云计算网络下的服务器兼容性估计模型软件设计
王爱菊++丁颖++马文越+黄继海
摘 要： 为了提高云计算网络下服务器的兼容性，提出一种基于云计算网络下差异设备同步串口调度控制的服务器兼容性估计模型。首先进行服务器兼容性估计模型软件的总体设计构架，在C语言开发的Visual DSP++平台上建立软件开发环境；然后按照代码开发流程进行服务器兼容性估计模型的目标生成文件开发，选用了MBM29LV400BC作为主控单元，进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的模块化设计，包括串口信息采集模块、通信传输模块、集成控制模块和接口模块。在云计算网络下实现差异设备同步串口调度，实现服务器兼容性估计模型软件设计优化。测试结果表明，该软件具有较好的服务器兼容性估计性能，提高了云计算网络差异化服务器的兼容性调度能力，可靠性较好。
关键词： 云计算网络； 服务器； 兼容性； 软件设计
中图分类号： TN711?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）12?0083?03
Abstract： In order to improve the server compatibility in cloud computing network， a server compatibility estimation model based on synchronous serial port dispatching control of difference equipments in cloud computing network is proposed. The overall design framework of model software for server compatibility estimation is constructed. The software development environment is established on the Visual DSP++ platform developed with C language， and then the target generation file is developed for server compatibility estimation model according the code development process. MBM29LV400BC is chosen as the main control unit to conduct the modular design of server compatibility estimation model in cloud computing network， including the serial port information acquisition module， communication module， integrated control module and interface module. The synchronous serial scheduling of difference equipments is achieved in cloud computing network， so as to realize software design optimization of server compatibility estimation model. The test results show that the software has a good performance of server compatibility estimation and better reliability， and can improve the compatibility scheduling ability of the differentiation server in cloud computing network.
Keywords： cloud computing network； server； compatibility estimation； software design
在云计算网络下的服务器兼容性是保障网络系统的可靠性运行的关键。由于云计算网络下的服务器设备的差异性以及串口之间参考时钟输入的不一致，容易导致云计算服务器的兼容性不好，使得数据信息传输出现丢包和时延。因此，研究云计算网络下的服务器兼容性估计模型的优化设计方法，对提高网络的云计算速率，结合云网络下的海量数据的推荐系统[1]，改善云计算网络下数据传输的稳定性和可靠性方面具有重要意义。通过服务器的兼容性设计，使得服务器的DSP与PC机进行正常数据通信，软件设计建立在Visual DSP++平台上[2]，处理程序是在CCS 2.20开发平台下设计的。在兼容性估计模型设计中，还包括了信息处理模块设计和软件仿真器设计等，通过前期的兼容性调度算法编译，调入到DSP中进行软件调试，并进行软件模型优化。
1 软件开发预备工作
1.1 编译过程分析
