面向自定义虚拟机的远程调试器设计与实现

针对快速仿真器(quickemulator,QEMU)虚拟机支持的终端调试存在交互性差和可视性不足等问题,设计了一种可扩展、操作简便的远程调试器.首先,基于远程串行调试通信协议(remote serialprotocol,RSP)拓展了QEMU虚拟机的调试接口.进而,构建了GUN调试器机器接口(GUN debuggermachineinterface,GDB/MI)数据传输通道传递调试信息,在此基础上,通过提取、解析及重组调试信息更新变量信息和调试状态.最终,设计了可视化界面实现源码查看、指令发送、信息显示与调试追踪.实际应用表明:该远程调试器能够满足基础的调试需求,并且设计的可视化界面使得调试过程更为简洁直观.

QEMU-KVM虚拟PCI设备优化方法

随着QEMU-KVM虚拟机的不断普及,虚拟机开发者会将各种PCI设备集成到QEMU中,因此在QEMU中如何来虚拟一个期望的硬件主板环境就变得非常重要。本文主要研究了QEMU如何虚拟PCI设备,并且成功虚拟一个带PCI-PCI桥的PCI设备;另一方面本文针对QEMU无法给PCI设备分配指定IO地址问题提出了有效解决方案并且进行了优化。

基于虚拟机QEMU的嵌入式全系统仿真测试环境的研究与实现

为了能节省测试设备的成本和提高嵌入式软件系统测试的效率,本论文设计了一个基于QEMU虚拟机技术的通用嵌入式全系统仿真测试环境,来实现嵌入式软件的系统测试。本文将着重介绍本测试系统中被测设备硬件仿真部分的设计与实现,以及针对该部分进行测试的测试结果。

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QEMU的虚拟可信平台模块的设计与实现

针对可信计算机系统信任链传递过程中的安全性缺陷,提出了在虚拟机中进行信任链传递的虚拟机穿越技术,并在QEMU虚拟机中实现了虚拟可信平台模块。虚拟可信平台模块通过采用信息代理的实现方式并利用虚拟机的封闭性和隔离性为可信计算机系统信任链传递提供了一个安全、高效和透明环境。通过KnoppixLinux分析和比较了QEMU虚拟机中实现的虚拟可信平台模块和Xen中基于可信平台模拟器的虚拟可信平台模块。

基于Xen虚拟机的USB数据安全性分析及保护机制研究

基于Xen虚拟机的虚拟架构,分析了USB设备的数据安全风险和安全需求,对Xen虚拟机的内部驱动和安全机制进行了细粒度研究,提出了一种基于Xen虚拟机的USB数据保护机制,从虚拟USB接口访问控制、PVUSB后端驱动/QEMU设备模拟数据加解密两方面保护USB数据安全。

基于KVM的远程声卡显卡虚拟化技术

针对家庭多媒体环境下的设备共享问题,提出了一种基于KVM虚拟机的远程设备虚拟化技术方案.该方案利用了KVM虚拟机的设备模拟技术,在其设备模拟模块QEMU中实现远程设备虚拟化,使得本地用户能够像使用本地的设备一样使用远程的真实物理设备.接着描述了远程虚拟声卡和显卡的具体实现以及相应的优化措施,并且利用远程虚拟显卡实现了屏幕扩展功能,最后通过实验进行性能分析.本方案优点在于仅需要在用户态的虚拟设备层添加所需要的远程设备的虚拟化,方便灵活且系统的安全性高同时不需要修改客户操作系统.

