计算系统虚拟化——原理与应用
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作者： 金海等著
出 版 社： 清华大学出版社
出版时间： 2008-12-1字数： 519000版次： 1页数： 379印刷时间： 2008/12/01开本： 16开印次： 1纸张： 胶版纸I S B N ： 9787302186274包装： 平装内容简介
虚拟化技术是计算机体系结构领域的重要技术，它在工业界和学术界得到了广泛的重视。本书立足于虚拟化技术研究的前沿，从原理与应用两个角度详细论述了虚拟化技术本身以及与之相关的主要问题，分别介绍了虚拟化技术的基本概念与发展历程、指令级虚拟化、单计算系统虚拟化、多计算系统虚拟化、桌面虚拟化虚拟机安全与可信、虚拟机评测和标准、应用高效能计算机的虚拟化技术以及仿真应用中的虚拟化技术，最后总结了虚拟化技术的现状并对未来进行了展望。本书是有关虚拟化的学术专著，包含了开展虚拟化研究以来在学术界、工业界有价值、有影响力的成果，在内容编写上力求新颖、具体、实用。
本书既可作为高等学校高年级本科生及研究生的教材，也可作为学术界、企业界虚拟化技术研究者的重要参考书。
作者简介
金海，博士，华中科技大学教授、博士生导师，华中科技大学计算机学院院长、“集群与网格计算湖北省重点实验室”和“服务计算技术与系统教育部重点实验室”主任，清华大学、复旦大学兼职教授，中国科学院计算所客座研究员、博士生导师。武汉市政协委员。国务院特殊津贴专家。中国计算机学会常务理事、湖北省计算机学会理事长、中国计算机学会对外联络部副主任、中国计算机学会高性能计算专委会委员和普通计算专委会委员。973计划“计算系统虚拟化基础理沦与方法研究”首席科学家，教育部重大专项“中国教育科研网格hinaGrid”计划专家组组长。教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队学术带头人，湖北省自然科学基金创新团队学术带头人。
金海是国家杰出青年基金获得者，霍英东高等院校青年教师基金获得者，入选“首批新性纪百千万人才工程国家级人选”，2004年获中国软件行业十大杰出青年称号。第五届湖北省青年科技奖获得者，湖北省第六届十大杰出青年获得者。2003年获中共中央组织部、中共中央宣传部、中共中央统战部、国家人事部、国家教育部、国家科技部六部委联合颁发的“留学回国人员成就奖”。获国家科技进步二等奖1项、国家发明二等奖1项、教育部科技进步／技术发明一等奖3项、湖北省科技进步／技术发明一等奖2项。
金海1994年毕业于原华中理工大学计算机系计算机系统结构专业，获工学博士学位。1996年获德国DAAD交换学者奖学金，在德国chcmnitz大学从事scl互连的sMP集群计算机的科研合作。1998年至2000年赴香港大学从事博士后研究，期间于1999年至2000年赴美国南加州大学继续从事博士后研究工作。2000年底回国工作至今。曾参加香港大学和美国南加州大学的集群及网络系统的研究。主要研究领域为计算机体系结构、计算系统虚拟化、集群计算和网格计算、对等计算、网络存储与并行I／O、网络安全等。
金海是IEEE及IEEE计算机学会高级会员、ACM会员，全球网络论坛策划安员会(6GFSG)委员。现任《Parallel Computing》、《International Journal of Grid and Utility Coreputing》、《International Journal on Web and Grid Services》、《Journal of Autonomic and Trusted Computing》、《Journal of Ubiquitous Computing and Intelligence》、《Intematiorial Journal of Computer and Applications》、《Journal of Sciencc and Technology》等杂志编委，网格与普适计算国际学术会议指导委员会主席、亚人服务计算国际学术会议指导委员会主席以及IEEE／AcM集群和网格计算国际会议、集群和协同计算国际会议、IFlP网络与并行计算国际会议、泛在与智能计算国际会议、自主与可信计算国际会议等指导委员会委员。先后40余次担任国际学术会议／程序委员会主席／副主席、230余次担任国际学术会议程序委员会委员，50余次在国际／国内学术会议上作大会主题演讲或特邀报告。