云计算网络下的服务器兼容性估计软件模型的编辑、编译和链接过程如图1所示。在图1所示的服务器兼容性估计软件模型的编辑、编译和链接过程中，服务器兼容性估计的信息处理过程分为三个阶段[3]：首先进行文本编辑，在汇编器中生成服务器兼容性测试的目标文件，在列表文件中接受中断请求，通过目标性兼容文件设计CPU的IFR（Interrupt Flag Register）相应标志位置；采用软件中断和非屏蔽中斷设计进行存储器的映像设计，在out输出层中根据优先级别最高（当同时出现一个以上中断时）的二进制格式文件进行程序调试；采用允许中断点、剖析点及探测点三种断点设置方法进行系统的终端调试和平台开发，实现对服务器兼容性估计软件模型的CCS编辑功能与VB，VC可视化开发功能[4]，经过汇编和链接生成.out文件，为服务器兼容性估计模型提供多种实时分析和编程方法。
1.2 服务器兼容性估计的中断服务程序设计
在上述进行了云计算网络下的服务器兼容性估计模型的软件开发环境描述基础上，进行兼容性估计的中断服务程序设计，通过聚类分析的内核控制方法对软件进行特征选择[5]，服务器的兼容性估计模型的软件设计采用如下中断规则：
（1） SRL（Straight shadow memory）：污点标记规则。系统调用的相关信息进行服务器的源操作数污点检测和循环中断控制，即：
taint（leioevr_op）=grgt5nt（rrygbtht_opp）
获得系统调用编号与参数值，典型指令：mvfrtgv， frhgovs， mjkilkvsz， moiloiuyz。
（2） CRL（Compound Right to Left）。采用STL map实现映射， 服务器兼容性估计的中断服务规则：判断源操作数的addr，即addr （left_op）= INS_Insertt（POINT_BE） |tansetnt（left_op），直接清除目的操作数：
IARG_MEMUFONDIOEAD_EA，
…
IAIPOSD_END）
服务器兼容性估计的中断服务的典型指令：算术运算（ggd，sfrvb，mcrvl），逻辑运算（rgvfd，or，xcrvfr），位运算（sfv fr，lhr）， 通过寄存器分配，设置[addr，acrgrdr+n]的终端信息。
（3） 单操作数。nop，根据源操作数进行设备兼容性设计，在云计算网络下保持向后兼容性，执行内存有效寻址操作；not，清除IARG_END信息；push/pop，供应指令插桩。
（4） 常指令。以char为单位分配部分指令的操作位[6]，如xrefr efrfx， frvx， svrvdb ecdv， evcv， 在指令执行之前根据SRL传播规则执行eax清零。在内核初始化和外设初始化程序中执行兼容性估计的常指令。
根据上述分析，得到服务器兼容性估计的中断服务程序代码栈布局如图2所示。
服务器兼容性估计的中断服务程序在模拟器上设置内核启动参数，对把编译器的全路径写入进程管理、内存管理系统中，生成兼容性估计的目标文件[7]，得到服务器兼容性估计的中断服务规则代码设计如下：
strcpy（dest， src） |- taint（dest）=taint（src）
int strcmp（char *p1， char* p2） |-taint（eax）=taint（p1| p2）
strcat（char *p1， char* p2） |- taint[p1.end+i）=taint（p2+i），
i=0…p2.len
atoi（char *str） |- taint（eax） = taint（str）
memset（void *m， char c， int len）|-taint[m+i）=UNTAINTED， （i=0 …len）
void* malloc（int len） |- taint[eax， eax+len）=taint（len）
free（p） |- taint[p，p+len） = UNTAINTED
2 模型软件优化设计实现
在上述进行了开发环境描述和程序中断规则设计预处理的基础上，进行服务器的兼容性估计模型软件开发。本文提出一种基于云计算网络下差异设备同步串口调度控制的服务器兼容性估计模型。以云计算网络下的服务器兼容性估计模型软件的总体设计构架为基础，在C语言开发的Visual DSP++平台上进行软件模块化设计，选用MBM29LV400BC作为主控单元，进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的模块化设计，包括串口信息采集模块、通信传输模块、集成控制模块和接口模块。对软件系统的模块化设计具体描述如下：
（1） 串口信息采集模块。串口信息采集模块是实现云计算网络下的服务器兼容性估计模型的数据信息采集和数/模转换功能，串口信息采集模块由DAC（数/模转换器）A/D转换以及功率放大器等部分组成。在输出控制端口，基于FPGA嵌入式设计进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的串口信息采集。串口信息采集采用12通道同步、异步输入，D/A转换的A/D分辨率为16位，兼容性估计模型的串口信息采集采用可编程功能口与PFI0～9进行服务器兼容性传输和控制，系统用DDS（直接数字合成）技术芯片AD9850完成云计算网络下的服务器兼容性估计模型的A/D转换和数/模采样。逻辑时序控制器采用ALTERA公司新推出的高密度﹑高性能的MAX7000AE作为DSP中断控制，进行服务器兼容性估计模型的目标生成文件开发，在云计算网络下实现差异设备同步串口调度。串口信息采集的代码如下：
void decode_IARG_MEMOr（frrfcde *f， uifrgvt newvcrrn）{
