虛擬計算環(huán)境的運行時資源監(jiān)控與內(nèi)存泄漏檢測技術

第1章  緒論 1
1.1  虛擬計算環(huán)境 1
1.2  虛擬計算環(huán)境的可靠性 2
1.3  資源監(jiān)控與動態(tài)調(diào)整 3
1.4  內(nèi)存泄漏檢測 5
1.5  小結 6
第2章  虛擬計算環(huán)境可靠性的相關研究 7
2.1  內(nèi)存泄漏國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
2.1.1  與內(nèi)存泄漏靜態(tài)檢測相關的研究工作 7
2.1.2  與內(nèi)存泄漏動態(tài)檢測相關的研究工作 8
2.1.3  存在的問題 11
2.2  虛擬計算環(huán)境內(nèi)存泄漏檢測技術的相關研究 12
2.2.1  概述 12
2.2.2  虛擬機性能信息的獲取 13
2.2.3  虛擬機內(nèi)存管理 13
2.2.4  基于虛擬環(huán)境的程序調(diào)試 15
2.2.5  基于虛擬計算環(huán)境的入侵檢測 15
2.2.6  虛擬計算環(huán)境下存在的語義障礙 16
2.3  國內(nèi)外典型的資源監(jiān)測與資源調(diào)整工具 17
2.3.1  國內(nèi)外相關研究 17
2.3.2  代表性資源監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn) 19
2.4  小結 21
第3章  虛擬計算環(huán)境及內(nèi)存泄漏檢測基礎 23
3.1  虛擬計算環(huán)境基礎 23
3.1.1  概述 23
3.1.2  CPU虛擬化 24
3.1.3  內(nèi)存虛擬化 25
3.1.4  輸入/輸出設備虛擬化 28
3.1.5  Xen的CPU虛擬化模型 29
3.1.6  Xen虛擬計算框架 32
3.1.7  虛擬計算環(huán)境下不同抽象級別間的語義障礙 36
3.2  內(nèi)存泄漏檢測技術基礎 40
3.2.1  動態(tài)內(nèi)存管理 40
3.2.2  動態(tài)代碼執(zhí)行分析 42
3.2.3  目標進程的控制方法 46
3.3  小結 49
第4章  多目標監(jiān)測的通信進程管理 51
4.1  沖突問題描述 51
4.2  CSP理論 51
4.3  基于CSP的分布式內(nèi)存泄漏檢測分析系統(tǒng)模型 51
4.4  模型的正確性證明 53
4.5  小結 55
第5章  基于自省機制的運行時內(nèi)存泄漏檢測機制 57
5.1  虛擬計算環(huán)境中的監(jiān)控機制與自省機制 57
5.2  基于自省機制的運行時內(nèi)存泄漏檢測模型 58
5.2.1  基于自省機制檢測的流模型 59
5.2.2  內(nèi)存泄漏判定基礎 62
5.3  內(nèi)存泄漏確認規(guī)則 64
5.3.1  實現(xiàn)內(nèi)存對象分組 64
5.3.2  檢測潛在的內(nèi)存泄漏 65
5.3.3  內(nèi)存泄漏的確認規(guī)則 66
5.4  虛擬計算環(huán)境內(nèi)存泄漏檢測機制的實現(xiàn)基礎 66
5.5  VMLD中4個基礎模塊的職責 68
5.5.1  內(nèi)部緩沖區(qū)維護模塊（Maintain Buffer） 68
5.5.2  控制模塊（Controller） 70
5.5.3  攔截模塊（Interceptor） 70
5.5.4  監(jiān)視模塊（Monitor） 71
5.6  實驗及結果分析 72
5.6.1  有效性實驗分析 73
5.6.2  性能實驗分析 74
5.7  小結 75
第6章  虛擬計算環(huán)境資源監(jiān)控系統(tǒng)框架 77
6.1  設計思路 77
6.2  系統(tǒng)部署結構 78
6.3  XResMonitor系統(tǒng)功能模塊 79
6.3.1  資源信息監(jiān)測模塊 79
6.3.2  資源調(diào)整模塊 80
6.4  XResMonitor模塊工作流程 82
6.4.1  資源信息監(jiān)測流程 82
6.4.2  資源調(diào)整流程 83
6.5  XResMonitor系統(tǒng)特色 84
6.6  小結 85
