第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)課件

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)

人民郵電出版社王鵬黃焱安俊秀張逸琴編著

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)人民郵電出版社王鵬黃焱安俊秀1目錄第1章云計(jì)算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)第2章云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)第3章虛擬化技術(shù)第4章集群系統(tǒng)基礎(chǔ)第5章MPI—面向計(jì)算第6章Hadoop—分布式大數(shù)據(jù)系統(tǒng)第7章HPCC—面向數(shù)據(jù)的高性能計(jì)算集群系統(tǒng)第8章Storm—基于拓?fù)涞牧鲾?shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)第9章服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)CONTENTS第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)目錄第1章云計(jì)算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)CONTENTS第102第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)《云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)》

第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)《云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)》3第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真10.2云計(jì)算仿真系統(tǒng)—CloudSim10.2.1CloudSim基礎(chǔ)10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景10.2.4CloudSim使用實(shí)例10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備4計(jì)算機(jī)仿真是將現(xiàn)實(shí)生活中的系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)軟件的方法在計(jì)算機(jī)中建立虛擬的替代物，以方便人們研究系統(tǒng)各個(gè)方面的性質(zhì)。比如，我們可以使用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)不同氣候條件下的導(dǎo)彈的發(fā)射進(jìn)行建模，模擬導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡，我們可以對(duì)不同型號(hào)的導(dǎo)彈在不同的動(dòng)力系統(tǒng)條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)。使用計(jì)算機(jī)軟件的仿真技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、安全、可重復(fù)和不受氣候、場(chǎng)地、時(shí)間限制的優(yōu)勢(shì)，是理論推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)之外人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的重要手段。計(jì)算機(jī)仿真是將現(xiàn)實(shí)生活中的系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)軟件的方法在計(jì)算機(jī)中5本書前面幾章講解了基于虛擬化的云計(jì)算技術(shù)、基于集群的云計(jì)算技術(shù)和云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的相關(guān)知識(shí)，基于這些技術(shù)目前已經(jīng)有很多的系統(tǒng)級(jí)、算法級(jí)和應(yīng)用級(jí)的研究展開，這些開發(fā)和研究大多需要仿真平臺(tái)。比如，技術(shù)研發(fā)人員對(duì)大規(guī)模集群的資源調(diào)度、負(fù)載均衡、集群拓?fù)涞日归_研究，如果在物理機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必然需要消耗大量的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)驗(yàn)方案的調(diào)試很不方便，同時(shí)成本很高，使用仿真系統(tǒng)是一個(gè)很好的解決方案；對(duì)于數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)人員來說，數(shù)據(jù)中心的能耗測(cè)算和經(jīng)濟(jì)測(cè)算非常重要，需要在項(xiàng)目建設(shè)之前進(jìn)行預(yù)估，無法在實(shí)際的平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)算，展開研究需要先在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本書前面幾章講解了基于虛擬化的云計(jì)算技術(shù)、基于集群的云計(jì)算技610.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真本章的主要內(nèi)容包括云計(jì)算仿真軟件CloudSim和云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型，通過仿真軟件和仿真模型使讀者快速掌握云計(jì)算仿真的基礎(chǔ)知識(shí)。10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真在仿真系統(tǒng)中，我們一般將實(shí)體的參數(shù)提取出來，用變量、對(duì)象、數(shù)組來定義現(xiàn)實(shí)中的事物在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)建被仿真對(duì)象。服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心的主要組成部分，我們可以將服務(wù)器的計(jì)算性能、CPU核數(shù)、硬盤大小、內(nèi)存大小、網(wǎng)絡(luò)帶寬等主要參數(shù)提取出來，構(gòu)建服務(wù)器對(duì)象。10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真本章的主要內(nèi)容包括云計(jì)算710.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真下面以一個(gè)由4個(gè)虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)組成的集群為例，說明如何使用參數(shù)來定義物理節(jié)點(diǎn)，集群的參數(shù)信息如表10.1所示。