云计算是当前互联网领域中的热门话题之一,因为它具有成本低、灵活和可扩展等优势。在过去的几年里,在IT工业界,云计算已经从一个商业理念转变成增长最快的行业之一。但是,在云计算中存在许多问题,其中安全问题尤为突出,甚至成为制约云计算发展的重要因素。同时,随着云计算的不断发展,对于计算速度以及可靠性的要求变得越来越高。针对以上存在的问题及要求,本文对某高速密码卡进行开发应用,主要完成了基于共享内存与eventfd中断的虚拟机密码卡驱动设计与实现、基于高速密码卡的OpenSSL的加速方案与实现以及云计算环境下密码运算的容错的设计与实现三个方面的工作。虚拟化技术是云计算的重要技术之一,现在将密码卡插在宿主机上,如何让虚拟机访问和使用该卡呢?考虑到安全方面的问题,不通过网络,而是利用共享内存和中断的方式实现两者之间的安全高效的通信,本文开发了一个C语言界面函数库实现宿主机与虚拟机之间的通信。原先的应用层安全库和工具软件,如OpenSSL、IPSec VPN、PGP安全邮件等,都是使用的软件来实现密码操作。现在将它们修改和移植到密码卡上面,利用密码卡实现加密操作,所有的密码操作都在密码卡中进行,私钥禁锢在卡中不得离开卡,这样可以极大的提高加密的安全性,并且可以明显的提高计算速度。由于OpenSSL使用的最多,所以本文优先选择OpenSSL,考虑到非对称算法的软硬件运行速度相差较大,因此选择对RSA、ECC两种非对称算法进行移植。云计算环境下密码运算的容错的设计与实现。密码卡作为一种高性能密码设备,被广泛运用在各种重要的商务场合中,比如银行、网站服务器等,而对于密码设备的计算结果并不是百分之百被信任,密码卡的某个错误的产生将会导致大量重要信息如资金账户数据的错乱,因此,密码卡设备应该具备极高的容错能力,本文的主要工作是通过冗余技术对云计算环境下密码运算的容错进行设计并实现。