void tmap；
void *buf；
…
f?> void tmap_unsetn =（ nfcrfvrlen >>12）&0xvrfhgbt65f?1；
p=crvfoc（f?>frcrvfvfesize）；
…
mevcrgvrfcpy（buf，p， f?>framevcrssize）；
…
}
判断源操作数的指令执行模式，根据上述代码使用Pintool提供的API插桩实现云计算网络下差异设备同步串口调度。
（2） 通信传输模块。通信传输模块是整个服务器兼容性估计模型的核心模塊，在通信传输模块中，以int tmap为单位分配内存，通过Emulator由云计算网络下的服务器的JTAG（Joint Test Action Group）接口下载通信程序到DSP中运行，进行数据优化传输调度[8]，生成Linux内核映像文件，在优先级别最高的状态寄存器ST1中执行如下程序实现通信中断响应加载：
Visual DSP Software development environmen RAM initialization ???>
void tmap_setn Configuration PORT_MUX register /networks
//源操作数的污点标记
PORT_EN //查询时间计算
Shells ???>
（3） 接口模块设计。在C语言开发的Visual DSP++平台中进行云计算网络下服务器兼容性估计模型软件接口设计，配置PPI口以及DMA0，接口模块的操作位设置如下：PORT_EN设为1，FLD_SEL设为1，DMA的配置采用内部触发；DLEN设为011。采用PPI默认的DMA通道构建服务器兼容性估计模型的通用接口，提高云计算网络下的服务器兼容性能。
最后在云计算网络下实现差异设备同步串口调度，实现服务器兼容性估计模型软件设计优化。
3 实验测试分析
云计算网络下服务器兼容性估计模型的软件测试建立在CPU为Core2 6670，内存为2 GB的硬件测试环境中，云计算网络的服务器编号和串口类型设计见表1。采用本文设计的兼容性估计模型，进行程序加载和函数调用，得到兼容性深度测试结果见表1。
分析表1可知，采用本文方法进行云计算網络下的服务器兼容性估计，具有较好的串口调度性能，网络接口的兼容性较好。图3为采用本文方法和传统方法进行云计算网络服务器兼容性估计的网络传输的准确覆盖性对比结果，分析得知，采用本文方法进行兼容性设计，网络的覆盖度得到有效提高，提高了云计算网络差异化服务器的兼容性调度能力，可靠性较好。
4 结 语
本文研究了云计算网络的服务器兼容性设计问题，提出一种基于云计算网络下差异设备同步串口调度控制的服务器兼容性估计模型。在C语言开发的Visual DSP++平台上建立软件开发环境，按照代码开发流程进行服务器兼容性估计模型的目标生成文件开发，进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的模块化设计，对串口信息采集模块、通信传输模块、集成控制模块和接口模块设计进行了详细描述。在云计算网络下实现差异设备同步串口调度，实现服务器兼容性估计模型软件设计优化。研究得出，本文设计的服务器兼容性估计模型具有较好的服务器兼容性测试性能，提高了云计算网络差异化服务器的兼容性调度能力，兼容性深度较高，网络的覆盖性能得到改善。
参考文献
[1] 刘进，胡大权，陈家佳.面向海量数据的推荐系统的研究[J].现代电子技术，2016，39（12）：59?61.
[2] HU Q H， ZHANG L， ZHANG D， et al. Measuring relevance between discrete and continuous features based on neighborhood mutual information [J]. Expert systems with applications， 2011， 38（9）： 10737?10750.
[3] 莫京兰，朱广生，吕跃进.广义不完备序值信息系统中的知识约简[J].小型微型计算系统，2015，36（12）：2735?2739.
[4] 罗豪，续欣莹，谢珺，等.基于扩展容差关系的不完备信息系统属性约简[J].计算机应用，2016，36（11）：2958?2962.
[5] 许晓燕.基于改进博弈模型的网络安全态势评估平台设计[J].现代电子技术，2016，39（12）：87?90.
[6] RHEE J， RILEY R， LIN Z Q， et al. Data?centric OS kernel malware characterization [J]. IEEE transactions on information forensics and security， 2014， 9（1）： 72?87.
[7] 陈志锋，李清宝，张平，等.基于聚类分析的内核恶意软件特征选择[J].电子与信息学报，2015，37（12）：2821?2829.
[8] SULLIVAN G J， OHM J R， HAN W J， et al. Overview of the high efficiency video coding [J]. IEEE transactions on circuits and systems for video technology， 2012， 22（12）： 1649?1668.