表10.1虛擬機(jī)性能參數(shù)計(jì)算能力(MIPS)CPU核數(shù)硬盤大小(MB)內(nèi)存大小(MB)網(wǎng)絡(luò)帶寬(MB)節(jié)點(diǎn)13002100005121000節(jié)點(diǎn)2300210000512500節(jié)點(diǎn)315015000256500節(jié)點(diǎn)415015000256100010.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真下面以一個(gè)由4個(gè)虛810.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真我們可以用數(shù)組來定義：doublenode[4][5]={300,2,10000,512,1000;300,2,10000,512,500;150,1,5000,256,500;150,1,5000,256,1000};對(duì)硬盤、內(nèi)存等其他設(shè)備也可以如此進(jìn)行定義，比如，硬盤可以用品牌、型號(hào)、尺寸、容量、轉(zhuǎn)速、傳輸速度等參數(shù)來定義，內(nèi)存可以用品牌、型號(hào)、容量、速度、電壓等參數(shù)來定義。在對(duì)數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行仿真時(shí)，我們需要對(duì)CPU核單價(jià)、硬盤空間單價(jià)、內(nèi)存空間單價(jià)、網(wǎng)絡(luò)帶寬單價(jià)等進(jìn)行定義，確定銷售經(jīng)濟(jì)模型。同時(shí)，需要定義數(shù)據(jù)中心能耗費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、人員成本等，從而綜合確定數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)模型，對(duì)數(shù)據(jù)中心建成后的營(yíng)收情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真我們可以用數(shù)組來定義：910.2云計(jì)算仿真系統(tǒng)—CloudSim10.2.1CloudSim基礎(chǔ)1．CloudSim簡(jiǎn)介CloudSim是澳大利亞墨爾本大學(xué)云計(jì)算與分布式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種通用、可擴(kuò)展的云計(jì)算仿真框架，也是一個(gè)云計(jì)算仿真工具集，提供了用于描述數(shù)據(jù)中心、虛擬機(jī)、應(yīng)用、用戶、計(jì)算資源和管理策略等核心類。對(duì)海量集群資源的模擬仿真一直是是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究課題。在網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代出現(xiàn)了很多仿真平臺(tái)，如GridSim、SimGrid、OptorSim、GangSim等，其中GridSim的開發(fā)團(tuán)隊(duì)也是澳大利亞墨爾本大學(xué)云計(jì)算與分布式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。GridSim等網(wǎng)格計(jì)算仿真軟件沒有將云計(jì)算體系中的SaaS、PaaS、IaaS層抽象出來，也沒有虛擬化模型和資源管理模型，CloudSim繼承了GridSim的編程模型，彌補(bǔ)了網(wǎng)格計(jì)算模擬軟件的不足。10.2云計(jì)算仿真系統(tǒng)—CloudSim10.2.1Cl1010.2.1CloudSim基礎(chǔ)基于CloudSim云計(jì)算仿真器，我們不僅能夠很方便地搭建可控的云環(huán)境進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的資源調(diào)度和負(fù)載均衡策略進(jìn)行建模和測(cè)試，還可以對(duì)云應(yīng)用進(jìn)行建模和測(cè)試。研發(fā)人員根據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果針對(duì)性地調(diào)整性能瓶頸。與此同時(shí)，CloudSim對(duì)云系統(tǒng)建立了價(jià)格模型和能耗模型，幫助服務(wù)提供商制訂出更加合理的價(jià)格策略和節(jié)能機(jī)制。用戶可以使用CloudSim提供的組件進(jìn)行編程，構(gòu)造自己的應(yīng)用場(chǎng)景，也可以擴(kuò)展或者自己編寫類來進(jìn)行仿真，使用起來非常靈活。這一點(diǎn)與針對(duì)特定使用場(chǎng)景的仿真系統(tǒng)不同，針對(duì)特定使用場(chǎng)景的仿真系統(tǒng)在使用的時(shí)候只需填寫參數(shù)即可使用，無需編程，但無法靈活地構(gòu)建使用場(chǎng)景。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)基于CloudSim云計(jì)算1110.2.1CloudSim基礎(chǔ)CloudSim是使用Java語言開發(fā)的，用戶只需掌握J(rèn)ava語言的用法和云計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，即可建立云計(jì)算模型進(jìn)行仿真。仿真平臺(tái)是個(gè)模擬器，并不能運(yùn)行真實(shí)的云計(jì)算平臺(tái)上的應(yīng)用程序。CloudSim在物理主機(jī)和虛擬機(jī)兩個(gè)層面進(jìn)行資源分配。物理主機(jī)中構(gòu)建的所有虛擬機(jī)共享物理資源，由CloudSim中的VmScheduler負(fù)責(zé)資源的分配；CloudSim中仿真的任務(wù)稱為Cloudlet，集群中的虛擬機(jī)有大量的Cloudlet需要資源，由CloudSim中的虛擬機(jī)資源調(diào)度器CloudletScheduler負(fù)責(zé)資源的分配。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)CloudSim是使用Ja1210.2.1CloudSim基礎(chǔ)2．為什么要使用CloudSim

對(duì)于技術(shù)研發(fā)人員來說，大規(guī)模集群的資源調(diào)度、負(fù)載均衡、集群平臺(tái)，集群拓?fù)涞妊芯咳绻谖锢頇C(jī)上進(jìn)行，需要大量的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)驗(yàn)方案的調(diào)試很不方便、成本很高，需要先在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)云應(yīng)用服務(wù)的測(cè)試也會(huì)比較麻煩，主要表現(xiàn)在：

