随着信息技术的蓬勃发展,计算己渗透到人类生活的方方面面,无处不在的网络、多元化的便携设备为随时随地的移动计算提供了可能。用户希望能随时随地在任意设备上访问早已熟悉的PC桌面计算环境,并使用PC平台上丰富的软件应用。桌面虚拟化基于C/S计算模式,结合虚拟机技术与瘦客户计算技术,通过网络将桌面应用作为一种服务提供给用户,已成为虚拟化技术应用的一种重要趋势。　　本文以桌面虚拟化系统实际应用为主要研究对象,以Xen虚拟机系统为研究平台,在评测批处理类应用的基础上增加对真实桌面交互类应用的交互性能评测,在优先保证性能的同时优化内存和磁盘I/O资源利用效率。本文首先针对桌面虚拟化环境中交互应用的特点提出一种有效的交互性能测量方法,为本文优化工作中交互类应用提供性能评测基础。然后,根据桌面虚拟化环境中存储系统访问速度的差异,以保证性能为首要前提,从客户虚拟机的内存、虚拟机管理器的内存和磁盘三个存储层次依次展开改进性能与存储资源利用效率的。优化研究与实践。主要研究内容及成果包括以下方面。　　1)提出一种基于受限行为约束策略的交互性能测量方法VNC-IPA。该方法针对在真实应用环境中重复、可靠地测量交互类应用的性能问题,将输入事件与其直接触发的输出事件之间的隐含对应关系上升为显式约束条件,并通过录制时的会话录制辅助机制和回放时的用户行为检验机制帮助用户满足约束条件要求,可以准确判断输入、输出事件之间的对应关系,获得准确的测量结果。VNC-IPA采用录制/回放会话的形式,可重复测量同一个会话并可适应不同的系统负载。实验结果表明VNC-IPA可在接近用户实际使用习惯的条件下进行重复可靠的测量,其测量结果相对误差比已有测量工具VNCplay平均降低35.4％。VNC-IPA被用于评测本文提出的优化工作对交互类应用的性能改进情况。　　2)提出一种基于客户操作系统行为跟踪客户虚拟机内存需求并按需分配内存资源的方法GOSBMB。该方法根据客户操作系统中进程工作集和磁盘缓存对虚拟机管理器可见的行为,以对客户操作系统透明的方式估计内存需求,并按需动态调整内存资源,在保证性能的同时可有效提高内存资源利用效率。对于进程工作集,满足其内存需求是保证客户虚拟机性能的重要前提,GOSBMB采用基于页表项状态转换的估计方法,通过扫描页表和监视页表更新操作准确、低开销地跟踪其内存需求,平均估计误差为3.1％,引入的性能开销为O.5％。对于磁盘缓存的内存需求,采用基于简化缺页率曲线的估计方法,通过监视因从磁盘缓存逐出页面而引起的磁盘操作来估计其内存需求,平均性能开销为0.3％。本文在Xen平台上实现了GOSBMB原型系统,实验结果表明使用GOSBMB动态调整内存资源时,在节约内存资源达69.6％的情况下,客户操作系统的性能损失低于7.6％。　　3)提出一种虚拟机管理器层的磁盘缓存机制HyperCache。该方法在虚拟机管理器层建立全局磁盘缓存机制缓存磁盘请求,能有效降低因直接访问磁盘引起的性能下降,是GOSBMB按需内存分配策略的有益补充,可充分利用虚拟机管理器的内存资源。针对客户虚拟机内存需求激增时可能因内存资源供应不足导致性能下降的问题,本文基于HyperCache实现了用于缓存交换分区磁盘数据的HyperSwapCache原型实例,实验结果表明真实桌面应用的响应延迟得到显著改进。此外,还可基于HyperCache机制实现针对普通分区磁盘数据的虚拟机管理器级缓存。　　4)提出一种基于内容寻址的虚拟机在线磁盘存储共享技术eCAS。针对虚拟机磁盘I/O带宽瓶颈的问题,利用桌面虚拟化环境中存在的数据冗余,在传统内容寻址存储的基础上,允许系统暂时存在数据冗余,通过快速的地址映射技术和延迟冗余合并的策略,改进磁盘I/O带宽消耗和磁盘数据访问尤其是读访问的性能。因访问哈希信息而引入的额外磁盘访问是制约内容寻址存储系统访问速度的主要原因,eCAS建立更易于缓存的快速地址映射表,维护从虚拟磁盘地址到物理磁盘地址的直接映射关系,服务磁盘在线请求时避开访问难以缓存的哈希信息,可显著改进读操作速度。对于写操作,暂缓费时的冗余合并操作,允许系统暂时存在数据冗余,将冗余合并延迟至合适的时机如系统相对空闲时进行。实验结果表明,使用eCAS后,从磁盘加载的数据量降低47.1％至75.3％,系统加载时间降低8.6％至31.3％,可有效改进虚拟化系统性能。