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容器技术在国产操作系统环境中软件部署研究

容器技术在国产操作系统环境中软件部署研究

作者：徐棚石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着网络信息安全事件的发生和核心技术受到国外的制约,中国大力发展基础软件尤其是操作系统软件。国产Linux操作系统起步晚,应用层软件资源匮乏,软件生态不完善。Linux平台下开源软件资源丰富,但开源软件在软件部署过程中存在软件依赖... 详细信息

随着网络信息安全事件的发生和核心技术受到国外的制约,中国大力发展基础软件尤其是操作系统软件。国产Linux操作系统起步晚,应用层软件资源匮乏,软件生态不完善。Linux平台下开源软件资源丰富,但开源软件在软件部署过程中存在软件依赖问题。国产操作系统环境中使用软件包管理系统部署软件,该软件部署方式能够自动处理操作系统官方应用软件的依赖问题,而对处理第三方发布的开源软件依赖问题存在严重不足之处。论文根据容器技术和X11（X-Window）设计软件部署方案,解决第三方发布的开源软件在国产操作系统环境中软件部署问题。该方案帮助国产操作系统安装部署开源软件,增加国产操作系统应用层软件,完善以国产操作系统为核心的软件生态。论文的主要研究工作和创新点如下:（1）研究开源软件发展及开发模式,分析软件依赖关系的来源。深入分析国产操作系统应用层软件的来源、软件包格式和软件包之间的依赖关系。研究软件包管理系统解决软件依赖的方式和其他几种软件部署方式,并指明不足之处。（2）设计软件部署方案,软件部署方案主要涉及的技术有容器技术和Linux系统的图形界面显示技术X11。Docker容器技术部署软件,利用Docker镜像封装开源软件及其相关依赖软件使软件在容器中运行,从而解决软件部署过程中的软件依赖问题。X11提供图形界面显示服务,Docker镜像创建容器时配置容器与主机共享X11,容器内运行的软件通过X11在主机屏幕上显示图形界面。（3）设计图形界面镜像管理客户端,管理封装开源软件的镜像。Shell命令管理镜像操作过程复杂,所以使用Py Qt设计并实现图形界面镜像管理客户端,客户端包含软件安装、卸载等常用功能方便用户操作。最后论文中的软件部署方案在国产操作系统环境中进行相关实验和测试,实验结果证明在国产操作系统中使用该软件部署方案是可行的。

关键词：国产操作系统开源软件软件部署软件依赖容器技术

CON-MVX:一种基于容器技术的多变体执行系统

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信息安全学报 2024年第2期9卷 47-58页

作者：刘子敬张铮席睿成朱鹏喆邬江兴数字工程与先进计算国家重点实验室郑州450001 国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450002

多变体执行是一种网络安全防御技术,其利用软件多样性生成等价异构的执行体,将程序输入分发至多个执行体并行执行,通过监控和比较执行体的状态来达到攻击检测的目的。相较于传统的补丁式被动防御技术,多变体执行不依赖于具体的攻击威胁... 详细信息

多变体执行是一种网络安全防御技术,其利用软件多样性生成等价异构的执行体,将程序输入分发至多个执行体并行执行,通过监控和比较执行体的状态来达到攻击检测的目的。相较于传统的补丁式被动防御技术,多变体执行不依赖于具体的攻击威胁特征进行分析,而是通过构建系统的内生安全能力来对大多数已知、甚至未知的漏洞做出有效防御。近年来,多变体执行技术在不断改进和完善,但是误报问题是制约其发展的主要因素。本文针对多变体执行产生误报的原因进行了详细分析,并在此基础上提出利用容器技术实现多变体执行系统在解决误报问题上的优势。为提升多变体执行技术的可用性,本文设计并实现了一种基于容器技术的多变体执行系统CON-MVX,有效解决传统多变体执行系统的误报问题。CON-MVX利用多个经过运行时随机化技术构建的异构容器作为执行体,使用可重构的模块化组件和独立的容器管理工具对容器执行体进行编排管理,建立进程间监控器CGMon,在内核层级实现对多个执行体的输入同步和输出裁决。同时,为满足与客户端良好交互性,建立中继端口策略,保证系统运行状态的正常反馈。实验结果表明, CON-MVX在保证安全能力的前提下,能有效降低多变体执行系统的误报率,在双冗余度执行条件下使用SPEC CPU 2006测试集测试时,系统带来的平均额外性能损耗不超过15%。

关键词：多变体执行容器技术软件漏洞安全能力

采用容器技术的多Android系统的研究与实现

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小型微型计算机系统 2016年第7期37卷 1422-1427页