（1）應(yīng)用服務(wù)商直接將應(yīng)用部署到云平臺(tái)上之后再進(jìn)行測(cè)試，無疑會(huì)帶來額外的成本開銷。一旦應(yīng)用程序接入云平臺(tái)就必須要繳納相應(yīng)的費(fèi)用，這樣在應(yīng)用沒有任何經(jīng)濟(jì)效益的情況下就產(chǎn)生了額外的費(fèi)用，對(duì)于SaaS提供商來說是不經(jīng)濟(jì)的；（2）實(shí)際運(yùn)行的云平臺(tái)環(huán)境（IaaS、PaaS）是不可控的，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境時(shí)而擁塞，時(shí)而清閑，從而導(dǎo)致了云平臺(tái)資源使用的無規(guī)律性和不可再現(xiàn)性，不利于應(yīng)用的重復(fù)測(cè)試。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)2．為什么要使用Cloud1310.2.1CloudSim基礎(chǔ)3．CLoudSim的特點(diǎn)（1）能夠在一臺(tái)PC上建模和仿真大規(guī)模云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，如數(shù)據(jù)中心、物理主機(jī)等；（2）支持用戶任務(wù)以及服務(wù)代理的建模和仿真；（3）支持對(duì)云計(jì)算環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行建模；（4）有效地利用虛擬化引擎，幫助在數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建、管理和銷毀多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)；（5）可以靈活地在基于時(shí)間共享和基于空間共享的虛擬化策略之間進(jìn)行切換；（6）支持對(duì)云數(shù)據(jù)中心的能耗行為進(jìn)行建模和仿真；（7）可以方便地建立云平臺(tái)資源的價(jià)格策略，包括存儲(chǔ)價(jià)格、帶寬價(jià)格等；（8）能夠模仿多個(gè)云廠家之間進(jìn)行透明交易，包括任務(wù)遷移、存儲(chǔ)遷移、價(jià)格協(xié)商等。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)3．CLoudSim的特點(diǎn)1410.1CloudSim分層體系架構(gòu)10.2.2CloudSim多層體系結(jié)構(gòu)10.1CloudSim分層體系架構(gòu)10.2.2Clou1510.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)1．用戶代碼層用戶代碼層處于系統(tǒng)的上層，包含仿真描述和調(diào)度策略，用戶在這一層定義云計(jì)算方案、用戶需求，進(jìn)行應(yīng)用配置，同時(shí)云應(yīng)用開發(fā)人員可以生成工作流請(qǐng)求，根據(jù)用戶的配置進(jìn)行云計(jì)算場(chǎng)景的強(qiáng)力測(cè)試。（1）仿真描述。對(duì)于云服務(wù)使用者來說，他們需要測(cè)試應(yīng)用程序在特定云平臺(tái)上的服務(wù)性能，或者測(cè)試應(yīng)用程序需要占用多少云資源，只需創(chuàng)建與特定云平臺(tái)類似的虛擬云平臺(tái)，并按應(yīng)用程序的需求（如帶寬、內(nèi)存等）創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的云任務(wù)（在CloudSim中云任務(wù)被定義為Cloudlet）。之后，就可以讓云任務(wù)運(yùn)行在虛擬的云平臺(tái)上最終得到測(cè)試結(jié)果。比如，一個(gè)亞馬遜云平臺(tái)的使用者，想在其上部署一個(gè)網(wǎng)絡(luò)硬盤的應(yīng)用程序，希望估算需要租用多少服務(wù)，可以使用CloudSim進(jìn)行仿真。首先，使用CloudSim建立一個(gè)虛擬的亞馬遜云平臺(tái)；然后，在其上建立一定數(shù)量的虛擬機(jī)資源對(duì)應(yīng)某一云服務(wù)性能；最后，按照自己的預(yù)期生成云服務(wù)（比如，需要多大的硬盤、帶寬、內(nèi)存等），使其運(yùn)行在之前建立的虛擬的云服務(wù)上得出測(cè)試結(jié)果。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)1．用戶代碼層1610.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)（2）調(diào)度策略。從云服務(wù)提供者的角度，服務(wù)提供者想測(cè)試云平臺(tái)任務(wù)調(diào)度策略是否合理，或者服務(wù)商提出一種新的任務(wù)調(diào)度策略，在使用之前需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的重心相較于CloudSim就不一樣了，測(cè)試的步驟需要先實(shí)現(xiàn)自定義的任務(wù)調(diào)度策略（主要是更改數(shù)據(jù)中心代理DatacenterBroker）。比如，亞馬遜的用戶發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的任務(wù)調(diào)度策略沒有發(fā)揮最好的作用，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種新的調(diào)度策略，可以先在CloudSim進(jìn)行仿真。首先，改寫DatacenterBroker的任務(wù)調(diào)度策略的代碼；然后，創(chuàng)建云平臺(tái)和云任務(wù)并運(yùn)行，最終得出測(cè)試結(jié)果。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)（2）調(diào)度策略。1710.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)2．CloudSim層CloudSim仿真層的主要作用是對(duì)基于虛擬化的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的虛擬機(jī)、內(nèi)存、存儲(chǔ)、帶寬等進(jìn)行建模仿真。將物理機(jī)切分為虛擬機(jī)、應(yīng)用程序管理、集群系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控等工作由CloudSim仿真層來完成。用戶在CloudSim仿真層編寫自己的策略，就可以對(duì)虛擬化數(shù)據(jù)中心的虛擬主機(jī)分配策略進(jìn)行研究，評(píng)估不同的分配策略下數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行情況。云應(yīng)用開發(fā)人員可以在CloudSim仿真層測(cè)試不同的云應(yīng)用的運(yùn)行效果。實(shí)際的云計(jì)算環(huán)境中基本組成元素是數(shù)據(jù)中心（Datacenter）。數(shù)據(jù)中心包含了大量的物理主機(jī)，且云環(huán)境下的物理主機(jī)是可以被多個(gè)虛擬機(jī)共享的，CloudSim定義了一組資源共享策略的接口（UtilizationModel），來描述如何使用共享資源，CloudSim中的主機(jī)可以被多個(gè)虛擬機(jī)共享。資源共享策略主要有空間共享（Space-Based）策略和時(shí)間共享（Time-Based）策略。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)2．CloudSim1810.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)空間共享策略是指在某一段時(shí)間內(nèi)只把計(jì)算資源分配給某一個(gè)虛擬機(jī)/計(jì)算任務(wù)獨(dú)占；時(shí)間共享策略是指某一時(shí)間段內(nèi)計(jì)算資源可以在多個(gè)虛擬機(jī)/計(jì)算任務(wù)之間進(jìn)行共享。