Kernel-based virtual machine事件跟踪机制的设计与实现

分析了基于处理器硬件虚拟化技术实现的KVM子系统的架构。针对KVM跟踪独立事件信息的局限性,提出一种新的KVM事件跟踪机制(kvmtrace)来达到性能调节的目的,并使用relayfs接口进行了设计与实现。同时探讨了Linux kernel Markers实现机制及其在kvmtrace的实际应用。

KVM虚拟机综合性能测试与分析

虚拟机是由虚拟化层提供的独立虚拟计算机系统,其综合性能对虚拟机的使用至关重要。文章设计高性能模式和性能均衡模式下两种实验方案,对基于oVirt的KVM虚拟机的综合性能进行测试,并对比分析两种不同模式下虚拟机CPU、内存带宽、磁盘IO和网络带宽的性能表现。实验结果表明,在高性能模式下虚拟机内存和磁盘IO性能表现相对较优,可为实际应用中规划合适的虚拟机模式提供依据。

基于KVM虚拟桌面的透明消息通道设计

云管理平台和虚拟机终端用户间的通信一般采用代理软件或插件,便捷性和抗干扰能力较低。针对该问题,利用基于内核的虚拟机(KVM)虚拟桌面,提出一种云服务提供节点(虚拟机所在物理主机)和虚拟机终端用户之间双向交互的透明消息通道设计方案。在云管理平台中建立消息控制端,用于接收和处理服务节点发往虚拟机终端用户的消息,并将消息转换为图像,使图像内容以位图像素数据格式的方式读出到特定文件中,作为消息发送模块的消息来源。通过修改KVM虚拟化平台中Qemu-KVM集成的VNC Server端源码,在源码中添加消息发送模块和反馈接收模块,将消息集成融入到虚拟机桌面图像中,并对VNC Client远程终端反馈的消息进行处理,从而得到一条对虚拟机自身系统透明的,可在云平台和终端用户间双向交互的消息通道。实验结果验证了该设计方案的可行性。

面向设备直通的高效低延时的中断直通方法

针对对称多处理器(SMP)虚拟机(VM)的虚拟中央处理器(vCPU)调度延迟会降低虚拟机输入/输出(I/O)响应性的问题,本文基于设备直通提出了一种高效低延迟的中断直通方法。该方法基于硬件辅助技术,搭建了中断直通架构,并设计了中断重定向机制,将直通设备中断从被抢占的vCPU重定向至正在运行的vCPU。实验结果表明,网络往返时延平均减少了34.1%,吞吐量最高提升7.9%,Apache测试每个服务器请求所需时间平均减少了13.6%,磁盘I/O操作时延平均减少了6.7%~8.4%。实验结果证明,该方法能有效减少虚拟机虚拟CPU调度对I/O延迟的影响,提高虚拟机I/O响应性。

基于KVM的虚拟机Post-Copy动态迁移算法稳定性优化

虚拟机动态迁移技术为虚拟化系统的资源调度提供了强有力的支撑,Post-Copy算法作为虚拟机动态迁移的两个核心算法之一,凭借其总体迁移时间稳定与迁移停机时间短的优点,一直是国内外学者研究的热点问题。对虚拟机的故障容错机制、迁移过程中的内存页面传输方式与缺页错误的关联性,以及QEMU-KVM平台源码进行了深入的研究,提出了基于事务同步的故障容错方法以提升Post-Copy迁移算法的稳定性。试验结果表明,提出的虚拟机Post-Copy迁移优化算法,能保证迁移过程中源端虚拟机故障、目标端虚拟机故障以及网络故障的迅速修复,能通过较小的代价解决稳定性问题,所提出的方法有效地提升了Post-Copy迁移算法的稳定性,也为以后的优化研究方向提供了参考。

基于KVM虚拟机的串口转发器的研究与设计

针对串口个数的有限性和串口的可重用性,扩展串口的外设使用显得尤为重要;通过介绍串口及KVM虚拟机,提出了一种基于KVM虚拟机的串口转发器的设计方法,能够让一个串口同时能为虚拟机上的不同系统提供物理上的串口服务,实验表明:同一个物理串口能够并发的、让用户有选择的为不同的虚拟系统服务,解决了物理串口外设有限性的难题。

