基于分区的资源约束机制研究与实现

基于分区的资源约束机制研究与实现

论文摘要

服务器分区技术是当前服务器整合的研究热点之一。分区可以在四种级别上实现,即物理分区、逻辑分区、软件分区及操作系统级分区。操作系统级分区在操作系统内核中实现,它通过虚拟化操作系统的应用程序执行环境而不是物理硬件达到分区功能,我们称这种技术为内核分区技术。 在一个由内核分区技术支持的多分区服务器中,系统资源由所有分区共享。如果缺少针对分区的资源控制能力,一旦某分区遭受攻击或入侵,它很可能会垄断全部的系统资源,从而导致系统受到拒绝服务攻击。现代操作系统大都提供了一些机制以限制系统资源的使用,如进程rlimit和磁盘配额。然而,这些机制并不适用于对分区进行资源约束。针对此问题,本文提出了基于分区的资源约束机制,该机制可以在分区粒度上控制系统资源的使用,从而增强服务器系统的安全性与可用性,而且它在一定程度上还可以优化系统资源的使用,提高服务器系统的服务级别。 本文详细讨论了该约束机制的特点、作用以及实现中的关键因素,给出了一个逻辑框架,并在Kylin服务器操作系统中实现了基于Kylin分区的资源约束机制KPRC(Kylin Partition-based Resource Constraint)。KPRC增强了系统管理员对Kylin分区的管理能力,强化了Kylin分区的安全性。对KPRC的测试结果显示,该机制可以有效地约束分区对系统资源的使用,从而增强了系统抵御资源耗尽型拒绝服务攻击的能力,且其性能开销合理。 本文的主要研究成果如下: ●提出了基于分区的资源约束机制,该机制能够以分区为对象进行资源控制; ●设计了通用的基于分区的资源约束逻辑框架,该框架易于实现且具有良好的可扩展性; ●设计并实现了基于Kylin分区技术的资源约束机制KPRC,其中包括了五种系统资源的约束能力,即处理器、虚地址空间、文件数量、磁盘空间和进程数量;

论文目录

  • 图目录
  • 表目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • §1.1 课题研究背景
  • 1.1.1 服务器分区技术
  • 1.1.2 资源管理及约束机制
  • 1.1.3 Kylin服务器操作系统
  • §1.2 课题研究内容及意义
  • §1.3 本文主要工作
  • §1.4 本文结构
  • 第二章 相关研究工作
  • §2.1 服务器分区技术
  • 2.1.1 物理分区
  • 2.1.2 逻辑分区
  • 2.1.3 软件分区
  • 2.1.4 内核分区
  • §2.2 资源管理及约束机制
  • 2.2.1 Resource Container(资源容器)
  • 2.2.2 Solaris Resource Manager(SRM)
  • 2.2.3 Windows System Resource Manager(WSRM)
  • 2.2.4 Class-based Kernel Resource Management(CKRM)
  • 2.2.5 Resource Control Lists(RCLs)
  • 2.2.6 Software Performance Unit(SPU)
  • 2.2.7 Eclipse Reservation Domains
  • 2.2.8 其他资源管理机制
  • §2.3 本章小结
  • 第三章 基于分区的资源约束机制研究
  • §3.1 操作系统资源约束机制
  • 3.1.1 进程资源限制rlimit
  • 3.1.2 用户/组磁盘配额
  • 3.1.3 基于登录类别的用户资源限制
  • 3.1.4 PAM用户资源限制
  • 3.1.5 limit、ulimit、unlimit
  • §3.2 基于分区的资源约束机制
  • 3.2.1 基于分区资源约束机制的提出
  • 3.2.2 分区粒度的约束意义
  • 3.2.3 分区约束的关键因素
  • 3.2.4 可约束资源
  • 3.2.5 约束逻辑框架
  • §3.3 本章小结
  • 第四章 基于Kylin分区的资源约束机制KPRC的设计
  • §4.1 Kylin分区技术
  • 4.1.1 实现特点
  • 4.1.2 不足之处
  • 4.1.3 多IP地址支持扩展
  • §4.2 KPRC的设计
  • 4.2.1 KPRC约束框架
  • 4.2.2 KPRC约束内容
  • 4.2.3 KPRC约束方法
  • §4.3 本章小结
  • 第五章 基于Kylin分区的资源约束机制KPRC的实现
  • §5.1 KPRC关键数据结构
  • 5.1.1 修改的数据结构
  • 5.1.2 新增的数据结构
  • §5.2 KPRC实现细节
  • 5.2.1 处理器资源
  • 5.2.2 虚地址空间
  • 5.2.3 文件数量
  • 5.2.4 磁盘空间
  • 5.2.5 进程数量
  • 5.2.6 相关sysctls
  • §5.3 KPRC配置工具
  • conf'>5.3.1 kprcconf
  • kprcinfo'>5.3.2 getkprcinfo
  • 5.3.3 需要注意的问题
  • §5.4 KPRC测试与分析
  • 5.4.1 DoS攻击测试
  • 5.4.2 性能开销测试
  • §5.5 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • §6.1 本文工作总结
  • §6.2 未来工作展望
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的文章
  • 参考文献
  • 附录:KPRC主要函数
  • 相关论文文献

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