例如，一臺(tái)具有兩個(gè)CPU的主機(jī)，CloudSim在主機(jī)上部署了2個(gè)虛擬機(jī)VM1、VM2，每個(gè)虛擬機(jī)都有4個(gè)任務(wù)，VM1上的任務(wù)為t1、t2、t3、t4，VM2上的任務(wù)為t5、t6、t7、t8，如圖10.2所示圖10.2不同資源共享策略下的任務(wù)執(zhí)行情況10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)空間共享策略是指在某1910.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)圖10（a）所示為主機(jī)層和虛擬機(jī)層都采用空間共享策略的計(jì)算任務(wù)時(shí)間圖，VM1先獨(dú)占2個(gè)CPU，待任務(wù)處理完再交給VM2，同時(shí)任務(wù)t1和任務(wù)t2分別獨(dú)占CPU1和CPU2，待處理完成后交給t3和t4；圖10（b）所示為主機(jī)層采用空間共享的策略，在虛擬機(jī)層采用時(shí)間共享的策略。圖10（c）所示為在主機(jī)層采用時(shí)間共享的策略，虛擬機(jī)層采用空間共享的策略；圖10（d）所示為在主機(jī)和虛擬機(jī)層都采用了時(shí)間共享策略。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)圖10（a）所示為主2010.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim的用途十分廣泛，本節(jié)講解CloudSim的3種典型的使用模型場(chǎng)景。1．云數(shù)據(jù)中心的能耗模型云計(jì)算系統(tǒng)包含大量互相連接的主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，維持這樣龐大的系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗大量的電力。CloudSim提供了電力控制策略的模擬，能夠讓用戶設(shè)計(jì)出符合本地?cái)?shù)據(jù)中心特點(diǎn)的電力方案，從而節(jié)約成本，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在CloudSim中實(shí)現(xiàn)一個(gè)抽象類PowerModel，用來對(duì)電力策略進(jìn)行建模。用戶可以通過繼承該抽象類，編寫自己的電力供應(yīng)方案，在CloudSim上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從而驗(yàn)證供電方案的整體效果。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim2110.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景2．云平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)模型云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。用戶可以像使用水和電一樣使用云計(jì)算資源，只需付費(fèi)給云服務(wù)提供商就可以租用其提供的計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)等資源。對(duì)計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源以及存儲(chǔ)資源的定價(jià)對(duì)于數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)非常重要。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景2．云平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)2210.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim中對(duì)定價(jià)策略進(jìn)行模擬分為基礎(chǔ)設(shè)施層和服務(wù)層兩個(gè)層次。（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：這一層主要包括內(nèi)存單元的價(jià)格、外存的價(jià)格、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝怀杀疽约坝?jì)算資源的價(jià)格。（2）服務(wù)層：這一層主要是應(yīng)用程序服務(wù)使用的資源價(jià)格。如果使用者只是利用了云中的基礎(chǔ)設(shè)施而沒有在其上部署任何的應(yīng)用，比如只是創(chuàng)建了幾臺(tái)虛擬機(jī)，并沒有在虛擬機(jī)上運(yùn)行任何的任務(wù)，那么他將不需要為服務(wù)層付費(fèi)。CloudSim的數(shù)據(jù)中心類（Datacenter）包含了一些關(guān)于價(jià)格的參數(shù)，如CPU的使用價(jià)格、網(wǎng)絡(luò)的使用價(jià)格、內(nèi)存和硬盤的使用價(jià)格等，方便價(jià)格策略的建模。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim2310.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景3．聯(lián)合云模型先對(duì)以下幾個(gè)概念進(jìn)行區(qū)分：公有云、私有云、混合云以及聯(lián)合云。（1）公有云：面向互聯(lián)網(wǎng)大眾的云服務(wù)。其受眾是整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的所有人，只要注冊(cè)繳納一定的費(fèi)用任何人都可以使用其提供的云服務(wù)。目前，比較流行的公有云平臺(tái)有國(guó)外的AmazonEC2、GAE（GoogleAppEngine），國(guó)內(nèi)的SAE(SinaAppEngine)、BAE(BaiduAppEngine)等。（2）私有云：面向企業(yè)內(nèi)部的云計(jì)算平臺(tái)。使用其提供的云服務(wù)需要一定的權(quán)限，一般只提供給企業(yè)內(nèi)部員工使用。其主要目的是合理地組織企業(yè)已有的軟硬件資源，提供更加可靠、彈性的服務(wù)供企業(yè)內(nèi)部使用。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景3．聯(lián)合云模型2410.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景（3）混合云：混合了私有云和公有云。一般像銀行這樣的單位，其內(nèi)部的私有云系統(tǒng)在用戶訪問高峰期的時(shí)候很難滿足要求，此時(shí)就可以接入到公有云中應(yīng)對(duì)更多的用戶請(qǐng)求。（4）聯(lián)合云：聯(lián)合多個(gè)云服務(wù)提供商的云基礎(chǔ)設(shè)施，向用戶提供更加可靠、優(yōu)惠的云服務(wù)，主要針對(duì)公有云平臺(tái)。比如，部署在云平臺(tái)上的CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）服務(wù)，系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容在地理上是分散的，用戶也是分布在世界各地。如果A國(guó)家的用戶請(qǐng)求一個(gè)分布在B國(guó)家的數(shù)據(jù)內(nèi)容，那么數(shù)據(jù)就會(huì)途經(jīng)許多路由，增加了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延。