作者：杨霞孙超群电子科技大学信息与软件工程学院成都610054

为增强Android操作系统的安全性和功能可定制性,在分析当前的虚拟化技术后,提出一种基于容器技术的方法使多个Android系统同时运行在一个设备上.首先,通过采用容器技术和虚拟化技术在Linux内核中生成多个相互隔离的运行空间,为了在每个... 详细信息

为增强Android操作系统的安全性和功能可定制性,在分析当前的虚拟化技术后,提出一种基于容器技术的方法使多个Android系统同时运行在一个设备上.首先,通过采用容器技术和虚拟化技术在Linux内核中生成多个相互隔离的运行空间,为了在每个空间中独立地运行一个Android子系统,实现了显示设备、Binder驱动、GPU的虚拟化.然后,研究并实现了Android子系统之间的切换技术.最后,通过实验原型和测试数据验证了所提方法的可行性.由于各容器之间相互隔离、互不影响,很好的保护了用户数据的隐私.此外,即使某一个Android子系统出现运行故障或者被恶意攻击,其它子系统照样可以正常运行,从而提高了整个系统的安全性.同时,各子系统的应用和功能可以根据不同的应用场景特别定制,可满足用户的个性化需求.

关键词： Android操作系统空间隔离安全性容器技术虚拟化技术

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基于容器技术的PaaS云平台方案

电信科学 2017年第4期33卷 177-182页

作者：齐磊张海峰张天骁祝好陈旭中国移动通信集团设计院有限公司北京100080

随着互联网业务发展及IaaS云资源池技术的成熟,IT支撑系统也在尝试PaaS云的建设及应用。分析了IT系统如何考虑技术演进,搭建PaaS云平台架构,实现系统资源的统一管理、监控、共享和调度,实现应用的统一部署和多数据中心的高可应用性。

关键词：平台即服务容器技术 Docker Kubernetes

基于容器技术的建筑机器人任务云平台设计与实现

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基于容器技术的建筑机器人任务云平台设计与实现

作者：朱逢浩天津理工大学

学位级别：硕士

随着网络信息技术的发展,云计算已然融入到我们生活的各个方面,与此同时建筑行业也越来越重视现代化信息技术的引入与结合。现代建筑机器人相关项目的开发与部署过程中依旧存在开发协同效率低、部署速度慢等缺点,因此,鉴于信息技术发展... 详细信息

随着网络信息技术的发展,云计算已然融入到我们生活的各个方面,与此同时建筑行业也越来越重视现代化信息技术的引入与结合。现代建筑机器人相关项目的开发与部署过程中依旧存在开发协同效率低、部署速度慢等缺点,因此,鉴于信息技术发展的导向与任务高效开发及部署的需求,将建筑机器人任务开发及部署模块与云计算技术结合是有必要的。但是传统的云计算具有部署周期长、开发效率低等问题,难以满足当前的业务需求,为解决此问题提出将轻量级的容器技术结合建筑机器人任务模块的思想,保证任务开发与部署的高效性,从实际应用出发构建建筑机器人任务云平台实现开发环境自动化构建、任务模块自动化部署、数据监控与共享等功能,在保证建筑机器人任务模块高效性协同开发的同时,实现其快速部署至客户端,用以客户浏览观看。本文主要实现了基于容器技术的建筑机器人任务云平台系统的开发,具体工作如下:(1)首先以传统的建筑机器人任务开发与部署模式背景为依据,针对建筑机器人任务云平台进行需求分析及开发流程设计,其次根据基本需求完成云平台的功能性分析,最终实现云平台整体架构的搭建以及建筑机器人任务模块的开发。(2)为提高任务开发及部署效率,设计并实现融合Kubernetes的建筑机器人任务云平台系统。云平台支持数据监控与数据共享、任务容器的自动伸缩、任务模块开发环境的自动化构建与自动化部署等功能,其中开发环境自动化构建与任务自动化部署模块实现了建筑机器人任务模块开发、部署、演示于一体化,简化了开发与部署的流程,使得任务管理的效率得到显著提高。(3)为保证建筑机器人施工运维的高效性以及为后续验证云平台系统稳定性及实用性奠定基础,设计并开发基于BIM+GIS的任务模块。利用Revit、Context Capture软件建立BIM三维模型和GIS施工地理环境模型,采用DP Modeler与Photoshop联动实现GIS模型精修,通过3Ds MAX软件对模型进行材质转换以及模型融合,并将其导入Unity 3D平台。以导入的建筑机器人施工现场模型即BIM+GIS模型为基础,利用Unity 3D结合Oculus Quest2 VR设备实现Unity 3D平台漫游和虚拟现实漫游,应用UGUI技术实现虚拟漫游的交互操作,同时将导航网格地图代替传统的栅格地图应用于A寻路算法规划施工路线,保证建筑机器人施工的高效性。(4)最终结合任务模块完成云平台各功能模块的测试,结果表明本文设计的云平台在保证稳定运行的同时可以满足任务开发、部署的基本需求。