金海在国内外正式发表学术论文300余篇，其中被SCI、EI等权威检索刊物收录160余篇次。获国家发明专利19项、申报国家发明专利48项，申报美国发明专利1项，获国家软件著作版权52项。主持了一批重大科研项目，包括973项目、教育部重大专项、国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重大／重点项目、863重点项目、CNGI项目、霍英东高等院校青年教师基金项目、国际合作项目等。
目录
第1章概述
1.1虚拟化简介
1.2虚拟化技术的发展与分类
1.2.1发展历程
1.2.2虚拟化技术的分类
1.3虚拟化的相关研究内容
1.3.1多计算系统的虚拟化
1.3.2虚拟用户使用环境
1.3.3 虚拟计算系统的安全可信机制
1.3.4虚拟计算系统的性能评测
1.4虚拟化的应用
1.4.1 虚拟化在高效能计算机中的应用
1.4.2虚拟化仿真技术的应用
1.5各章内容简介
第2章指令级虚拟化
2.1二进制翻译技术概览
2.1.1解释执行
2.1.2静态二进制翻译
2.1.3动态二进制翻译
2.1.4二进制翻译系统框架
2.1.5动态优化
2.2二进制翻译的技术难点
2.2.1指令集的相关问题
2.2.2代码挖掘问题
2.2.3运行环境仿真
2.2.4二进制翻译系统的效率
2.3典型的二进制翻译系统
2.3.1 DAISY／BOA系统
2.3.2Crusoe处理器
2.3.3 Aries和IA-32 EL
2.3.4Dynamo动态优化系统
2.3.5JIT编译技术
2.4二进制翻译处理器
2.5本章小结
第3章计算系统虚拟化方法
3.1系统级虚拟化概述
3.2CPU虚拟化
3.2.1经典虚拟化的逻辑模型
3.2.2x86的CPU虚拟化方法
3.2.3虚拟CPU的调度
3.2.4小结
3.3内存虚拟化
3.3.1 内存虚拟化的基本原理
3.3.2内存虚拟化的优化机制
3.3.3小结
3.4I／O虚拟化
3.4.1 当前I／O设备虚拟化的几种方法
3.4.2虚拟机的直接I／O访问
3.4.3小结
3.5操作系统适配
3.5.1迁入虚拟化环境
3.5.2支持虚拟机管理
3.5.3为特殊项目定制
3.5.4虚拟装置
3.5.5小结
3.6系统级多机虚拟化
3.6.1传统的单一映像管理系统MOSIx
3.6.2系统级多机虚拟化概述
3.6.3系统级多机虚拟化的主要方法
3.6.4现有系统级多机虚拟化系统
3.6.5小结
3.7 其他虚拟化方法：进程级虚拟化及语言级虚拟化
3.7.1进程级虚拟化
3.7.2语言级虚拟化
3.7.3网格和虚拟化
3.8本章小结
……
第4章多虚拟机监控与管理
第5章虚拟用户使用环境
第6章安全可信的虚拟计算系统
第7章虚拟计算系统的性能评测
第8章虚拟化在高效能计算机中的应用
第9章虚拟化在仿真系统中的应用
第10章虚拟技术的现状和未来
附录A相关术语及解释
参考文献
书摘插图
第1章 概述
1.1虚拟化简介
虚拟化是继互联网之后，又一个对整个信息产业有突破性的信息技术。从历史上看，虚拟化并不是一项全新的技术。早在20世纪60年代，美国计算机学术界就开始了虚拟技术的萌芽，首次提出了虚拟化的概念，但那时的虚拟技术只是应用在大型主机上。时至今日，伴随着IT硬件的丰富化、多样化以及一些软件公司如VMware、Xen、微软等推出不同的虚拟化软件之后，虚拟化进驻的应用领域已经逐渐拓展，虚拟化技术的应用范围已经得到了大幅度增加。目前出现的许多不同种类的虚拟化解决方案，致力于从不同的角度解决不同的系统性能问题，使得虚拟化技术的内容越来越丰富。虚拟化生态链系统趋于标准化也体现了虚拟化技术的良好前景。
正如“虚拟”是“真实”的反义词一样，在计算机领域，“虚拟计算”也是“真实计算”的反面。在解释“虚拟计算”的含义前，先回顾一下传统的真实计算。举个例子，人们希望用计算机运行某个程序或软件，需要先购置一台满足该程序或软件运行需求的计算机硬件（这时需要慎重选择CPU主频、内存容量、硬盘容量等技术参数），然后在该硬件上安装操作系统，配置运行环境，最后才能够运行用户希望的程序或软件。而程序或软件的运行，几乎是独占购置的全部计算资源。在这种情形下，人们的计算建立在真实计算机硬件基础之上。
虚拟计算技术则强调为需要运行的程序或软件营造它所需要的执行环境。在采用了虚拟计算技术后，程序或软件的运行不一定独享底层的物理计算资源，对它来说，它只是运行在一个与上面论述的“真实计算”完全相同的执行环境（具有相同的CPU主频、内存和硬盘）中，而其底层的硬件可能与之前所购置的计算机完全不同。
虚拟化的概念在现代操作系统的设计与实现中已有所体现。例如，32位操作系统的虚拟内存技术，采用内存页面与外存（主要是硬盘）间换入换出的办法，为系统的每个执行实体（进程）虚拟出4GB内存空间（尽管计算机实际物理内存远远小于4GB）。……
