Cloudsim是一款開(kāi)源的云計(jì)算仿真軟件，它繼承了網(wǎng)格計(jì)算仿真軟件Gridsim的編程模型，支持云計(jì)算的研究和開(kāi)發(fā)。它是一個(gè)自足的支持?jǐn)?shù)據(jù)中心、服務(wù)代理人、調(diào)度和分配策略的平臺(tái)，支持大型云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施的建模與仿真，并且可以在Windows和Linux上跨平臺(tái)運(yùn)行。

本文介紹的是利用Cloudsim云仿真平臺(tái)對(duì)資源調(diào)度算法進(jìn)行仿真。其中包括Cloudsim環(huán)境的配置，資源調(diào)度算法的嵌入和仿真結(jié)果的分析。

一、配置Cloudsim環(huán)境

1、首先介紹Cloudsim環(huán)境的配置

1.1、Cloudsim的運(yùn)行需要Java環(huán)境，所以需要下載JDK和Cloudsim

JDK：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk7-downloads-1880260.html

Cloudsim：http://code.google.com/p/cloudsim/downloads/

1.2、JDK的安裝和配置

http://jingyan.baidu.com/article/f96699bb8b38e0894e3c1bef.html

注意安裝路徑不要出現(xiàn)漢字，否則運(yùn)行程序時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)未知錯(cuò)誤。

1.3、Cloudsim的安裝和配置

將下載的Cloudsim解壓縮，解壓路徑中也不要出現(xiàn)漢字。比如：D:\program files\。在環(huán)境變量ClassPath中加入D:\program files\cloudsim-3.0.3\jars\cloudsim-3.0.3.jar;

D:\program files\cloudsim-3.0.3\jars\cloudsim-examples-3.0.3.jar;

D:\program files\cloudsim-3.0.3\jars\cloudsim-3.0.3-sources.jar;

D:\program files\cloudsim-3.0.3\jars\cloudsim-examples-3.0.3-sources.jar;

至此已經(jīng)完成Cloudsim的配置

1.4、安裝eclipse，并將Cloudsim平臺(tái)導(dǎo)入eclipse

解壓縮得到的是一個(gè)Java工程，即Cloudsim仿真平臺(tái)。因?yàn)閏loudsim是開(kāi)源的，所以給我們提供了它的所有源碼。我們可以根據(jù)自己的需要，修改Cloudsim，重新編譯，獲得符合自己需求自己的仿真平臺(tái)。而使用eclipse工具能更便利的開(kāi)發(fā)。eclipse的安裝過(guò)程不再贅述。本文只簡(jiǎn)單說(shuō)明導(dǎo)入Cloudsim過(guò)程。

打開(kāi)eclipse，新建Java Project。取消Use default location選項(xiàng)。將cloudsim的路徑加入。單擊Finish即可。如下圖:

此時(shí)cloudsim的正個(gè)項(xiàng)目代碼都已經(jīng)導(dǎo)入到新建工程中，Cloudsim自帶了一些示例程序，選擇任意一個(gè)運(yùn)行，將會(huì)在Console窗口打印程序運(yùn)行狀態(tài)。若果配置沒(méi)有出錯(cuò)，會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似下圖情況。

此時(shí)Cloudsim的環(huán)境搭建已經(jīng)完成。下一步就是在Cloudsim平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自己的資源調(diào)度算法了。

#p#

二、實(shí)現(xiàn)基于多維QoS的資源調(diào)度算法

1.Cloudsim體系結(jié)構(gòu)及核心類(lèi)

CloudSim是一款云計(jì)算仿真軟件，其由澳大利亞墨爾本大學(xué)網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)室和Gridbus項(xiàng)目于2009年推出，它是一個(gè)函數(shù)庫(kù)，可在Windows和Linux系統(tǒng)上跨平臺(tái)運(yùn)行，CloudSim的體系結(jié)構(gòu)主要分為四個(gè)層次，如圖1所示：

圖1 Cloudsim 體系結(jié)構(gòu)

Cloudsim仿真層為云計(jì)算的虛擬數(shù)據(jù)中心環(huán)境的配置和仿真提供支持，包括虛擬機(jī)、內(nèi)存、容量及帶寬的接口，該層用于主機(jī)分配到虛擬機(jī)的策略研究，并通過(guò)擴(kuò)展核心的虛擬機(jī)調(diào)度函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

Cloudsim最上層是用戶(hù)代碼層，該層提供一些基本的實(shí)體，如主機(jī)、應(yīng)用、虛擬機(jī)，用戶(hù)數(shù)和應(yīng)用類(lèi)型，以及代理調(diào)度策略等。通過(guò)擴(kuò)展這些實(shí)體，云應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員可以在該層開(kāi)發(fā)各種用戶(hù)需求分布、應(yīng)用配置、云可用性場(chǎng)景等應(yīng)用調(diào)度技術(shù)，并執(zhí)行Cloudsim支持的云配置的Robust測(cè)試。

通過(guò)擴(kuò)展Cloudsim提供的基本功能，研究者能基于特定環(huán)境和配置進(jìn)行測(cè)試，完成云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究。

CloudSim繼承了GridSim并支持云計(jì)算的研究和開(kāi)發(fā)，CloudSim的組件工具均為開(kāi)源的。其中CloudSim具有兩個(gè)獨(dú)特功能：

***，提供虛擬化的引擎，使用戶(hù)可在數(shù)據(jù)中心的節(jié)點(diǎn)上建立和管理獨(dú)立的、協(xié)同的虛擬化服務(wù);

第二，在對(duì)虛擬化服務(wù)分配處理核心時(shí)，可在時(shí)間共享和空間共享之間靈活切換。

在CloudSim函數(shù)庫(kù)中有幾個(gè)主要核心類(lèi)，如表1所示：

表1 Cloudsim主要核心類(lèi)