第7章  虛擬計算環(huán)境資源監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵技術 87
7.1  虛擬機資源信息收集策略 87
7.1.1  Xen虛擬機的信息收集策略 87
7.1.2  XResMonitor系統(tǒng)的信息收集策略 88
7.2  資源實時監(jiān)測 89
7.2.1  內(nèi)存資源實時監(jiān)測 90
7.2.2  CPU資源實時監(jiān)測 95
7.3  資源調(diào)整策略 97
7.3.1  內(nèi)存資源調(diào)整策略 97
7.3.2  VCPU資源調(diào)整 107
7.4  XResMonitor監(jiān)測系統(tǒng)的原型實現(xiàn) 111
7.4.1  原型系統(tǒng)的實現(xiàn)環(huán)境 111
7.4.2  功能實現(xiàn)評估 112
7.4.3  原型系統(tǒng)的性能評估 116
7.5  小結 117
第8章  基于Xen的內(nèi)存泄漏檢測分析系統(tǒng)MLDA模塊級關鍵技術 119
8.1  MLDA系統(tǒng)框架描述 119
8.1.1  控制模塊 119
8.1.2  侵入模塊 124
8.1.3  攔截模塊 125
8.1.4  監(jiān)視模塊 129
8.1.5  內(nèi)核支持模塊 131
8.1.6  數(shù)據(jù)處理與存儲模塊 135
8.1.7  分析模塊 140
8.1.8  用戶交互模塊 141
8.1.9  模塊協(xié)作 148
8.2  控制模塊和監(jiān)視模塊實現(xiàn)的關鍵技術 149
8.2.1  Windows下動態(tài)鏈接庫注入技術 150
8.2.2  Linux下動態(tài)鏈接庫注入技術 153
8.3  攔截模塊和監(jiān)視模塊實現(xiàn)的關鍵技術 156
8.3.1  代碼內(nèi)存保護解除的實現(xiàn) 156
8.3.2  代碼復制的實現(xiàn) 157
8.3.3  運行流程重定向代碼的生成 160
8.3.4  堆訪問情況的捕捉 162
8.4  監(jiān)視模塊和內(nèi)核代碼交互實現(xiàn)的關鍵技術 166
8.5  內(nèi)核代碼訪問內(nèi)存頁表的實現(xiàn) 168
8.6  數(shù)據(jù)收集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊交互的實現(xiàn) 171
8.7  數(shù)據(jù)處理過程 178
8.8  小結 179
第9章  MLDA的系統(tǒng)級技術實現(xiàn) 181
9.1  系統(tǒng)部署 181
9.1.1  Xen內(nèi)核修改部分 181
9.1.2  監(jiān)視端的安裝 182
9.1.3  Windows下的安裝 182
9.1.4  Linux下的安裝 182
9.2  MLDA系統(tǒng)結構 184
9.3  MLDA系統(tǒng)的基礎功能 184
9.3.1  動態(tài)鏈接庫注入 184
9.3.2  超級調(diào)用 185
9.3.3  域間通信 185
9.3.4  進程堆內(nèi)存地址空間頁表訪問 186
9.3.5  內(nèi)存操作行為的捕捉 187
9.4  MLDA內(nèi)存泄漏檢測 188
9.5  MLDA內(nèi)存泄漏預測 191
9.6  小結 193
第10章  GDI內(nèi)存泄漏檢測 195
10.1  概述 195
10.2  GDI攔截模塊 195
10.2.1  注入DLL模塊 196
10.2.2  修改函數(shù)導入表和模塊導出表的地址 196
10.3  GDI監(jiān)控模塊 197
10.3.1  監(jiān)控數(shù)據(jù)的組織 197
10.3.2  監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集過程及存儲策略 197
10.4  GDI分析模塊 198
10.5  GDI可視化模塊 198
10.5.1  顯示GDI內(nèi)存泄漏嫌疑和故障信息 199
10.5.2  生成監(jiān)測報告 200
第11章  結束語 205
11.1  總結 205
11.2  未來工作 207
附錄A  基于Xen的內(nèi)存泄漏檢測技術的部分源代碼 209
參考文獻 237