基于QEMU的虚拟网络设备物理层通信的研究

介绍虚拟机的基本概念和体系结构,并重点描述了主流虚拟机QEMU。本文介绍的网络虚拟设备就是基于QEMU的,着重介绍物理层的通信机制,特别是接口的连接方式,并提供实验方法和过程。这对网络虚拟设备方面的研究具有很大的参考价值。

基于QEMU的可重构专用处理器模拟器实现

针对基于SystemC的可重构专用处理器模拟器在整个系统的仿真时(包括操作系统、驱动、API及应用程序)耗时久、影响开发进度的问题,提出一种基于QEMU的模拟器设计方法。根据可重构专用处理器的功能特点和系统架构,对可重构专用处理器进行抽象,利用在仿真速度上优势明显的QEMU,设计并实现一个在功能和内部存储上精确的模拟器。实验测试结果表明,该模拟器提高了全系统仿真时的速度,在硬件开发板尚未就位前,为软件开发人员提供了一个可以进行软件开发和测试的平台,提高了开发效率。

基于QEMU的程序行为监视系统设计与实现

虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor,VMM)具有强隔离性、高透明性的特点,成为研究系统行为和程序行为的热点。文中针对利用VMM带来的语义鸿沟问题,选择开源虚拟机软件QEMU做为VMM,提出了一种基于QEMU的程序行为监控方法,通过对QEMU结构及实现原理的分析,利用QEMU内建函数和嵌入钩子函数的方式获取程序行为的低层(Low-level)数据,完成对进程行为的视图重构,并提取出程序的关键行为数据,以作为对程序检测的重要依据。实验结果表明该方法能有效提取程序的行为数据并重构出关键的行为信息。

二进制翻译后端指令分级索引策略

随着硬件平台的多元化,软件兼容性问题日益突出,二进制翻译技术是解决软件兼容性问题的重要手段.鉴于二进制翻译系统大部分执行时间消耗在后端指令的查找和执行过程中,高效的指令索引策略可以减少系统的指令查找开销,提高系统的整体效率.在对二进制翻译系统后端指令局部性特征进行统计分析的基础上,设计了一种能充分挖掘现代计算机系统硬件性能的二进制翻译指令分级索引策略.该策略结合二进制翻译系统后端指令特殊的局部性特征,使用针对性的替换算法对后端指令进行缓存,降低了系统的指令查找开销.在引入了LIIS索引策略后,开源二进制翻译系统QEMU的后端指令查找时间减少了70%,整个系统执行效率提高了15%.

S2E测试平台及并行性能分析

S2E是一款开源的基于Qemu虚拟机并结合KLEE以及LLVM的软件安全测试平台,其主要优越性体现为:支持全系统控制;支持多平台分析;支持多核以提高分析效率。分析研究该平台,对软件测试、漏洞挖掘都具有现实意义。S2E的成功得益于对符号执行、动态二进制翻译和虚拟机技术的运用。文章着重介绍S2E的架构,插件的使用实例,并结合实例分析S2E的并行性能。

基于龙芯的Windows软件二进制移植研究

由于龙芯采用无内部互锁流水级的微处理器(MIPS)指令集且主要支持Linux操作系统,但在该平台上的应用软件相对匮乏,且很多传统Windows软件无法在该平台上直接运行。针对该问题,利用Wine仿真Windows系统调用,结合QEMU用户模式实现x86指令向MIPS指令动态翻译的方法,将运行在Intel+Windows上的应用软件向龙芯+Linux平台二进制移植。实验结果表明,相比于Bochs+Wine方案和QEMU全系统仿真方案,该方法虚拟CPU运算速率为Bochs+Wine方案的8.04倍和QEMU全系统仿真方案的1.44倍,I/O读写速率为Bochs+Wine方案的2.44倍和QEM U全系统仿真方案的7.38倍,运行效率明显提高。

基于保护缓存的x86系统仿真优化

为降低x86保护机制的仿真开销,提出了一种基于保护缓存的系统仿真优化方法。分析了x86保护机制的仿真开销来源,确定了与保护相关的具有较大仿真开销的指令和操作;给出了保护缓存的概念和工作机制,通过缓存最近访问过的描述符以及对使用该描述符的指令或操作的保护检查结果,来减少虚拟机内存访问和保护检查操作的次数。基于QEMU对保护缓存机制进行了实现,测试结果表明,引入保护缓存后涉及保护检查的x86指令或操作的仿真效率提升了11%～24.5%,且系统调用、页面故障处理和I/O密集型应用的性能均得到了稳定的提升。