云计算数据中心的新能源应用:研究现状与趋势

随着大规模云计算数据中心在全球范围内的广泛部署,其高能耗、高费用、高污染等问题日益突出.为了节能减排,越来越多的云服务商尝试利用绿色新能源,像太阳能或风能,为其数据中心供电.然而,不同于稳定供电的传统电网,新能源往往具有不稳定性、间歇性和随时变化等特点,这使得新能源在数据中心中的高效可靠应用面临诸多新挑战.本文剖析了新能源应用的机遇与挑战,回答了为什么、何时、何地及如何在云计算数据中心利用新能源.从绿色数据中心现状与新评价标准、新能源产电模型与预测机制、绿色数据中心能源配额规划、数据中心内负载调度机制、跨区域云数据中心间负载均衡机制五个关键方面,对新能源在云计算数据中心应用的最新研究成果进行分类、对比与总结,并展望了未来研究趋势.

医学图像网格基于语义的信息集成方法

提出了一种医学图像网格MedImGrid(medical image grid)基于语义的信息集成方法.基于HL7RIM(health level 7 referenced information model)生成父本体(HL7-RIM ontology),采用混合方式(hybridmeans)建立MedImGrid全局和局部本体的分级结构.结合代理和中间件技术开发了HL7(health level 7)Grid中间件,实现了具有医疗语义解析功能的HL7智能代理,以支持对异构数据源的Grid Service封装与统一访问.基于本体标记表达异构数据模式的语义模型在本体层的相关关联,参照MedImGrid各级本体实现数据源间的语义解析和映射.MedImGrid原型系统基于CGSP2(China grid support platform v2.0),采用了局部与全局语义映射松耦合的构架,其特有的层次结构使得网格环境下跨系统/医院的信息集成更加有效.

基于VCA模式的网格信息集成策略

提出基于虚拟客户端访问(virtual client access,VCA)模式的网格异构信息集成策略,以松耦合的架构提供了系统无关的信息资源封装模型.该模型将异构信息系统的虚拟客户端封装为网格服务,使网格能够以与物理客户端相同的方式和信息系统进行交互,在保证信息集成效率的同时,实现了网格平台和本地信息系统的访问控制模式和作业管理方式的无缝结合.试验结果表明,基于VCA的模式有效地保证了信息的集成效率,适合于复杂网格环境下的集成应用.

虚拟机全系统回放技术研究

研究了虚拟化体系结构下全系统回放的方法,设计实现了基于半虚拟化设备模型的虚拟机回放系统VMRS(virtual machine based replay system)。通过在虚拟机管理器中记录虚拟机内发生的不确定性事件并在回放时模拟不确定性事件的发生,从而完整重现系统的执行流。实验表明系统具有良好的性能和可扩展性。

一种基于虚拟化技术的异构网格互操作机制研究与实现

针对目前网格系统在实现机制、技术支持上异构性大,缺乏互操作,提出一种基于虚拟化技术的异构网格互操作机制(Virtualization-based Grid Interoperation,VIGI).VIGI通过构建虚拟管理层和插件模块,实现异构网格互操作,同时保证各网格平台的独立性.GOS、CGSP是中国国家网格(CNGrid)和中国教育科研网格(ChinaGrid)两大异构网格支撑中间件.基于VIGI,实现了CNGrid和ChinaGrid互操作.实验验证虚拟化技术在异构网格互操作中的可行性和有效性.

仿真网格中服务的最优化调度机制研究

在网格中,如何为任务提供最优化资源服务是一个十分复杂的问题.本文以仿真网格为基础,建立一种服务的最优化调度的理论模型.根据这种理论模型,提出一种新的遗传模拟退火算法.从而形成一种仿真网格环境下服务的最优化调度机制.为了验证这种机制的可行性和有效性,开发一个基于此服务调度机制的仿真网格运行管理系统.通过这个系统的仿真实验表明:这种服务的最优化调度机制具有良好的可行性和有效性.

CRANE:面向科学计算与企业信息化的云计算平台

1总体概述随着虚拟化技术的成熟以及人们对绿色计算的关注,云计算的优势逐渐显露出来。成本的低廉、资源利用率的提高、服务整合的节能以及服务使用的便捷,无不吸引着越来越多的厂商和用户投入到云计算的怀抱中。作为云计算的核心,云计算平台的发展也是日新月异。随着亚马逊EC2的诞生及成功商业化运营。

一种基于蚁群算法的网格任务调度方法

网格资源具有动态变化,广域分布及系统异构的特性,如何分配调度这些资源成为网格计算研究领域一个重要研究课题。国内外在网格任务调度研究上已经做了大量工作,但是这些算法大多是基于计算网格的,不能很好的适应服务网格环境下存在任务相关性的调度,同时在适应网格的动态性、异构性上也存在不足。针对目前网格调度机制存在的问题,提出了一种基于蚁群算法的服务网格任务动态调度方法,仿真实验结果表明该算法具有较好的性能和自适应性。