聯(lián)合云能夠自動(dòng)地將用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)資源遷移到距離用戶比較近的云數(shù)據(jù)中心，提高CDN的質(zhì)量保證。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景（3）混合云：混2510.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim中定義了云協(xié)調(diào)器實(shí)體（CloudCoordinator）。它不僅負(fù)責(zé)與其他的云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行通信，而且負(fù)責(zé)監(jiān)控本云平臺(tái)系統(tǒng)的狀態(tài)（如任務(wù)負(fù)載情況、網(wǎng)絡(luò)延遲情況等）。在整個(gè)仿真階段，云協(xié)調(diào)器的監(jiān)控進(jìn)程始終是活躍的，從監(jiān)控進(jìn)程反饋回來的信息為以后進(jìn)行云平臺(tái)之間的任務(wù)調(diào)度作參考。在進(jìn)行聯(lián)合云仿真的時(shí)候，兩個(gè)需要被控制的基本問題是通信與監(jiān)控。通信問題主要由數(shù)據(jù)中心通過以事務(wù)為基礎(chǔ)的消息進(jìn)程進(jìn)行控制。監(jiān)控問題主要由云協(xié)調(diào)器進(jìn)行控制。每一個(gè)加入聯(lián)合云的云計(jì)算平臺(tái)都需要實(shí)例化一個(gè)云協(xié)調(diào)器實(shí)體。云協(xié)調(diào)器會(huì)根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)中心的狀態(tài)觸發(fā)CloudSim中聯(lián)合云的任務(wù)負(fù)載均衡進(jìn)程。云協(xié)調(diào)器監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)是由傳感器實(shí)體（Sensor）提供的。在每次監(jiān)控時(shí)，CloudCoordinator都會(huì)查詢一下Sensor，判斷數(shù)據(jù)中心的負(fù)載是否達(dá)到了事先定義好的任務(wù)轉(zhuǎn)移條件（如數(shù)據(jù)中心負(fù)載超過多少等）。如果達(dá)到了該條件，那么本地的云協(xié)調(diào)器就會(huì)與聯(lián)合云中的其他云平臺(tái)的云協(xié)調(diào)器進(jìn)行協(xié)商，進(jìn)行任務(wù)負(fù)載的轉(zhuǎn)移。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim2610.2.4CloudSim使用實(shí)例CloudSim是基于Java語言編寫的開源軟件，用戶使用CloudSim和Eclipse集成進(jìn)行云計(jì)算仿真實(shí)驗(yàn)和開發(fā)工作。1．下載CloudSim登錄/p/cloudsim/downloads，下載cloudsim-3.0.3.zip，解壓縮。2．準(zhǔn)備Eclipse開發(fā)環(huán)境根據(jù)用戶機(jī)器的CPU位數(shù)，下載相應(yīng)的Eclipse版本并安裝。單擊“File”→“New”→“JavaProject”，新建Java項(xiàng)目，命名為“CloudSim”，如圖10.3所示。10.2.4CloudSim使用實(shí)例CloudSim是基于27工程中用到了math里面的類，需要引入commons-math3-3.2.jar這個(gè)庫。用戶下載了commons-math3-3.2.jar后，選中新建的項(xiàng)目“CloudSim”，單擊右鍵，選擇“BuildPath”→“AddExternalAchieve”，將其導(dǎo)入。圖10.3準(zhǔn)備Eclipse開發(fā)環(huán)境圖10.3準(zhǔn)備Eclipse開發(fā)環(huán)境2810.2.4CloudSim使用實(shí)例3．運(yùn)行測(cè)試程序Cloud提供了一些實(shí)例程序，使初學(xué)者對(duì)能快速了解CloudSim，實(shí)例程序存放在解壓后的CloudSim文件夾中，打開/cloudsim-3.0.3/examples/org/cloudbus/cloudsim/examples，將其中的6個(gè)示例程序CloudSimExample1.java~CloudSimExample6.java復(fù)制到工程中。這里我們打開示例程序CloudSimExample6.java，按“Ctrl+F1”快捷鍵即可運(yùn)行示例程序，顯示如下的運(yùn)行結(jié)果。10.2.4CloudSim使用實(shí)例3．運(yùn)行測(cè)試程序29第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)課件3010.2.4CloudSim使用實(shí)例4．?dāng)?shù)據(jù)中心仿真實(shí)例本節(jié)我們使用CloudSim來仿真一個(gè)由兩臺(tái)雙核物理機(jī)組成的最小單元集群，體驗(yàn)CloudSim系統(tǒng)的使用。每臺(tái)物理機(jī)分為4臺(tái)虛擬機(jī)，即2臺(tái)虛擬機(jī)共享1個(gè)CPU核，集群共有8臺(tái)虛擬機(jī)，每臺(tái)虛擬機(jī)的運(yùn)算能力（MIPS）各不相同。這個(gè)數(shù)據(jù)中心需要處理的外部負(fù)載任務(wù)數(shù)為16。任務(wù)調(diào)度由DatacenterBroker負(fù)責(zé)，本實(shí)例分別使用輪詢算法和最小執(zhí)行時(shí)間優(yōu)先算法進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，使用CloudSim進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的仿真運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，查看兩種算法調(diào)度的執(zhí)行情況。這兩種算法的區(qū)別在于：輪詢算法按照虛擬機(jī)的順序，依次將負(fù)載分配到虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)；最小執(zhí)行時(shí)間優(yōu)先算法將最大的負(fù)載分配到處理能力最強(qiáng)的虛擬機(jī)。10.2.4CloudSim使用實(shí)例4．?dāng)?shù)據(jù)中心仿真實(shí)例31（1）創(chuàng)建虛擬機(jī)。在CloudSim中，我們通過使用鏡像大小、虛擬機(jī)內(nèi)存大小、CPU計(jì)算性能、帶寬等參數(shù)來定義虛擬機(jī)的性能。（1）創(chuàng)建虛擬機(jī)。32創(chuàng)建外部負(fù)載任務(wù)，我們對(duì)任務(wù)的執(zhí)行長(zhǎng)度、占用空間大小、輸出文件大小、使用的CPU核數(shù)進(jìn)行定義。創(chuàng)建外部負(fù)載任務(wù)，我們對(duì)任務(wù)的執(zhí)行長(zhǎng)度、占用空間大小、輸出文3310.2.4CloudSim使用實(shí)例主程序是CloudSim仿真的重點(diǎn)，用CloudSim仿真的主要步驟分為6步：初始化CloudSim程序包、創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心、創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心代理、創(chuàng)建虛擬機(jī)和云事務(wù)、開始仿真、打印仿真結(jié)果。10.2.4CloudSim使用實(shí)例主程序是CloudSi34第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)課件3510.2.4CloudSim使用實(shí)例定義數(shù)據(jù)中心

