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高性能虛擬機(jī)自省

發(fā)布時間:2017-09-24 20:13

  本文關(guān)鍵詞:高性能虛擬機(jī)自省


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【摘要】:近年來,虛擬化技術(shù)作為云計算的基礎(chǔ),得到了廣泛應(yīng)用,與此同時,虛擬機(jī)的安全問題也得到了越來越多的關(guān)注。其中,虛擬機(jī)自�。╒irtual Machine Introspection, VMI)作為一種在虛擬機(jī)外部監(jiān)控虛擬機(jī)內(nèi)部運行狀態(tài)的方法,充分利用了虛擬機(jī)管理器(Virtual Machine Monitor或Hypervisor)的隔離特性以及介于硬件和虛擬化操作系統(tǒng)之間的新的抽象層次,為解決虛擬機(jī)安全問題提供了新思路。 本文通過研究和分析虛擬機(jī)自�。╒MI)領(lǐng)域的現(xiàn)有成果,揭示了制約當(dāng)前VMI技術(shù)的三大矛盾:一是虛擬機(jī)狀態(tài)的可理解性和VMI系統(tǒng)的透明性之間的矛盾;二是大規(guī)模狀態(tài)的一致性和虛擬機(jī)的動態(tài)性之間的矛盾;三是狀態(tài)存取的高效性和虛擬化的隔離性之間的矛盾。 為了解決VMI技術(shù)的三大矛盾,本文面向虛擬機(jī)內(nèi)存大規(guī)模存取的應(yīng)用場景,引入了共享內(nèi)存快照和直接虛擬機(jī)內(nèi)存存取兩大創(chuàng)新方法。本文在理論上進(jìn)行論證,表明兩大創(chuàng)新方法能夠:1、在不影響虛擬機(jī)動態(tài)運行的情況下,獲得一致的內(nèi)存狀態(tài);2、在保證虛擬機(jī)的隔離性的同時,高效地存取虛擬機(jī)的內(nèi)存狀態(tài);3、使對虛擬機(jī)透明的VMI系統(tǒng)也能在高層語義層面理解虛擬機(jī)的運行狀況。這有力地化解了當(dāng)前VMI技術(shù)的三大矛盾,為設(shè)計高性能虛擬機(jī)自省系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。 基于上述理論成果,本文在KVM虛擬化平臺和LibVMI自省框架的基礎(chǔ)上,設(shè)計實現(xiàn)了高性能虛擬機(jī)自省的原型系統(tǒng),并把成果匯入了LibVMI項目的開發(fā)主線。對原型系統(tǒng)的性能測試結(jié)果表明,,本文提出的高性能虛擬機(jī)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)大大超越了現(xiàn)有的VMI系統(tǒng),符合理論分析的預(yù)期。
【關(guān)鍵詞】:虛擬化 云計算 虛擬機(jī)自省 快照 直接內(nèi)存存取
【學(xué)位授予單位】:中山大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號】:TP302
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 第1章 引言8-13
  • 1.1 論文研究背景與意義8-10
  • 1.2 論文研究目標(biāo)10-11
  • 1.3 論文研究內(nèi)容11
  • 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排11-13
  • 第2章 虛擬機(jī)自省研究現(xiàn)狀13-17
  • 2.1 大規(guī)模狀態(tài)的一致性和虛擬機(jī)的動態(tài)性13-14
  • 2.2 虛擬化的隔離性和狀態(tài)存取的高效性14-15
  • 2.3 虛擬機(jī)狀態(tài)的可理解性和 VMI 系統(tǒng)的透明性15
  • 2.4 虛擬機(jī)自省技術(shù)的基礎(chǔ)架構(gòu)15-16
  • 2.5 本章小結(jié)16-17
  • 第3章 共享內(nèi)存快照和直接虛擬機(jī)內(nèi)存存取17-38
  • 3.1 共享內(nèi)存快照18-19
  • 3.2 直接虛擬機(jī)內(nèi)存存取的原理19-25
  • 3.2.1 直接內(nèi)存存取的啟發(fā)19-21
  • 3.2.2 減少存取時延的性能回報21-23
  • 3.2.3 直接虛擬機(jī)內(nèi)存存取的困難23-25
  • 3.3 直接虛擬機(jī)物理內(nèi)存存取25-30
  • 3.3.1 “拷貝——存取”方法的不足25-27
  • 3.3.2 內(nèi)存空洞填充和地址空間映射27-29
  • 3.3.3 初始化開銷的管理29
  • 3.3.4 存取時延分析29-30
  • 3.4 直接虛擬機(jī)虛擬內(nèi)存存取30-37
  • 3.4.1 “翻譯——拷貝——存取”方法的不足30-32
  • 3.4.2 內(nèi)存空洞避免和地址空間映射32-34
  • 3.4.3 初始化開銷的管理34
  • 3.4.4 層次化存取結(jié)構(gòu)34-36
  • 3.4.5 存取時延分析36-37
  • 3.5 本章小結(jié)37-38
  • 第4章 高性能虛擬機(jī)自省系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)38-55
  • 4.1 需求與設(shè)計目標(biāo)38
  • 4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場景38-40
  • 4.2.1 系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和模塊劃分38-39
  • 4.2.2 軟件體系結(jié)構(gòu)及模塊劃分39-40
  • 4.2.3 系統(tǒng)應(yīng)用場景40
  • 4.3 共享內(nèi)存快照管理模塊的設(shè)計和實現(xiàn)40-44
  • 4.3.1 模塊功能概述41
  • 4.3.2 模塊的實現(xiàn)41-42
  • 4.3.3 模塊實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)42-44
  • 4.4 LibVMI 控制模塊的設(shè)計44-45
  • 4.4.1 模塊功能概述44-45
  • 4.5 直接虛擬機(jī)物理內(nèi)存存取模塊的設(shè)計和實現(xiàn)45-46
  • 4.5.1 模塊功能概述45
  • 4.5.2 模塊的實現(xiàn)45-46
  • 4.6 直接虛擬機(jī)虛擬內(nèi)存存取模塊的設(shè)計和實現(xiàn)46-54
  • 4.6.1 模塊功能概述46
  • 4.6.2 模塊的實現(xiàn)46-54
  • 4.7 本章小結(jié)54-55
  • 第5章 虛擬機(jī)自省系統(tǒng)性能測試55-67
  • 5.1 測試環(huán)境55-56
  • 5.1.1 測試的硬件環(huán)境55
  • 5.1.2 測試的軟件環(huán)境55-56
  • 5.2 存取時延測試56-60
  • 5.2.1 測試的指標(biāo)56
  • 5.2.2 測試方法及方案56-58
  • 5.2.3 測試結(jié)果和分析58-60
  • 5.3 存取帶寬測試60-62
  • 5.3.1 測試的指標(biāo)61
  • 5.3.2 測試方法及方案61
  • 5.3.3 測試結(jié)果和分析61-62
  • 5.4 初始化開銷測試62-65
  • 5.4.1 測試的指標(biāo)62-63
  • 5.4.2 測試方法及方案63
  • 5.4.3 測試結(jié)果和分析63-65
  • 5.5 應(yīng)用性能測試65-66
  • 5.5.1 測試的指標(biāo)65
  • 5.5.2 測試方法及方案65-66
  • 5.5.3 測試結(jié)果和分析66
  • 5.6 本章小結(jié)66-67
  • 結(jié)語67-68
  • 參考文獻(xiàn)68-73
  • 致謝73

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7 袁e

本文編號:913234


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