网格信息服务互操作策略研究

针对当前网格中间件中信息服务系统的差异性和不可互操作性,提出了一种基于插件和虚拟层的网格信息服务互操作策略。该策略可以屏蔽底层网格中间件信息服务部件的异构性,为终端用户和作业调度模块提供统一的服务访问接口。通过在CSGrid网格互操作项目中的成功应用,该策略体现了以下特点:可在互操作的同时,保证各网格系统的独立性;只需开发一些插件就可扩展到更多的网格平台,具有良好的可扩展性;能够提供一定的可靠性保证和服务质量保证。

网格安全互操作及其应用研究

网格计算为地理分布资源的聚合以及大规模计算问题的解决提供了技术途径,国内外大型网格项目都是基于某种网格平台构建,通过这些平台管理着本领域的资源/服务,为了聚合不同网格平台管理的资源/服务,需要实现异构网格平台的互操作.由于不同网格平台的安全机制不同,安全互操作是网格互操作中需要解决的一个关键问题.通过分析,当前网格平台通常具有网格全局用户身份以及虚拟组织层次结构的公共特征,基于网格平台的主体类型研究网格平台互操作映射策略,并提出一种通用的安全互操作流程.CGSP和GOS是国内两大知名的网格中间件,分别管理了大量的教育和科技资源,以CGSP和GOS的安全互操作为例,阐述了安全互操作策略映射机制及安全互操作流程的具体实现,并分析了网格平台间的授权及其一致性、映射策略的灵活性以及互操作流程的安全性.最后,对CGSP和GOS的安全互操作的性能进行了测试分析.

网格环境下可靠的可分割作业调度机制

针对传统可分割作业多路调度算法不能适应动态网格环境的不足,基于统一多路(Uniform Multi-Round:UMR)算法,提出一种可靠的可分割作业调度机制.系统动态地监控网格资源的变化,当资源发生变化时,通过性能预测与评估,及时地对剩余作业进行再调度.实验表明,较之传统的多路调度算法,该机制在动态的网格环境下,降低了作业完成时间,有效地利用了网格资源,提高了作业调度的可靠性.

基于网格的一种安全组播密钥分配策略

在网格中,组播是实现大规模信息资源共享的一种重要方式,然而,如何保障组播的安全性是一个十分复杂的问题.本文将以集中控制和分布式管理所采用的密钥管理策略为基础,在遵循网格组播机制的前提下,考虑成员动态变化因素,提出了分层方法、成员发现协议、分簇协议和密钥分配策略,从而形成了一种基于网格的安全组播密钥分配策略.仿真实验结果表明此密钥分配策略具有良好的可行性和有效性.

基于网格的联合仿真平台

针对仿真运行支撑环境的网格化问题进行了研究.摒弃单一运行时支撑环境(RTI)网格化研究模式,从多个RTI入手,研究RTI服务资源在广域网上的共享、协作与调度等问题;将多个RTI服务资源统一管理,形成RTI服务联邦,利用心跳机制保证每个RTI服务的有效性,同时设计专门的调度方式保证RTI服务负载能力.开发了一种基于网格联合仿真平台,理论分析和实际测试表明,本平台解决了单一RTI瓶颈问题,实现了RTI资源在广域网上共享,为进行大规模、多联邦复杂仿真系统提供了良好支持.

从云邮件安全看加密技术的发展

随着云计算的快速发展,与云邮件系统相关的安全问题越来越受到人们的关注。传统公钥加密技术虽然可以满足云邮件系统的安全性需求,但是在易用性方面却存在严重不足。通过分析传统加密技术存在的不足,探讨前沿的代理重加密和可搜索公钥加密技术在解决云邮件系统的安全性与易用性方面的优势与存在的科学问题。

基于抽象语法树的智能化漏洞检测系统

源代码漏洞的自动检测是一个重要的研究课题。目前现有的解决方案大多是基于线性模型,依赖于源代码的文本信息而忽略了语法结构信息,从而造成了源代码语法和语义信息的丢失,同时也遗漏了许多漏洞特征。提出了一种基于结构表征的智能化漏洞检测系统Astor,致力于使用源代码的结构信息进行智能化漏洞检测,所考虑的结构信息是抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST)。首先,构建了一个从源代码转化而来且包含源码语法结构信息的数据集,提出使用深度优先遍历的机制获取AST的语法表征。最后,使用神经网络模型学习AST的语法表征。为了评估Astor的性能,对多个基于结构化数据和基于线性数据的漏洞检测系统进行比较,实验结果表明Astor能有效提升漏洞检测能力,降低漏报率和误报率。此外,还进一步总结出结构化模型更适用于长度大,信息量丰富的数据。

