云密码资源池能够为租户提供大规模密码运算服务,是解决云计算安全问题的重要基础设施。针对云密码资源池在计算资源伸缩性、服务可靠性方面存在不足的问题,提出了基于FPGA虚拟化的动态可重构云密码资源池系统构建方案,并从工作流预测、虚拟FPGA部署和虚拟FPGA迁移三个方面对云密码资源池调度关键技术进行研究。最后对云计算仿真工具CloudSim的原生功能进行扩展开发,构建了FPGA仿真模块、虚拟FPGA仿真模块,在增强后的CloudSim上进行了功能验证和性能分析。结果表明,提出的云密码资源池调度算法,能够在保证云密码服务质量的前提下,提高FPGA资源利用率,减少FPGA使用量。本文主要研究内容和创新点如下:1、针对云密码资源池在资源伸缩性和服务可靠性方面存在不足的问题,设计了基于FPGA的动态可重构云密码资源池系统架构,基于FPGA提供密码运算服务,提高了云密码资源池的资源弹性和服务可靠性。对云计算仿真工具CloudSim的原生功能进行扩展开发,构建了FPGA仿真模块、虚拟FPGA仿真模块,实现了对云密码资源池调度策略的仿真和验证。2、针对云密码资源池系统感知租户密码运算需求存在滞后性的问题,提出了基于自回归整合滑动平均模型的多任务、多阶段预测算法。在自回归整合滑动平均模型的基础上,扩展了模型的预测维度,能够根据租户不同密码任务需求,进行多步预测,实现云密码资源池系统对租户密码运算需求的及时感知。3、针对云密码资源池中静态的虚拟FPGA部署策略导致大量FPGA资源闲置的问题,提出了基于优化蚁群算法的虚拟FPGA动态部署算法。算法通过赋予蚂蚁资源状态感知的能力和预留空间的设计,实现了系统中各FPGA之间的负载均衡,提高了云密码资源池的FPGA资源利用率。4、针对租户虚拟FPGA频繁迁移增加系统通信开销的问题,提出了基于分层调度的虚拟FPGA迁移算法。在FPGA资源池层和FPGA层分别设置全局调度器和局部调度器,优先在单片FPGA上完成虚拟FPGA资源调度,有效减少了因租户密码运算需求动态变化导致的虚拟FPGA迁移次数,降低了云密码资源池系统的通信开销。