摘 要： 为了提高云计算网络下服务器的兼容性，提出一种基于云计算网络下差异设备同步串口调度控制的服务器兼容性估计模型。首先进行服务器兼容性估计模型软件的总体设计构架，在C语言开发的Visual DSP++平台上建立软件开发环境；然后按照代码开发流程进行服务器兼容性估计模型的目标生成文件开发，选用了MBM29LV400BC作为主控单元，进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的模块化设计，包括串口信息采集模块、通信传输模块、集成控制模块和接口模块。在云计算网络下实现差异设备同步串口调度，实现服务器兼容性估计模型软件设计优化。测试结果表明，该软件具有较好的服务器兼容性估计性能，提高了云计算网络差异化服务器的兼容性调度能力，可靠性较好。
关键词： 云计算网络； 服务器； 兼容性； 软件设计
中图分类号： TN711?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）12?0083?03
Abstract： In order to improve the server compatibility in cloud computing network， a server compatibility estimation model based on synchronous serial port dispatching control of difference equipments in cloud computing network is proposed. The overall design framework of model software for server compatibility estimation is constructed. The software development environment is established on the Visual DSP++ platform developed with C language， and then the target generation file is developed for server compatibility estimation model according the code development process. MBM29LV400BC is chosen as the main control unit to conduct the modular design of server compatibility estimation model in cloud computing network， including the serial port information acquisition module， communication module， integrated control module and interface module. The synchronous serial scheduling of difference equipments is achieved in cloud computing network， so as to realize software design optimization of server compatibility estimation model. The test results show that the software has a good performance of server compatibility estimation and better reliability， and can improve the compatibility scheduling ability of the differentiation server in cloud computing network.
Keywords： cloud computing network； server； compatibility estimation； software design
在云计算网络下的服务器兼容性是保障网络系统的可靠性运行的关键。由于云计算网络下的服务器设备的差异性以及串口之间参考时钟输入的不一致，容易导致云计算服务器的兼容性不好，使得数据信息传输出现丢包和时延。因此，研究云计算网络下的服务器兼容性估计模型的优化设计方法，对提高网络的云计算速率，结合云网络下的海量数据的推荐系统[1]，改善云计算网络下数据传输的稳定性和可靠性方面具有重要意义。通过服务器的兼容性设计，使得服务器的DSP与PC机进行正常数据通信，软件设计建立在Visual DSP++平台上[2]，处理程序是在CCS 2.20开发平台下设计的。在兼容性估计模型设计中，还包括了信息处理模块设计和软件仿真器设计等，通过前期的兼容性调度算法编译，调入到DSP中进行软件调试，并进行软件模型优化。
1 软件开发预备工作
1.1 编译过程分析