计算机本科专业教学改革趋势及其启示——兼谈华中科技大学计算机科学与技术学院的教改经验

本文在总结国内外教学改革趋势的基础上,结合华中科技大学计算机科学与技术学院教学改革的实践,就我国计算机专业本科教学改革提出如下建议:要具有全球化的视野,借鉴CS2013等国内外改革经验,依托高校不同的学科背景和学科优势,明确培养目标,以系统观精炼课程体系,从沉淀学科理论基础的角度改革课程内容,着力培养学生的实践动手能力,强调养成学生良好的学科思维直觉和专业技术素养,以应对未来的发展变革,培养具有国际竞争力的新型计算机学科人才。

将并行计算纳入本科教育 深化计算机学科创新人才培养

目前,围绕学生的计算思维和计算机系统能力培养的计算机专业本科课程体系改革正在悄然展开,从知识、思维和实践三个方面改革课程体系,培养计算机学科创新人才。然而,随着多核技术的普及与大数据时代的到来,以冯·诺依曼结构为代表的串行计算知识内容体系已不能满足时代对技术发展的要求。国内外著名高校已开始将并行与分布式计算纳入本科课程体系,开设并行与分布式计算本科系列课程,培养学生的并行计算思维和并行计算系统能力。实践证明,并行与分布式计算系列课程的开设,不仅能够培养出具有挑战国际并行计算比赛能力的本科生,而且能够得到学生和同行教师们的认同。

CRANE:一个基于个性化基础设施服务的云计算平台

随着虚拟化技术的成熟,云计算的优势逐渐显露出来,成本的低廉、资源利用率的提高、服务整合的节能以及服务使用的便捷。而获取这些优势的前提是需要一个有针对性的资源管理与应用服务平台,基于此,我们开发了CRANE云计算平台,融合了IaaS(Infrastructure as a Service)及PaaS(Platform as a Service)两个云计算服务层次,提出企业信息化云服务和科学计算云服务这两大类特色PaaS平台。CRANE平台采用虚拟化技术,在底层提供虚拟化资源,向IaaS和PaaS平台提供可定制的虚拟化环境支持。用户既可以利用PaaS平台享用通用的开发环境,又能通过IaaS平台申请所需资源,自主搭建满足自己需求的操作环境。

网络安全可视化综述

随着互联网技术的发展,网络渗入到人们生活的方方面面。一方面,电子商务、社交网络、线上娱乐、信息化办公等各种网络应用为人们的生活带来了诸多便利;另一方面,网络与人们生活的不可分割性为网络攻击和网络犯罪提供了可乘之机。攻击者通过各种各样的网络攻击获取他人隐私,牟取非法利益。近年来,网络攻击的数量越来越多,攻击的规模越来越大,攻击的复杂度也越来越高。因此,网络安全比以往任何时期都显得重要。然而传统的网络安全保障机制,如入侵检测,防御系统,网络防火墙等,因其智能性、动态性、全局性等的缺乏,都不足以应对越发复杂和高强度的网络攻击。因此,网络安全可视化应运而生,成为近年来网络安全研究的一个热点。与传统网络安全保障机制不同,网络安全可视化技术不仅能有效处理海量网络数据信息,捕获网络的全局态势,而且能通过对图形图像模式的分析帮助网络管理人员快速识别潜在的攻击和异常事件,即时预测安全事件,甚至是发现新的攻击类型。可视化技术为网络安全研究方法带来了变革,优秀的网络安全可视化方案层出不穷。网络安全可视化建立在对网络数据分析的基础之上,网络数据对网络安全分析十分重要,而大数据时代的到来进一步凸显了数据的重要性。因此,本文从数据角度出发,根据所处理的网络数据的类型,对网络安全可视化工作进行系统的整理、分类和对比。此外,本文还深入分析网络安全可视化研究面临的挑战并探讨未来该领域的研究方向。

基于可信轻量虚拟机监控器的安全架构

虚拟化技术越来越多地被用于增强商用操作系统的安全性。现有的解决方案通常将虚拟机管理软件(VMM)作为可信集,利用其作为底层架构的优势来为上层软件提供安全功能。这些方案都是基于通用虚拟机管理软件,因而存在以下问题:a)虚拟化性能上开销大;b)作为可信集相对比较庞大;c)不能提供有效的信任链证明自身可信性。针对上述问题,提出以轻量虚拟机监控器作为可信集的安全架构——Cherub架构,Cherub利用主流处理器的安全扩展指令和硬件辅助虚拟化技术在运行的操作系统中插入轻量级的虚拟机监控器,并利用该虚拟机监控器作为可信集用于实现多种安全目标。实验结果证明了该架构的有效性,并具有代码量小、动态可加载和虚拟化开销小等优点。