云環境下虛擬機安全監控技術研究與實現

黃飛龍 李炯峰 王一苗

（電科云（北京）科技有限公司 北京市 100041）

云計算背景下，使我國信息化技術擴大影響范圍，但是由于電子產品的種類、數量的持續增多，對虛擬機安全監控技術水平的提升產生一定的困擾，還需要相關部門與人員加大對虛擬機安全監控技術的研究力度，詳細分析與掌握虛擬機安全監控系統的組成結構，明確各結構的具體功能，再利用現代化科學技術對其的優化與創新，不斷擴大虛擬機安全監控功能，對各類信息數據的搜集、整理、儲存、分析等，提升整體工作效率與質量。而從虛擬機安全角度分析，依然會受到眾多因素的影響與威脅，無法確保虛擬機安全監控系統的穩定性與安全性。那么針對虛擬機安全監控的安全性，還需結合實際情況全面分析，制定完善的管理制度與安全措施，從而增強虛擬機監控系統的安全性與穩定性。

1 云計算技術分析

云計算，主要是通過與互聯網的融合應用，為各系統提供虛擬化的服務，選擇虛擬互動模式對各類信息數據的交流、傳遞、共享等，突出云計算的重要作用與價值。換一種說法，云計算是一種虛擬的計算機資源池，以此為重要基礎，為各種硬件提供重要資源，用戶只需要根據自身的要求對其進行簡單的操作，就可以通過互聯網獲取到相應的虛擬數據，提高信息數據資源利用率[1]。

而云計算所包括的關鍵技術主要包括三方面，分別是分布式計算技術、分布式存儲技術、云監測技術。

（1）分布式計算技術，是對某應用計算步驟的分解，更方便用戶對信息數據的理解，把一個整體劃分成若干個小體，使信息數據的計算更方便。而分布式計算技術最大的優勢，就是能夠節約計算時間，提高信息數據的計算效率。

（2）分布式存儲技術，是對各企業磁盤空間的科學整合，把一些比較分散的信息數據進行搜集、整理、分類、儲存等。該技術最大的優勢就是對分散信息數據的科學處理，并對數據類別的分別管理，確保信息數據的完整性，用戶對各類信息數據的獲取更方便、快捷。

（3）云監測技術，主要是以虛擬化云存儲平臺為基礎，對各用戶信息數據的集中或分布處理，是對用戶信息數據的隱私保護，確保各類信息數據應用的安全性。而與其他兩項技術不同的是，云監測技術的外部監控，需要應用到安全監控程序，可有效防止病毒、惡意軟件的破壞，增強系統的穩定性與安全性[2]。

2 云環境下虛擬機安全監控技術研究

針對虛擬機架構的分析，本著主要選擇KVM 為分析案。KVM是虛擬化技術開源產品之一，屬于開放源代碼虛擬機監視器，整體應用效率比較高，只需要單個計算機就可以對重點系統的操作。而KVM 虛擬化技術最大的特點，就是不需要高配置硬件，只是單憑多個物理主機就可以對各類信息數據進行遷移，既體現KVM 的虛擬特點，又確保整體的使用性能。相關人員對KVM 虛擬化技術的操作，虛擬機并未停止工作，但是其內存卻被不斷地復制，用戶對其的應用與操作，只需要在一個系統硬件上安全地操作，然后對其進行虛擬復制，就可以把相關信息數據遷移到多個虛擬機中。其中最具體特點的就是KVM 與Linux 的開源組合，全面提高信息數據資源利用率[3]。因此，KVM 虛擬化技術可利用服務器對各類信息數據的整合，提升虛擬裝置的應用效率。除此之外，KVM 虛擬化技術自身有較強的穩定性與安全性，無論是對信息數據的搜集、整理，還是輸入指令、對信息數據的儲存等，都可以快速的完成，提高信息數據資源利用率。

