相獨立的前提下,根據客體的安全標識和主體的訪問歷史,通過安全轉換規(guī)則動態(tài)調整主體的安全標識,提高了模型實際應用的兼容性;對該模型進行了基于信息流的形式化描述,并利用無干擾理論證明模型規(guī)則在實施過程中符合安全性要求,實現(xiàn)了對信息隱蔽通道的控制。在此基礎上,設計了基于該模型的格件支撐環(huán)境云安全訪問控制解決方案,通過訪問控制來約束用戶訪問行為,從而達到對云服務器中不同敏感級別的信息進行分級隔離,使系統(tǒng)的安全訪問控制具有相當?shù)撵`活性和實用性。(3)從系統(tǒng)感知外部網絡環(huán)境、格件云資源按需分配和格件云資源高效部署等角度,提升格件支撐環(huán)境的系統(tǒng)可用性:a.將網絡感知的技術與理論應用于網絡管理,提出了一種基于多維模型、網絡評價指標體系和模糊層次分析理論的網絡性能動態(tài)評價方法,有利于格件網絡管理人員多維度動態(tài)跟蹤、定量分析和監(jiān)控網絡運行,提高了網絡管理過程的可觀測性和可預警性。b.結合多元線性回歸預測和改進BP神經網絡預測模型,設計了自適應混合云負載預測算法,并對云服務節(jié)點的負載進行預測,顯著提高了預測精度及對不同特征負載數(shù)據的適應性。在此基礎上,構建了動態(tài)云資源調度應用架構,為實現(xiàn)格件云資源按需分配、提高云服務器的資源利用率提供了很好的參考。c.提出了一種基于資源等價優(yōu)化的能耗高效異構云資源分配算法,將云資源調度問題建模為約束滿足問題(CSP)模型,在資源分配搜索時,對等價資源進行剪枝處理,與已有算法MinPM、DynamicPower相比,該算法可提高云資源部署的效率并降低云數(shù)據中心的能耗。這些研究結果為新一代格件支撐環(huán)境的設計提供了體系結構動態(tài)描述方法和安全訪問控制方案,提升了格件支撐環(huán)境服務的可用性,為以計算機體系結構為中心的系統(tǒng)開發(fā)、實體運行提供了理論支撐與實現(xiàn)途徑。
[Abstract]:This paper presents a dynamic multilevel security model and a dynamic cloud resource scheduling application framework based on multi - dimensional model . A multi - level security model based on information flow control is proposed in this paper , which is based on the theory of multi - dimension dynamic tracking , quantitative analysis and network management .

【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.08

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本文編號：1749634