淺議基于半虛擬化xen的非確定性事件記錄系統(tǒng)

淺議基于半虛擬化xen的非確定性事件記錄系統(tǒng)

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1、華中科技大學碩士學位論文基于半虛擬化Xen的非確定性事件記錄系統(tǒng)姓名:潘正秋申請學位級別:碩士專業(yè):計算機軟件與理論指導教師:韓宗芬20080602華中科技大學碩士學位論文摘要記錄系統(tǒng)對操作系統(tǒng)的可靠性有極其重要的意義,記錄系統(tǒng)通常與回放系統(tǒng)一起應(yīng)用到操作系統(tǒng)的調(diào)試、故障恢復和還原間諜軟件攻擊等方面。隨著虛擬機技術(shù)的發(fā)展,虛擬機提供了更少的硬件訪問接口,提供了更可信的計算基礎(chǔ),人們開始研制基于虛擬機的記錄系統(tǒng)。國外已有幾個基于虛擬機的記錄系統(tǒng),它們能記錄足夠的操作系統(tǒng)信息保障記錄日志的安全,然而,仍然存在一些不足:所基于的虛擬機效率不高、需要修改虛擬機上的客戶機操作系統(tǒng)、

2、記錄產(chǎn)生的日志量大。針對以上問題,提出了基于半虛擬化Xen的非確定性事件記錄系統(tǒng)XLS。記錄系統(tǒng)XLS之所以基于虛擬機Xen,是因為虛擬機Xen在虛擬機中效率最高,并且是開源項目。記錄系統(tǒng)XLS在虛擬機Xen的Hypervisor層及特權(quán)操作系統(tǒng)的控制域中獲取并記錄非確定性事件,因而,不需要修改被記錄的操作系統(tǒng)。記錄系統(tǒng)XLS對Xen源碼中的輕量級操作系統(tǒng)Mini-OS進行記錄,記錄內(nèi)容包括通過鍵盤輸入到Mini-OS中的按鍵值和虛擬機Xen對Mini-OS的時鐘更新,由于記錄的基準采用性能計數(shù)器值而不是被記錄操作系統(tǒng)的不精確時鐘,因此,記錄的非確定性事件更加精確。記錄系

3、統(tǒng)XLS采用跨域存儲方式將日志存放在特權(quán)操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中,對不同的非確定性事件分類記錄,將不同的非確定性事件記錄在不同文件中,例如將Mini-OS中的按鍵輸入和時鐘更新兩類非確定性事件分別記錄在兩個不同的文件中,從而使記錄操作更加模塊化,記錄內(nèi)容更加清晰,日志占用空間更小?;诎胩摂M化Xen的非確定性事件記錄系統(tǒng)XLS實現(xiàn)了對Mini-OS中鍵盤輸入和時鐘更新兩類非確定性事件的記錄。性能測試表明:記錄一次按鍵事件消耗時間為12us,帶來的性能損耗為0.06%;記錄一次時鐘事件消耗時間為17us,帶來的性能損耗小于0.001%;日志增長率小于1.4MB/天。記錄的時間損

4、耗及日志增長率遠小于現(xiàn)有的基于虛擬機的記錄系統(tǒng)Revirt、ExecRecorder和ReTrace。關(guān)鍵詞:半虛擬化Xen,記錄系統(tǒng),非確定性事件,性能計數(shù)器I華中科技大學碩士學位論文AbstractLogsystemisveryimportantforsystemreliabilityandsystemsecurity.Log-and-Replaysystemisusuallyappliedtosystemdebugging,systemfaultrecovery,reductionofspywareattacks,andsoon.Withthedevelopment

5、ofvirtualtechnology,virtualmachineoperatingsystemprovidesfewerhardwareinterfacesandprovidesabettertrustedcomputingbase,peoplebegantostudythelogsystemonthevirtualmachine.Thereareseverallog-and-repaysystemsonthevirtualmachinethatcanlogenoughinformationforreplay.However,thesesystemshavesomef

6、laws:theWMMstheychosenhavedetrimentalconsequencesforperformance;someneedstomodifytheguestOS;thelogfilestheyprovidedhavetoolargesize.Basedontheaboveanalysis,thispaperpresentsanewlogsystemonaparavirtualVMMcalledXen.TheparavirtualVMMXenhasthebestperformanceinVMMsandisaopensourceproject.Loggi

7、ngcontentsaregottenandrecordedinthehypervisorandprivilegeddomain.Thus,wedon'tneedtomodifytheloggedsystem.ThelogsystemXLSlogsthenon-deterministiceventsofalightweightoperationsystemcalledMini-OS.Thenon-deterministiceventsincludingkeyboardinputandtimeupdated.Usetheperf

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