KVM 虛擬化技術的核心組件之一是VMM，主要是在服務器硬件啟動完成后，VMM 會啟動的同時Domain 不斷加載。大部分用戶對Domain 不太了解，Domain 在KVM 虛擬化技術中，主要負責與管理員進行對話，屬于一個接口，并與hypervisor 相互配合，完成用戶的應用需求。當KVM 虛擬化技術啟動完成后，需要對Domain0 特權工作組啟動，在整個虛擬化技術中，屬于首個虛擬工作組，主要的工作內容是對底層物理資源的調用，用戶會在系統內操作，系統會對相關信息數據的識別，而此時的特權工作組會對底層物理資源進行調用，與此同時，還會把相應的硬件驅動組件進行安裝，為PC 機訪問底層物理資源提供有利條件。

有特權工作組，系統中還包括非特權工作組，與特權工作組特點相比較，非特權工作組最大的特點就是對虛擬機內各類信息數據的傳遞，對用戶對信息數據資源操作、應用興趣的監控，嚴格控制用戶對信息數據應用的規范性[4]。但是，非特權工作組的缺點是，不能對底層物理資源訪問，如果系統根據用戶應用要求的識別，需要對底層物理資源進行訪問，系統還是會識別到相應的軟件中，對硬件設備進行訪問。

那么硬件虛擬工作組，對KVM 虛擬化技術硬件性能有巨大的影響，根據虛擬機系統實際運行情況分析，可根據具體要求，使系統內的代碼會在相關軟件的操作下進行整改，再與Hypervisor 虛擬機監控器共同配合，確保虛擬機內各項活動的規范性操作。

3 云環境下虛擬機安全監控技術實現

針對云環境下虛擬機安全監控技術實現的分析，我們主要從兩方面分析，一方面是前端組件，另一方面是后端組件。

那么前端組件，絕不就是Linux 開源系統，而是與Linux 開源系統相似，用戶對該系統的應用，能夠在虛擬技術的支持下，獲取到相關的信息數據。那么有的用戶因自身需求，需要對虛擬物理內存進行檢測或計算，由于部分用戶對Linux 開源系統、虛擬系統、虛擬技術等了解的比較片面，無任務Linux 開源系統無法對虛擬物理內存進行檢測或計算，其實，基于云計算條件下，虛擬技術完全實現此項工作。只需要把虛擬機中的內省技術應用到SMT 虛擬組裝中，就可以加強對網絡系統的保護，避免惡意軟件、病毒對系統的入侵。那么虛擬機安全監控會根據系統給出的檢測數據詳細分析，對虛擬機內核數據結構的讀取，可使虛擬機內的信息數據高度還原[5]。例如：對Linux 操作系統內核源碼的操作，就可以對計算機網絡中內核數據結構的語義進行讀取。但是，考慮到虛擬機自身的安全性，還需利用SMT 虛擬組裝技術，對其前端組件、后端組件進行分離處理，確保虛擬機安全監控中具備可移植系統。通過對SMT 虛擬組裝技術的綜合應用，可使系統高效率地獲取到眾多信息數據。從虛擬機安全監控系統的前端組件角度分析，其所包含的軟件比較多，無論是文件監測，還是模塊監測，甚至是進程監測等等，都有不同的工作內容，在系統中會根據系統所發出的指令進行操作，注重對各類信息數據的搜集、整理、分析、儲存等，重點是可對各類信息數據進行深度挖掘，使各類信息數據更好地發揮出自身的重要價值，提升虛擬機安全監控系統信息資源利用率。

而另一方面是后端組件，簡單的說，就是對虛擬機監控系統語義信息的解析，后端組件最大的優勢就是可以在斷網的情況下繼續對虛擬機內核信息數據的解析。而在有網的情況下，可以自動生成系統內核靜態庫，針對信息數據的類別不同，形成不同進程模塊訪問函數。后端組件實施是以前端組件工作為基礎前提，通過對信息數據的解析，再傳輸到前端組件中供其應用。