10.2.4CloudSim使用實(shí)例定義數(shù)據(jù)中心3610.2.4CloudSim使用實(shí)例10.2.4CloudSim使用實(shí)例3710.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型云計(jì)算系統(tǒng)從誕生之日起就與大規(guī)模、異構(gòu)性以及復(fù)雜性息息相關(guān)。大規(guī)模是指云計(jì)算系統(tǒng)會(huì)涉及多個(gè)數(shù)據(jù)中心、海量的物理節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；異構(gòu)性主要表現(xiàn)在海量的物理節(jié)點(diǎn)的軟硬件配置各不相同；對(duì)于大規(guī)模異構(gòu)的云計(jì)算系統(tǒng)來說，無論是系統(tǒng)內(nèi)部的資源調(diào)度和負(fù)載均衡，還是對(duì)系統(tǒng)的服務(wù)性能評(píng)估和服務(wù)定價(jià)都是十分復(fù)雜的。使用仿真技術(shù)進(jìn)行云計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)方面的研究可以簡(jiǎn)化研究工作、節(jié)省大量成本。10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型云計(jì)算系統(tǒng)從誕生之日起就與大規(guī)3810.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型是一種針對(duì)具有海量節(jié)點(diǎn)的云計(jì)算集群的仿真模型，通過將物理節(jié)點(diǎn)的主要參數(shù)（如CPU占用率、內(nèi)存占用率）抽象出來作為點(diǎn)的坐標(biāo)，構(gòu)建云計(jì)算集群的相空間。將節(jié)點(diǎn)的參數(shù)變化轉(zhuǎn)化為相空間中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，利用海量節(jié)點(diǎn)在參數(shù)相空間的運(yùn)動(dòng)與熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)的相似性，定義廣義溫度、廣義熵等廣義熱力學(xué)參數(shù)，我們可以通過節(jié)點(diǎn)在相空間中的投影點(diǎn)來觀測(cè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變化，并通過廣義溫度、廣義熵等的參數(shù)來監(jiān)控集群的整體運(yùn)行情況。10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型是一種針對(duì)3910.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型1.云計(jì)算集群的相空間投影云計(jì)算集群中的每臺(tái)服務(wù)器的工作狀態(tài)可以用一個(gè)狀態(tài)參數(shù)向量來表述(參數(shù)1，參數(shù)2，…，參數(shù)）,如（CPU占用率0.3，內(nèi)存占用率0.2，…，連接數(shù)占用率0.1）。當(dāng)它映射在相空間模型下時(shí)，參數(shù)向量的維數(shù)對(duì)應(yīng)于相空間的維數(shù)，向量終點(diǎn)在相空間的位置代表服務(wù)器多個(gè)參數(shù)的綜合負(fù)載情況，反映了服務(wù)器當(dāng)前的工作狀態(tài)。參數(shù)相空間的定義：由服務(wù)器的某兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)為廣義坐標(biāo)軸所形成的二維或多維空間稱為云計(jì)算系統(tǒng)的參數(shù)相空間。參數(shù)相空間是云計(jì)算集群的整體工作情況在某個(gè)時(shí)刻上的一個(gè)快照。動(dòng)量相空間的定義：為了描述云計(jì)算的動(dòng)態(tài)工作情況我們定義了動(dòng)量相空間，動(dòng)量相空間以投影點(diǎn)在某一單位時(shí)間片內(nèi)在相空間內(nèi)移動(dòng)的距離看作速度作為縱軸（投影點(diǎn)的質(zhì)量設(shè)為1，縱軸就可看作是動(dòng)量），投影點(diǎn)離當(dāng)前時(shí)刻廣義重心的距離作為橫軸，一個(gè)調(diào)度良好的云計(jì)算系統(tǒng)在動(dòng)量相空間中應(yīng)聚集在原點(diǎn)附近，系統(tǒng)投影點(diǎn)聚集在原點(diǎn)附近表明當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、負(fù)載均衡。10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型1.云計(jì)算集群的相空間投影4010.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型2.云計(jì)算集群在相空間上投影的廣義參數(shù)定義具有海量節(jié)點(diǎn)的高耦合云計(jì)算集群向相空間投影后，由于在外部負(fù)載請(qǐng)求的作用下相空間上的各個(gè)點(diǎn)會(huì)不斷地產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，大量的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)出較為典型的熱運(yùn)動(dòng)特征，分析參數(shù)相空間上各點(diǎn)的位置便可以對(duì)集群資源進(jìn)行有效地調(diào)度，而且我們可以利用熱力學(xué)中的參數(shù)特性來對(duì)應(yīng)的定義云計(jì)算系統(tǒng)在相空間投影下的廣義熱力學(xué)參數(shù)作為對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行分析的工具。10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型2.云計(jì)算集群在相空間上投影4110.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型假定服務(wù)器數(shù)量為m，服務(wù)器參數(shù)有n個(gè)，由于n個(gè)參數(shù)在調(diào)度時(shí)的重要性不同，所以假設(shè)各參數(shù)所占權(quán)重分別為，且，則服務(wù)器節(jié)點(diǎn)向維相空間的投影點(diǎn)集為：10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型假定服務(wù)器數(shù)量為m，服務(wù)器4210.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型集群在參數(shù)相空間中投影的廣義重心位置是判斷集群整體負(fù)載情況和建立集群管理調(diào)度策略的重要參數(shù)。