2.Cloudsim工作模型

在云數(shù)據(jù)中心，將特定應(yīng)用的虛擬機(jī)分配給主機(jī)由虛擬機(jī)分配控制器(VmAllocationPolicy)完成，Cloudsim在主機(jī)層和虛擬機(jī)層都實(shí)現(xiàn)了基于時(shí)間共享和空間共享的調(diào)度策略。

通常情況下，來(lái)自不同用戶(hù)的任務(wù)相對(duì)獨(dú)立，假設(shè)有m個(gè)用戶(hù)User={User1， User2，…， Userm}，n個(gè)任務(wù)Task={t1，t2，…，tn}，n個(gè)虛擬化資源VM={VM1，VM2，…VMn}，以及p個(gè)數(shù)據(jù)中心 Datacenter={Datacenter1， Datacenter2，…Datacenterp}，Cloudsim的工作模型如圖2所示：

圖2 Cloudsim的工作模型

其中，CIS(Cloud Information Service)將用戶(hù)請(qǐng)求映射到合適的云服務(wù)提供商，DatacenterBroker模擬SaaS提供商代理，根據(jù)QoS的需求協(xié)商資源和服務(wù)的分配策略。VmScheduler是實(shí)現(xiàn)主機(jī)組件的抽象類(lèi)，模擬虛擬機(jī)的分配調(diào)度策略，擴(kuò)展此抽象類(lèi)能調(diào)整處理器的共享策略。 VmAllocationPolicy代表虛擬機(jī)監(jiān)視器調(diào)度策略，該策略用于將虛擬機(jī)分配給主機(jī)。

3.實(shí)現(xiàn)基于多維QoS的資源調(diào)度算法

開(kāi)始仿真模擬時(shí)，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)中心，然后再數(shù)據(jù)中心中創(chuàng)建CPU、內(nèi)存等資源，此時(shí)只需要向代理中心注冊(cè)資源信息，用戶(hù)就可以使用數(shù)據(jù)中心的資源進(jìn)行仿真模擬。

在仿真資源分配試驗(yàn)中，其步驟及其各個(gè)步驟中的代碼如下：

(1) 初始化Cloudsim包，代碼如下：

Int num_user= 1 ; //定義用戶(hù)數(shù)量 
Calendar calendar=Calendar.getInstance(); 
boolean trace_flag=false; 
CloudSim.init(num_user， calendar， trace_flag); //初始化CloudSim包 

(2)創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心(Datacenter)，代碼如下所示：

DataCenter datacenter()=createDatacenter("Datacenter_0"); 

(3) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心代理(Broker)，代碼如下所示：

DatacenterBroker broker=createBroker(); 
Int brokerId=broker.get_id(); 

(4) 創(chuàng)建虛擬機(jī)，代碼如下所示：

vmlist=new VirtualMachineList(); //創(chuàng)建虛擬機(jī)列表 
Vmvm=new Vm(vmid， brokerld， mips， PesNumber， ram， bw， size， 
vmm，new CloudletSchedulerTimeShared()); //創(chuàng)建虛擬機(jī) 
vmlist.add(vm); //加入虛擬機(jī)列表 
broker.submitVMList(vmlist);//提交虛擬機(jī)列表 

(5) 創(chuàng)建云任務(wù)，代碼如下所示：

cloudletList = new CloudletList();//創(chuàng)建云任務(wù)列表 
Cloudlet cloudlet=new Cloudlet(id， length， file_size， output_size); 
cloudlet.setUserlD(brokerld); 
…… 
cloudletList.add(cloudlet); //將任務(wù)加入任務(wù)列表 
…… 
broker.submitCloudletList(cloudletList);//向代理提交任務(wù)列表 

(6) 執(zhí)行資源調(diào)度算法，完成任務(wù)到虛擬機(jī)的映射，代碼如下所示：

broker. bindCloudletsToVms(); 

(7) 啟動(dòng)仿真程序，代碼如下所示：

CloudSim.startSimulation(); 

(8) 打印仿真結(jié)果，代碼如下所示：

List<Cloudlet> newList = broker.getCloudletReceivedList(); 
CloudSim.stopSimulation(); 
printCloudletList(newList); 

注：任務(wù)到虛擬機(jī)的映射是由DatacenterBroker類(lèi)中的bindCloudletsToVms()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)根據(jù)不同的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的映射。在《云計(jì)算》劉鵬著的示例中，提供了兩種映射算法，一種是作業(yè)順序分配的算法、另一種是以總完成時(shí)間最短為導(dǎo)向的貪心算法。本人的目標(biāo)是基于多維QoS的資源調(diào)度算法，所以重載了云任務(wù)Cloudlet類(lèi)，在類(lèi)中增加了與QoS相關(guān)的屬性，比如資源需求、QoS 需求、作業(yè)優(yōu)先級(jí)等。然后在資源分配函數(shù)中根據(jù)這些屬性的值，選定分配策略，來(lái)完成任務(wù)到虛擬機(jī)的映射。另外個(gè)人認(rèn)為，在資源調(diào)度層面，并不需要指定每維 QoS的具體來(lái)源、具體意義，映射算法中只需要將其作為一個(gè)參數(shù)做相應(yīng)的運(yùn)算即可。

博文出處：http://blog.csdn.net/hanchaoqi/article/details/36043879

http://blog.csdn.net/hanchaoqi/article/details/36199299