[00984910]虚拟机运行支撑关键技术与应用

虚拟化技术是计算系统的基础性技术，基于虚拟化技术创建的虚拟机实现了资源的高效集中化与时空复用，极大地提高了资源的利用率，降低了系统维护管理费用，但也带来了效能、可用、可信等一系列新问题。以VMware为代表的企业已经掌握虚拟机高效能运行技术，但中国在这方面处于较大的技术劣势，高可信和高可用仍是世界性的难题。虚拟化的效能、可信以及系统可用性等构成了虚拟初运行支撑的关键技术，中国对这类技术的缺失，严重制约了发展自主可控信息产业的基中国策。该项目针对国家发展自主可控信息产业的战略需求，在973、863、自然基金等项目的支持下，从虚拟机运行的效能优化、虚拟机崩溃后的快速恢复、虚拟机主动迁移、操作系统与应用程序的在线更新、极小可信基构建等虚拟机运行支撑关键技术切入，产学研协作进行了系统深入的研究，取得了3个方面的技术创新成果：1.高效能虚拟机优化技术：优化了基于单根I/O虚拟化（SR-IOV)的网络虚拟化技术，获得接近于原生系统的处理能力（10Gb网络端口虚拟化后的吞吐量可达9.48Gb)；软硬件协同优化、混合虚拟化等方法降低CPU虚拟化开销，性能提升16%以上；自适应动态分布式缓存方法，平均I/O效率提升2-3倍以上。虚拟化数据中心整体节能20%-35%。2.高可用性虚拟机技术：基于硬件状态预判的虚拟机主动迁移方法避免了物理机宕机引起的服务不可用；并行化恢复方法缩短了80%的虚拟机崩溃后恢复时间；基于松散一致模型的动态更新方法，解决了操作系统和多线程应用不能在线更新的技术难题。研制系统的可用性从99.9%提高到99.99%。3.高可信虚拟机构建方法：提出了基于嵌套虚拟化技术的可信基构建方法，可信基从数十万行代码减少至数千行，解决了传统虚拟机管理软件可信基庞大、可信基构建困难的难题。提出了基于现有硬件特性的安全监控和基于高权限虚拟机的数据隔离方法，为构建可信虚拟平台提供了新的技术。项目成果显著提升了中国虚拟化产品的水平，“…整体达到世界先进水平，其中单根I/O虚拟化、动态更新和崩溃并行化恢复等技术处于国际领先水平”。采用SR-I0V优化技术的服务器出货超过100万台。项目成果支撑了运营商、互联网企业、政府部门、大型云计算中心等30余家大型单位的关键业务系统，在600余家数据中心部署应用，在中国电信业务云化升级中起到不可替代的作用。项目研制了具有自主知识产权的世界级优秀产品（Vmmark等公认的虚拟化指标位居世界第一，系统可用性达到99.99%),为中国发展自主可控的信息产业做出了重要贡献。近3年新增销售25.69亿，新增利润4.15亿，新增税收2.16亿，取得了突出的经济和社会效益。获得国家发明专利授权18项、登记软件版权10套，发表论文68篇，SR-IOV优化技术被著名虚拟化开源软件Xen采纳，NGN-SIDE架构(ITU-T Y.2025)被批 准为国际标准。