云计算网络下的服务器兼容性估计软件模型的编辑、编译和链接过程如图1所示。在图1所示的服务器兼容性估计软件模型的编辑、编译和链接过程中，服务器兼容性估计的信息处理过程分为三个阶段[3]：首先进行文本编辑，在汇编器中生成服务器兼容性测试的目标文件，在列表文件中接受中断请求，通过目标性兼容文件设计CPU的IFR（Interrupt Flag Register）相应标志位置；采用软件中断和非屏蔽中斷设计进行存储器的映像设计，在out输出层中根据优先级别最高（当同时出现一个以上中断时）的二进制格式文件进行程序调试；采用允许中断点、剖析点及探测点三种断点设置方法进行系统的终端调试和平台开发，实现对服务器兼容性估计软件模型的CCS编辑功能与VB，VC可视化开发功能[4]，经过汇编和链接生成.out文件，为服务器兼容性估计模型提供多种实时分析和编程方法。
1.2 服务器兼容性估计的中断服务程序设计
在上述进行了云计算网络下的服务器兼容性估计模型的软件开发环境描述基础上，进行兼容性估计的中断服务程序设计，通过聚类分析的内核控制方法对软件进行特征选择[5]，服务器的兼容性估计模型的软件设计采用如下中断规则：
（1） SRL（Straight shadow memory）：污点标记规则。系统调用的相关信息进行服务器的源操作数污点检测和循环中断控制，即：
taint（leioevr_op）=grgt5nt（rrygbtht_opp）
获得系统调用编号与参数值，典型指令：mvfrtgv， frhgovs， mjkilkvsz， moiloiuyz。
（2） CRL（Compound Right to Left）。采用STL map实现映射， 服务器兼容性估计的中断服务规则：判断源操作数的addr，即addr （left_op）= INS_Insertt（POINT_BE） |tansetnt（left_op），直接清除目的操作数：
IARG_MEMUFONDIOEAD_EA，
…
IAIPOSD_END）
服务器兼容性估计的中断服务的典型指令：算术运算（ggd，sfrvb，mcrvl），逻辑运算（rgvfd，or，xcrvfr），位运算（sfv fr，lhr）， 通过寄存器分配，设置[addr，acrgrdr+n]的终端信息。
（3） 单操作数。nop，根据源操作数进行设备兼容性设计，在云计算网络下保持向后兼容性，执行内存有效寻址操作；not，清除IARG_END信息；push/pop，供应指令插桩。
（4） 常指令。以char为单位分配部分指令的操作位[6]，如xrefr efrfx， frvx， svrvdb ecdv， evcv， 在指令执行之前根据SRL传播规则执行eax清零。在内核初始化和外设初始化程序中执行兼容性估计的常指令。
根据上述分析，得到服务器兼容性估计的中断服务程序代码栈布局如图2所示。
服务器兼容性估计的中断服务程序在模拟器上设置内核启动参数，对把编译器的全路径写入进程管理、内存管理系统中，生成兼容性估计的目标文件[7]，得到服务器兼容性估计的中断服务规则代码设计如下：
strcpy（dest， src） |- taint（dest）=taint（src）
int strcmp（char *p1， char* p2） |-taint（eax）=taint（p1| p2）
strcat（char *p1， char* p2） |- taint[p1.end+i）=taint（p2+i），
i=0…p2.len
atoi（char *str） |- taint（eax） = taint（str）
memset（void *m， char c， int len）|-taint[m+i）=UNTAINTED， （i=0 …len）
void* malloc（int len） |- taint[eax， eax+len）=taint（len）
free（p） |- taint[p，p+len） = UNTAINTED
2 模型软件优化设计实现
在上述进行了开发环境描述和程序中断规则设计预处理的基础上，进行服务器的兼容性估计模型软件开发。本文提出一种基于云计算网络下差异设备同步串口调度控制的服务器兼容性估计模型。以云计算网络下的服务器兼容性估计模型软件的总体设计构架为基础，在C语言开发的Visual DSP++平台上进行软件模块化设计，选用MBM29LV400BC作为主控单元，进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的模块化设计，包括串口信息采集模块、通信传输模块、集成控制模块和接口模块。对软件系统的模块化设计具体描述如下：
（1） 串口信息采集模块。串口信息采集模块是实现云计算网络下的服务器兼容性估计模型的数据信息采集和数/模转换功能，串口信息采集模块由DAC（数/模转换器）A/D转换以及功率放大器等部分组成。在输出控制端口，基于FPGA嵌入式设计进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的串口信息采集。串口信息采集采用12通道同步、异步输入，D/A转换的A/D分辨率为16位，兼容性估计模型的串口信息采集采用可编程功能口与PFI0～9进行服务器兼容性传输和控制，系统用DDS（直接数字合成）技术芯片AD9850完成云计算网络下的服务器兼容性估计模型的A/D转换和数/模采样。逻辑时序控制器采用ALTERA公司新推出的高密度﹑高性能的MAX7000AE作为DSP中断控制，进行服务器兼容性估计模型的目标生成文件开发，在云计算网络下实现差异设备同步串口调度。串口信息采集的代码如下：