KVM在分布式资源共享和隔离中的应用

在分析现有网络上资源隔离和共享访问中存在的问题的基础上,提出了一种基于KVM虚拟机的分布式用户隔离和资源共享访问方式。这种访问方式通过给每个登陆节点使用资源的用户创建一个内核级的虚拟机来管理他们的行为,从而做到了强隔离和强安全性。

KVM在基于构件的嵌入式操作系统上的移植和研究

新信息家电时代的到来,嵌入式操作系统已经发挥了重要的作用,目的就是在资源有限的移动设备和家电产品上提供给用户稳定而丰富的使用功能。特别在目前手机移动开发上,Java技术提供给用户多种应用服务,所以发展空间比较大。介绍在中国自主知识产权的基于CAR构件技术的智能手机操作系统E laME(E lastosMobile Edition)上,嵌入式Java虚拟机的移植和研究,考虑如何实现KVM的本地接口和图形界面等。

KVM环境下内核级Rootkit检测及防护技术研究

虚拟化技术在云计算环境中已得到广泛应用,其安全性也越来越重要.当前,恶意代码攻击正向复杂性、隐蔽性和持久性等方向发展,已成为我国云基础设施面临的重要威胁之一.特别是在云数据中心大量采用Linux和基于内核的虚拟机(kernel-based virtual machine, KVM)虚拟化背景下,研究KVM虚拟化环境下Linux内核级Rootkit的检测及防护技术具有十分重要的意义.而当前基于虚拟化环境实现Rootkit检测和防护技术研究偏重于检测,在响应和保护阶段还比较缺乏.针对这一问题,提出一种KVM虚拟化环境下集内核级Rootkit安全检测、响应及主动防护的安全架构,并在KVM虚拟化平台中进行了验证.实验结果表明,该安全架构可以有效检测并防止客户虚拟机中内核级Rootkit的攻击.

一种基于KVM虚拟机的隐藏进程检测算法

针对虚拟机环境下木马隐藏自身进程的方式多样化和隐蔽化的问题,提出一种基于虚拟机的隐藏进程检测算法.算法依据客户机调度进程时会访问CR3寄存器而引起VCPU陷出到根模式执行原理,在虚拟机的陷出异常处理函数中插入多视图进程检测算法.提出一种优化的hash算法来减小对虚拟机的性能损失.对比内存搜索算法,实验证明本算法能准确地检测出隐藏原理未知的进程,且性能损失较小.

分代算法在KVM中的实现

在嵌入式系统中,需要分析什么样的垃圾回收机制能够适应嵌入式系统的特点,满足系统对于稳定性和性能的要求,分析了嵌入式Java虚拟机KVM垃圾回收机制的特点,所采用的垃圾收集算法,以及垃圾收集器在KVM中是如何工作的,找出存在的缺陷和不足,并在mark-sweep-compact算法的基础上实现了分代算法。

实现多个KVM虚拟机通信的串口转发器方法

在一个平台上利用KVM虚拟机可以运行多个操作系统,有效地利用硬件资源。串口是一个独享设备,如何让多个虚拟机都能够使用串口设备,文中提出了一种串口转发器的设计和实现方法。该方法实现了通过一个串口设备连接、调试多个虚拟机的功能。该方法利用管道通信和输入/输出重定向机制使得多个KVM虚拟机可通过一个物理串口进行通信,每个KVM虚拟机通信时都能独享这个串口设备,实际应用表明这种方法使用方便、通信性能可靠。未来在高性能服务器上将更多地使用KVM虚拟机运行多个操作系统,使用该串口转发器可方便地解决调试多个虚拟机系统的问题。

Openstack云环境中KVM虚拟机性能分析

在openstack云环境下通过对网卡I/O、处理器、内存和磁盘I/O几个方面进行对比分析,比较了KVM虚拟机和物理机的性能差距。最后根据分析结果得出了KVM虚拟机更适合于网络I/O、内存和处理器密集型任务,而不适合磁盘I/O密集型任务的结论 ,并发现随着虚拟机数量的增加网卡I/O和磁盘I/O的性能呈直线下降。