從后端組件構成的內核靜態庫角度分析，其所包括的內容呈現多樣化的特點，如：各種模塊、進程、信息數據內容等。而對內核靜態庫的應用，需要全面掌握其應用原理，主要是由鏈接庫文件所實現的，再借助信息數據共享庫，對相同代碼的重復使用，最后，把經過編制的新文件存儲在公共位置中，用戶可根據自身的需要，對不同信息數據的虛擬獲取，滿足每位用戶的應用需求，提高用戶應用滿意度。那么對內核靜態庫的創建，對相關工作人員提出更高的要求，對云計算技術、虛擬機安全監控系統原理等全面掌握，能夠對其綜合分析，制定出完善的建設方案。首先，要獲取到虛擬機內核源代碼，然后，對代碼的復制，儲存到kernel 文件中，再對Makefile 文件修改，并與kernel 目錄進行對比翻譯，最后，把完成的目標文件復制到前端組件中，從而完成對內核靜態庫的創建。

4 云環境下虛擬機安全監控系統的規劃

基于云環境背景下，對虛擬機的安全監控系統建設，所考慮的影響因素比較多，不僅要確保系統自身的功能性，而且還需要對各軟件、配件的安裝，需要考慮到虛擬機的實際應用情況，對其安全監控系統的重新規劃與部署，針對虛擬機所出現的安全問題、性能問題等詳細分析，并制定完善的管理制度與實施方案，全面落實到各項工作環節中。尤其是對虛擬機安全監控系統生命周期的初始規劃，不僅要考慮到系統的安全性，而且還需要控制整體的成本費用，避免對后期的應用提供有利條件，確保虛擬機安全監控系統規劃的科學性與合理性。

在虛擬機安全系統規劃設計前，還需要相關工作人員結合其實際情況全面分析，同時，對相關工作人員自身的專業技術水平與綜合能力提出嚴格的要求，在規劃設計前，需要制定完善的實施方案，明確虛擬機安全系統規劃設計的核心，明確各項環節的實施流程，虛擬機長遠應用的角度全面分析，增強虛擬機的功能性能與安全性。在虛擬機安全系統規劃階段，最主要的核心工作之一就是對虛擬機系統安全策略的制定，簡單的說，就是對虛擬機安全新虛擬化形式的應用，明確系統內容的各項程序，各程序在應用過程中所產生的信息數據被詳細地記錄在系統中。而對虛擬機安全系統的管理、組織策略的更新，依然需要引起相關工作人員的重視，詳細分析虛擬化在使用過程中物理系統的安全性、各項影響因素等。如果虛擬機是在不同安全級別的狀態下應用，那么還需要加大對該狀態安全保護力度。而虛擬機安全系統的安全包括正面、負面，還需要在系統規劃與功能設計的過程中，對哪些可以應用的，哪些需要禁止等內容明確地標記與設計，結合我國目前虛擬機信息化技術與云計算技術的融合情況分析，相關部門與人員加大對其的創新、科研力度，積極引進與應用現時代科技技術，對原有技術、系統的完善，從而促進其穩定發展。為虛擬機安全系統后續應用提供有利條件。

而對云計算技術的應用，主要是因為云計算技術自身的優勢與特點，擴大了云計算技術的應用范圍，使其在各領域中都充分發揮著重要的作用與價值，提出自動的優勢、特點，也是各領域對其應用的主要原因之一。那么在虛擬機安全問題方面對云計算技術的應用，可為虛擬機的應用提供主要的技術指導，無論是對虛擬機安全系統的研發，還是對影響虛擬機安全系統的因素等，都可利用云計算技術對其的合理解決，整體的技術、管理、運維等手段都能滿足虛擬機系統要求，注重對虛擬機各生命周期的管理，加強對其各層次的嚴密防護，可確保虛擬機安全系統的安全性與穩定性，滿足虛擬機的應用與發展需求。

5 結語

綜上所述，基于云環境下，為確保虛擬機安全監控系統的安全性，還需要結合其系統結構詳細分析，對信息化技術的應用，突出云計算的特點與優勢，通過系統內部組成結構，滿足用戶應用需求，各系統結構之間的配合運行，全面提高整體的運行效率與資源利用。同時，系統還加大對各類信息數據的保護，確保虛擬機安全系統的安全性與穩定性，可對分散信息數據的搜集、整理、分類儲存、解析等，對惡意軟件、病毒的防御，注重虛擬機安全監控系統各個層次組的安全防護，從而保障虛擬機安全監控系統的穩定性與安全性。