云計(jì)算集群參數(shù)相空間投影的廣義重心坐標(biāo)是由被投影的所有服務(wù)器工作狀態(tài)參數(shù)的平均值構(gòu)成。云計(jì)算集群在某時(shí)刻投影點(diǎn)的廣義重心位置為G，坐標(biāo)寫為.廣義重心坐標(biāo)計(jì)算公式為：10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型集群在參數(shù)相空間中投影的廣義重4310.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型在對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度效果評(píng)價(jià)時(shí)，相空間上所定義的廣義溫度和廣義熵分別反映了系統(tǒng)當(dāng)前的活動(dòng)狀態(tài)和系統(tǒng)的均衡狀態(tài)。在實(shí)際計(jì)算時(shí)可以將單位時(shí)間間隔內(nèi)的相空間所有點(diǎn)兩次位置采樣的平均移動(dòng)距離作為廣義溫度。根據(jù)熱力學(xué)原理單個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)只有速度概念，大量點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就具有了溫度的概念，當(dāng)節(jié)點(diǎn)接受新任務(wù)時(shí)，其相空間投影點(diǎn)向相空間右上方運(yùn)動(dòng)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)釋放任務(wù)時(shí)，其相空間投影點(diǎn)向相空間原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型在對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度效果評(píng)價(jià)4410.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型廣義熵的計(jì)算一般采用將相空間劃分為n*n的網(wǎng)格，根據(jù)服務(wù)器投影點(diǎn)落入網(wǎng)格的數(shù)目

，利用廣義熵的定義公式來計(jì)算，分母的作用是使廣義熵歸一化，廣義熵的值越大系統(tǒng)越不均衡。我們通常把相空間上定義的這類熱力學(xué)參數(shù)稱為廣義熱力學(xué)參數(shù)。10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型廣義熵的計(jì)算一般采用將相空間劃45練習(xí)題1．網(wǎng)格計(jì)算仿真系統(tǒng)主要有

、

、

等。2．GridSim和CloudSim的區(qū)別有哪些？3．簡(jiǎn)述CloudSim仿真的主要步驟。4．編寫一段簡(jiǎn)單的C語言程序?qū)τ?000個(gè)同構(gòu)節(jié)點(diǎn)的集群進(jìn)行模擬定義。練習(xí)題1．網(wǎng)格計(jì)算仿真系統(tǒng)主要有、、46云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)

人民郵電出版社王鵬黃焱安俊秀張逸琴編著

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)人民郵電出版社王鵬黃焱安俊秀47目錄第1章云計(jì)算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)第2章云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)第3章虛擬化技術(shù)第4章集群系統(tǒng)基礎(chǔ)第5章MPI—面向計(jì)算第6章Hadoop—分布式大數(shù)據(jù)系統(tǒng)第7章HPCC—面向數(shù)據(jù)的高性能計(jì)算集群系統(tǒng)第8章Storm—基于拓?fù)涞牧鲾?shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)第9章服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)CONTENTS第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)目錄第1章云計(jì)算與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)CONTENTS第1048第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)《云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)》

第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)《云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)》49第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真10.2云計(jì)算仿真系統(tǒng)—CloudSim10.2.1CloudSim基礎(chǔ)10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景10.2.4CloudSim使用實(shí)例10.3云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備50計(jì)算機(jī)仿真是將現(xiàn)實(shí)生活中的系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)軟件的方法在計(jì)算機(jī)中建立虛擬的替代物，以方便人們研究系統(tǒng)各個(gè)方面的性質(zhì)。比如，我們可以使用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)不同氣候條件下的導(dǎo)彈的發(fā)射進(jìn)行建模，模擬導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡，我們可以對(duì)不同型號(hào)的導(dǎo)彈在不同的動(dòng)力系統(tǒng)條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)。使用計(jì)算機(jī)軟件的仿真技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、安全、可重復(fù)和不受氣候、場(chǎng)地、時(shí)間限制的優(yōu)勢(shì)，是理論推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)之外人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的重要手段。計(jì)算機(jī)仿真是將現(xiàn)實(shí)生活中的系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)軟件的方法在計(jì)算機(jī)中51本書前面幾章講解了基于虛擬化的云計(jì)算技術(shù)、基于集群的云計(jì)算技術(shù)和云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的相關(guān)知識(shí)，基于這些技術(shù)目前已經(jīng)有很多的系統(tǒng)級(jí)、算法級(jí)和應(yīng)用級(jí)的研究展開，這些開發(fā)和研究大多需要仿真平臺(tái)。