void decode_IARG_MEMOr（frrfcde *f， uifrgvt newvcrrn）{
void tmap；
void *buf；
…
f?> void tmap_unsetn =（ nfcrfvrlen >>12）&0xvrfhgbt65f?1；
p=crvfoc（f?>frcrvfvfesize）；
…
mevcrgvrfcpy（buf，p， f?>framevcrssize）；
…
}
判断源操作数的指令执行模式，根据上述代码使用Pintool提供的API插桩实现云计算网络下差异设备同步串口调度。
（2） 通信传输模块。通信传输模块是整个服务器兼容性估计模型的核心模塊，在通信传输模块中，以int tmap为单位分配内存，通过Emulator由云计算网络下的服务器的JTAG（Joint Test Action Group）接口下载通信程序到DSP中运行，进行数据优化传输调度[8]，生成Linux内核映像文件，在优先级别最高的状态寄存器ST1中执行如下程序实现通信中断响应加载：
Visual DSP Software development environmen RAM initialization ???>
void tmap_setn Configuration PORT_MUX register /networks
//源操作数的污点标记
PORT_EN //查询时间计算
Shells ???>
（3） 接口模块设计。在C语言开发的Visual DSP++平台中进行云计算网络下服务器兼容性估计模型软件接口设计，配置PPI口以及DMA0，接口模块的操作位设置如下：PORT_EN设为1，FLD_SEL设为1，DMA的配置采用内部触发；DLEN设为011。采用PPI默认的DMA通道构建服务器兼容性估计模型的通用接口，提高云计算网络下的服务器兼容性能。
最后在云计算网络下实现差异设备同步串口调度，实现服务器兼容性估计模型软件设计优化。
3 实验测试分析
云计算网络下服务器兼容性估计模型的软件测试建立在CPU为Core2 6670，内存为2 GB的硬件测试环境中，云计算网络的服务器编号和串口类型设计见表1。采用本文设计的兼容性估计模型，进行程序加载和函数调用，得到兼容性深度测试结果见表1。
分析表1可知，采用本文方法进行云计算網络下的服务器兼容性估计，具有较好的串口调度性能，网络接口的兼容性较好。图3为采用本文方法和传统方法进行云计算网络服务器兼容性估计的网络传输的准确覆盖性对比结果，分析得知，采用本文方法进行兼容性设计，网络的覆盖度得到有效提高，提高了云计算网络差异化服务器的兼容性调度能力，可靠性较好。
4 结 语
本文研究了云计算网络的服务器兼容性设计问题，提出一种基于云计算网络下差异设备同步串口调度控制的服务器兼容性估计模型。在C语言开发的Visual DSP++平台上建立软件开发环境，按照代码开发流程进行服务器兼容性估计模型的目标生成文件开发，进行云计算网络下的服务器兼容性估计模型的模块化设计，对串口信息采集模块、通信传输模块、集成控制模块和接口模块设计进行了详细描述。在云计算网络下实现差异设备同步串口调度，实现服务器兼容性估计模型软件设计优化。研究得出，本文设计的服务器兼容性估计模型具有较好的服务器兼容性测试性能，提高了云计算网络差异化服务器的兼容性调度能力，兼容性深度较高，网络的覆盖性能得到改善。
参考文献
[1] 刘进，胡大权，陈家佳.面向海量数据的推荐系统的研究[J].现代电子技术，2016，39（12）：59?61.
[2] HU Q H， ZHANG L， ZHANG D， et al. Measuring relevance between discrete and continuous features based on neighborhood mutual information [J]. Expert systems with applications， 2011， 38（9）： 10737?10750.
[3] 莫京兰，朱广生，吕跃进.广义不完备序值信息系统中的知识约简[J].小型微型计算系统，2015，36（12）：2735?2739.
[4] 罗豪，续欣莹，谢珺，等.基于扩展容差关系的不完备信息系统属性约简[J].计算机应用，2016，36（11）：2958?2962.
[5] 许晓燕.基于改进博弈模型的网络安全态势评估平台设计[J].现代电子技术，2016，39（12）：87?90.
[6] RHEE J， RILEY R， LIN Z Q， et al. Data?centric OS kernel malware characterization [J]. IEEE transactions on information forensics and security， 2014， 9（1）： 72?87.
[7] 陈志锋，李清宝，张平，等.基于聚类分析的内核恶意软件特征选择[J].电子与信息学报，2015，37（12）：2821?2829.
[8] SULLIVAN G J， OHM J R， HAN W J， et al. Overview of the high efficiency video coding [J]. IEEE transactions on circuits and systems for video technology， 2012， 22（12）： 1649?1668.