关键词：云平台容器技术 Kubernetes 建筑机器人任务模块

基于容器技术的移动端个人服务发布与运行环境

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基于容器技术的移动端个人服务发布与运行环境

作者：姜庆彬哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着我国科技的迅速发展和生活水平的不断提高,人与人之间的交互更加密切和频繁,在各种社交场合中经常出现机会式社交这种在短时间内需要迅速的了解其他人的个人信息的场景,双方仅存在短暂交集,之后便不需要了解彼此,甚至可能再也不见... 详细信息

随着我国科技的迅速发展和生活水平的不断提高,人与人之间的交互更加密切和频繁,在各种社交场合中经常出现机会式社交这种在短时间内需要迅速的了解其他人的个人信息的场景,双方仅存在短暂交集,之后便不需要了解彼此,甚至可能再也不见。为了解决这类用户的需求,结合大服务的背景,本文进行了移动端个人服务发布与运行环境的课题研究,首先进行了移动端容器环境的研究,包括移动端服务运行方式的设计和个人服务用户间通信方式的设计,其次为了允许移动端服务用户可以不断使用新服务,进行了开放第三方服务市场的设计,允许第三方开发者开发个人服务并上传至服务市场,以及多服务用户的交互设计。本文结合这几点主要研究内容,基于容器技术,从系统开发层面提供了了机会式社交需求的解决方法。整个系统使用了完整的系统开发流程,包括系统需求分析、系统设计、系统实现和系统测试。系统需求分析首先进行了系统拓扑,将整个系统分成移动端个人服务系统、第三方个人服务市场系统、云端服务管理系统三个子系统,从移动端服务用户和第三方开发者的角度进行了系统业务需求的分析,之后统计了系统功能需求表并进行了非功能需求分析,最后对个人服务场景进行分析,根据服务发布者与使用者的数量和信息发送方向分为四种个人服务场景。系统设计中,将整体系统分为服务镜像管理、服务管理、数据统计、本地服务管理和本地镜像管理五个子模块,并从系统层次和系统技术架构的角度进行了详细的设计说明,之后进行了系统业务设计,首先分析了整体业务流程,然后将其拆分成几个主要业务进行说明,最后对两个子系统中使用的主要类模型进行了设计并结合上述内容进行了系统数据库设计。系统实现中,进行了服务镜像加载技术与服务消息响应算法的详细说明,并结合了算法流程图、类图和示例代码,之后对三个子系统之间的主要业务实现以及个人服务的实现进行了详细说明,绘制了时序图并展示了运行结果。系统测试步骤中,使用了黑盒测试和非功能测试的方法对整个系统进行详细的测试分析,并根据非功能测试结果进行了系统性能分析。最终整个系统开发完毕,可以满足机会式社交下个人服务的使用需求。

关键词：个人服务机会式社交容器技术系统设计

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基于容器技术的云计算资源合理调度方法研究

现代电子技术 2017年第22期40卷 33-35页

作者：邵海军北华大学师范分院吉林吉林132013

传统基于Hypervisor模型的云计算资源调度方法存在长时间得不到调度,调度性能低的问题。针对该问题,设计基于容器技术的云计算资源合理调度方法,设计了调度系统的架构以及调度流程。详细说明了虚拟机迁移时间判断流程以及被迁移虚拟机... 详细信息

传统基于Hypervisor模型的云计算资源调度方法存在长时间得不到调度,调度性能低的问题。针对该问题,设计基于容器技术的云计算资源合理调度方法,设计了调度系统的架构以及调度流程。详细说明了虚拟机迁移时间判断流程以及被迁移虚拟机选择流程。采用Migrate方法完成虚拟机的迁移,资源统计过程通过调用Libvirt的接口实现通信,并通过近似的方式运算虚拟机CPU使用率,降低了云计算资源调度时的数据中心能耗。经过测试表明,所提方法稳定性高,总体性能优,达到了预期目标。

关键词：容器技术云计算资源调度 CPU使用率

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基于容器技术的科教云平台的设计与实现

基于容器技术的科教云平台的设计与实现

作者：姚益阳华中科技大学

学位级别：硕士

云计算的发展为各行各业提供了弹性的、高可用的云服务,Docker容器技术的出现为云服务的发布和部署提供了更加灵活的方式,使云更加稳定可靠。相较于传统实验室IT架构设施,引入基于容器技术的云平台能提供更高效的资源利用和更安全的数... 详细信息

