格件支撑环境的性能增强技术研究

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1、博士学位论文格件支撑环境的性能增强技术研究作者姓名毛莉学科专业计算机应用技术指导教师齐德昱教授所在学院计算机科学与工程学院论文提交日期2016年5月6日ResearchesonPerformanceEnhancementofGridjackSurpportingEnvironmentADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：MaoLiSupervisor：Prof.QiDeyuSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,Ch

2、ina华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外己经发衷，本论文不包含任何其他个人或集体或撰写的成果作品。对本文的研巧确方式究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：；＾ｇ日期／＞毛：１〇（日＾！年３月＾学位论文版权使用授权书，日Ｐ本学位论文作者完全了解学校有关保留；研兜化化校、使用学位论文的规定工大学；攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理。学校有权保存炸向凹

3、凉軒关部（口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅除在保密期内的保密论义内容、外，可允许采用影印缩印戍巧它乂制）；学校可公布学位论文的全部或部分■手段保存、化：编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论义的内巧扣攸。－本学位论文属ｒ：年解密后适用本授权书。□保密，在‘巧掌化议的中化測党＾不保密同意在校园网上发布，供校内师化和与学較ｆｊ：Ｎ巧，也化全义出版脚编入’中国学术期刊ｔＮＫｌ《中ｉ词化将本人学位论文提交（光盎版）化子妃＇癖学位论文的全部或部分内。识资源总库》，传播＂’（请在Ｗ上相应方框内打心）

4、ｆ＾？．９？ｇ日期：从／：Ｉ義作者签名ｆ巧期．．１９教师签名指导＾话电子邮箱：联系电作者：联邮编）系地址（含摘要计算机体系结构是控制计算机系统复杂性、支持系统开发和复用的有效手段，自提出以来日益受到研究者和实践者的关注。格件计算模型是一种新型计算机系统体系结构及对应的软、硬件开发方法。格件课题组在此基础上设计的格件支撑环境屏蔽了经典程序设计和系统开发的细节，利用融合器抽象具体的实体功能，实现了多粒度、多模式融合器的共存和融合器间基于组合的松散耦合，提供系统级、可高效复用的软、硬件构造服务。利用云计算和大数据在信息通

5、信技术领域的融合给格件支撑环境服务性能提升带来的机遇，研究格件系统性能进一步增强的方法，进而拓展其应用领域，对以体系结构为中心的系统开发研究具有重要的理论和现实意义。本文以格件支撑环境性能增强为主题，重点针对体系结构的动态形式化描述、系统的安全性和可用性三个方面，分别以形式化方法和仿真模拟为手段，深入研究了可视分层形式化方法描述体系结构，以帮助设计者优化和验证系统；提出了基于信息流调控的动态多级安全模型及安全访问控制解决方案，以提高系统的安全性；在增强系统可用性方面，利用一种基于多维模型的网络性能动态评价方法使系统感知外部网络环境；设计了自适应的服

6、务节点负载预测方法和动态云资源调度应用架构，以实现格件资源的按需分配；采用一种基于资源等价优化能耗高效的云资源分配算法，优化了格件虚拟机资源的部署效率。本文的主要研究工作和创新点概括如下：（1）针对格件支撑环境的体系结构动态形式化描述问题，提出了一种可视分层形式化描述方法：以态射和函子为基础，利用有限状态机模型嵌入到离散事件系统中，来描述网络节点，通过将局部模型和态射组合在一起，依照满足一致性条件的变换规则组合系统，形成了图形化的复合抽象结构；利用层次图来描述网络拓扑结构的分层特性，经层次图双外推变换描述网络拓扑结构的迁移，降低了拓扑变换计算的复杂

7、性。该方法利用精确的数学模型描述格件支撑环境的分布与并发特性，既能满足用户可视化的需求，又易于利用现有工具进行可视化的语言规约，进而验证模型各层次接口设计的一致性，修正不合理成分，提高系统的可靠性和开发的效率，为分布式系统开发提供了新的设计框架和可视化模拟方法。（2）针对格件撑环境系统安全性问题，从动态角度提出了一种基于信息流调控的机密性和完整性有机结合的多级安全模型：引入动态的实体安全标识方法，在假设主、客体的机密性和完整性标识是互相独立的前提下，根据客体的安全标识和主体的访问历I史，通过安全转换规则动态调整主体的安全标识，提高了模型实际应用的兼

8、容性；对该模型进行了基于信息流的形式化描述，并利用无干扰理论证明模型规则在实施过程中符合安全性要求，实现了对信息隐蔽通道的