龙芯KVM虚拟机I/O中断子系统的优化

本文针对虚拟机I/O中断子系统的性能问题,以龙芯KVM虚拟机为实验平台,分析了KVM虚拟机中I/O中断子系统的性能瓶颈,并在KVM中实现虚拟I/O中断控制器的基础上,进一步采用只读页表代替陷入、类虚拟化等手段对其进行了优化。测试结果显示虚拟机处理I/O中断的吞吐量提升了300%以上。在部分I/O中断较频繁的网络和磁盘测试中,性能有60.9%~215.1%的提升,文中的优化方法同样适用于其他架构的KVM虚拟机。

BOSS在KVM平台中的性能研究与优化

针对BESIII离线软件系统(BOSS)在内核虚拟机平台上的性能损耗,结合BOSS作业特点给出相关优化方法。对引起性能损耗的各种因素进行研究,并根据不同客户机规模的测试情况,定量分析测试结果,进而确定性能损耗。对BOSS作业在物理机和客户机上的性能进行测试,结果表明,优化后模拟作业性能损耗降低至1.1%~1.6%,重建作业与分析作业性能分别提高2.6%~4.5%,7%~18.7%。

基于KVM的虚拟锁步技术

依托基于内核的虚拟机(kernel-based virtual machine,KVM)的平台,针对虚拟机容错系统中的关键技术——虚拟锁步技术展开研究,主要研究虚拟锁步技术所采用的虚拟机同步机制(VM synchronization mechanism)。对开源虚拟机容错软件Kemari进行架构剖析与代码分析,指出其所使用的基于数据拷贝的虚拟机同步机制在不使用共享存储进行锁步运行时,具有一定性能缺陷;以此为基础,提出相应的改进措施,设计并实现一种新的虚拟机同步机制。该机制采用事件重放的方式实现冗余虚拟机间块设备数据的同步,弥补了Kemari虚拟机同步机制的相关性能缺陷。

基于KVM的虚拟机网络性能优化研究

随着服务器虚拟化及桌面虚拟化技术的普及,越来越多的高校选择将传统PC操作系统迁移到虚拟化环境,从而有效提高了硬件和软件利用率。而虚拟机的网络性能直接影响着用户体验,从网络性能评测指标出发,介绍了基于KVM+QEMU的虚拟机网络优化的一般方法,进一步分析探究了一种以SR-IOV模式为基础的虚拟机网络性能优化方案。实验结果表明,该方案提高了虚拟机系统的网络带宽,减少了网络延迟,整体性能提高了25%以上,有效提升了用户体验。

基于Openstack的KVM虚拟机调优

针对Openstack平台中KVM虚拟机CPU利用率异常过高的问题,从虚拟机CPU模式、NUMA运行状况两方面入手进行分析,通过调整Openstack参数、升级虚拟机操作系统等策略,提升了Openstack平台的可用性。未来,将通过cloud-init云个性初始化、Ceph系统维护与能力挖掘等措施进一步优化平台性能,在最大程度地发挥Openstack优势的同时规避其存在的短板和缺陷。

KVM下多虚拟机间高精度时间同步的设计与实现

笔者提出了一种KVM下多虚拟机间高精度时间同步的设计方法,在Linux系统上利用linuxptp开源IEEE1588V2软件和Chrony时间同步工具搭建整个系统,首先用linuxptp:ptp4l同步网卡时间,然后用linux:phc2将网卡时间同步给系统时间,最后虚拟机中的Chronyd工具以/dev/ptpx作为时间源进行同步,利用系统调用Hypercall访问宿主机的系统时间。整个软件流程实现了高精度的时间同步,可以达到微秒级别的对时精度。

基于KVM虚拟机的故障分析和注入

云计算作为未来计算机网络发展的趋势,其可靠性越来越受到重视。Kernel-based virtual machine作为Linux下一种内核虚拟机实现的方式,其故障危害性也越来越受到关注。该文运用源码分析的方式进行虚拟机故障获取分析,通过故障注入进行故障激活,根据KVM虚拟机的响应行为来判断故障对其功能的影响,从而为云计算下KVM虚拟机故障危害性分析提供一定的参考。