云计算的发展为各行各业提供了弹性的、高可用的云服务,Docker容器技术的出现为云服务的发布和部署提供了更加灵活的方式,使云更加稳定可靠。相较于传统实验室IT架构设施,引入基于容器技术的云平台能提供更高效的资源利用和更安全的数据管理。以云计算为理论基础,探索了Kubernetes容器管理技术、OpenStack云计算服务以及Ceph分布式存储系统的技术架构,分析了在云上进行科教管理所面临的业务需求和性能需求,并对主要功能模块进行了用例分析,完成了系统的整体设计和数据库设计,提出了一套能为科研教学提供稳定服务的云平台解决方案,底层架构平台利用Docker技术将OpenStack各服务组件封装到容器镜像中,快速部署并构建了一套高可靠的云服务,并将Ceph分布式存储服务与OpenStack服务进行集成,作为OpenStack云平台的存储后端,为数据提供稳定可靠的冗余备份和强一致性的数据安全,最后以Kubernetes容器集群为基础,对运行中的容器进行高效的监控和弹性管理,为应用层提供高可用的资源服务。应用层基于Django框架,通过调用底层架构平台对外提供的服务接口,主要实现了用户管理、虚拟资源管理以及团队管理等三大功能模块,最终实现了一个能为用户弹性分配资源并且满足科研和教学的容器化云平台。基于容器技术的科教云平台将云计算和容器相关技术融入实验室科研和团队合作的场景中,提供了大规模高可靠、弹性可扩展的计算能力以及数据安全存储和管理能力。通过对系统核心功能的测试,平台能够对外提供稳定的服务,符合预期的设计目标。

关键词：科教云 Kubernertes技术容器技术云计算 Ceph技术

基于LXC容器技术的网络机顶盒双系统研究和设计

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基于LXC容器技术的网络机顶盒双系统研究和设计

作者：贾志文广东工业大学

学位级别：硕士

随着高清电视和互联网的快速发展,人们对家庭娱乐的要求也越来越高,网络机顶盒应声成为了居家生活电器中重要的一员。巨大的消费市场同时也吸引了国内外各大设备开发厂商。随着市场上出现的网络机顶盒层出不穷,搭载各式各样操作系统的... 详细信息

随着高清电视和互联网的快速发展,人们对家庭娱乐的要求也越来越高,网络机顶盒应声成为了居家生活电器中重要的一员。巨大的消费市场同时也吸引了国内外各大设备开发厂商。随着市场上出现的网络机顶盒层出不穷,搭载各式各样操作系统的网络机顶盒也是让人眼花缭乱。由于系统开放性的优势,Android操作系统占据了主流的市场,丰富的应用软件也满足了不同人群对软件的需求。另外,还有一部分厂商看重了Linux操作系统的轻巧化,以及Linux内核可以自由定制适应不同场合的特性。然而主流网络机顶盒一般是单一操作系统,为了兼容这两种操作系统,方便人们适应不同的使用环境,本文引入了虚拟化技术,通过Linux容器技术设计了一种双系统网络机顶盒。本文主要研究内容如下:(1)本文首先介绍了虚拟化技术的发展过程,阐述了其中出现的各种类型的虚拟化技术以及解决的一些问题。然后列出了如今市面上出现的与Linux相关的虚拟化技术,分析了不同技术之间的特点与框架。接着介绍采用这些技术的虚拟化项目,重点分析不同项目之间的差异性。(2)根据本文的需求,通过对不同技术和项目的对比之后,分析了嵌入式设备选择LXC的必要性,引出了本文所采用的容器技术LXC。接着详细介绍了LXC容器技术,剖析了容器技术中的两大核心技术:Cgroup系统和Namespace机制。(3)通过对核心数据结构的分析,给出了Cgroup中各数据结构之间关系的框架图;详细讲解了通过实现Cgroup文件系统为用户提供管理Cgroup的工具;重点分析了Cgroup系统中各子系统的实现过程和基本原理,其中包括CPU、DEVICES、内存和CPUSET子系统。(4)通过对数据结构的分析,简单阐述命名空间工作原理和作用;通过介绍clone函数和使用方法,分析了如何创建一个简易的命名空间实例;借助实例代码重点分析了六种命名空间的实现方法,分析命名空间如何对资源进行管理。基于以上对容器技术的研究成果,本文给出了应用容器技术的双系统解决方案。在方案中,通过在SD卡上搭建管理容器的宿主系统环境,并安装LXC工具。在此基础环境中,通过配置容器中的文件系统、设备、网络等关键资源,构建了运行Android和Linux容器的环境。最后通过对运行结果的分析,实现了操作系统级虚拟化,达到了本文对双系统要求的目的。

关键词：虚拟化容器技术 LXC Cgroup系统命名空间