比如，技術(shù)研發(fā)人員對(duì)大規(guī)模集群的資源調(diào)度、負(fù)載均衡、集群拓?fù)涞日归_研究，如果在物理機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必然需要消耗大量的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)驗(yàn)方案的調(diào)試很不方便，同時(shí)成本很高，使用仿真系統(tǒng)是一個(gè)很好的解決方案；對(duì)于數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)人員來說，數(shù)據(jù)中心的能耗測(cè)算和經(jīng)濟(jì)測(cè)算非常重要，需要在項(xiàng)目建設(shè)之前進(jìn)行預(yù)估，無法在實(shí)際的平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)算，展開研究需要先在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本書前面幾章講解了基于虛擬化的云計(jì)算技術(shù)、基于集群的云計(jì)算技5210.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真本章的主要內(nèi)容包括云計(jì)算仿真軟件CloudSim和云計(jì)算系統(tǒng)相空間模型，通過仿真軟件和仿真模型使讀者快速掌握云計(jì)算仿真的基礎(chǔ)知識(shí)。10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真在仿真系統(tǒng)中，我們一般將實(shí)體的參數(shù)提取出來，用變量、對(duì)象、數(shù)組來定義現(xiàn)實(shí)中的事物在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)建被仿真對(duì)象。服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心的主要組成部分，我們可以將服務(wù)器的計(jì)算性能、CPU核數(shù)、硬盤大小、內(nèi)存大小、網(wǎng)絡(luò)帶寬等主要參數(shù)提取出來，構(gòu)建服務(wù)器對(duì)象。10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真本章的主要內(nèi)容包括云計(jì)算5310.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真下面以一個(gè)由4個(gè)虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)組成的集群為例，說明如何使用參數(shù)來定義物理節(jié)點(diǎn)，集群的參數(shù)信息如表10.1所示。表10.1虛擬機(jī)性能參數(shù)計(jì)算能力(MIPS)CPU核數(shù)硬盤大小(MB)內(nèi)存大小(MB)網(wǎng)絡(luò)帶寬(MB)節(jié)點(diǎn)13002100005121000節(jié)點(diǎn)2300210000512500節(jié)點(diǎn)315015000256500節(jié)點(diǎn)415015000256100010.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真下面以一個(gè)由4個(gè)虛5410.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真我們可以用數(shù)組來定義：doublenode[4][5]={300,2,10000,512,1000;300,2,10000,512,500;150,1,5000,256,500;150,1,5000,256,1000};對(duì)硬盤、內(nèi)存等其他設(shè)備也可以如此進(jìn)行定義，比如，硬盤可以用品牌、型號(hào)、尺寸、容量、轉(zhuǎn)速、傳輸速度等參數(shù)來定義，內(nèi)存可以用品牌、型號(hào)、容量、速度、電壓等參數(shù)來定義。在對(duì)數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行仿真時(shí)，我們需要對(duì)CPU核單價(jià)、硬盤空間單價(jià)、內(nèi)存空間單價(jià)、網(wǎng)絡(luò)帶寬單價(jià)等進(jìn)行定義，確定銷售經(jīng)濟(jì)模型。同時(shí)，需要定義數(shù)據(jù)中心能耗費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、人員成本等，從而綜合確定數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)模型，對(duì)數(shù)據(jù)中心建成后的營(yíng)收情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。10.1用參數(shù)定義物理設(shè)備進(jìn)行仿真我們可以用數(shù)組來定義：5510.2云計(jì)算仿真系統(tǒng)—CloudSim10.2.1CloudSim基礎(chǔ)1．CloudSim簡(jiǎn)介CloudSim是澳大利亞墨爾本大學(xué)云計(jì)算與分布式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種通用、可擴(kuò)展的云計(jì)算仿真框架，也是一個(gè)云計(jì)算仿真工具集，提供了用于描述數(shù)據(jù)中心、虛擬機(jī)、應(yīng)用、用戶、計(jì)算資源和管理策略等核心類。對(duì)海量集群資源的模擬仿真一直是是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究課題。在網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代出現(xiàn)了很多仿真平臺(tái)，如GridSim、SimGrid、OptorSim、GangSim等，其中GridSim的開發(fā)團(tuán)隊(duì)也是澳大利亞墨爾本大學(xué)云計(jì)算與分布式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。GridSim等網(wǎng)格計(jì)算仿真軟件沒有將云計(jì)算體系中的SaaS、PaaS、IaaS層抽象出來，也沒有虛擬化模型和資源管理模型，CloudSim繼承了GridSim的編程模型，彌補(bǔ)了網(wǎng)格計(jì)算模擬軟件的不足。10.2云計(jì)算仿真系統(tǒng)—CloudSim10.2.1Cl5610.2.1CloudSim基礎(chǔ)基于CloudSim云計(jì)算仿真器，我們不僅能夠很方便地搭建可控的云環(huán)境進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的資源調(diào)度和負(fù)載均衡策略進(jìn)行建模和測(cè)試，還可以對(duì)云應(yīng)用進(jìn)行建模和測(cè)試。研發(fā)人員根據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果針對(duì)性地調(diào)整性能瓶頸。與此同時(shí)，CloudSim對(duì)云系統(tǒng)建立了價(jià)格模型和能耗模型，幫助服務(wù)提供商制訂出更加合理的價(jià)格策略和節(jié)能機(jī)制。用戶可以使用CloudSim提供的組件進(jìn)行編程，構(gòu)造自己的應(yīng)用場(chǎng)景，也可以擴(kuò)展或者自己編寫類來進(jìn)行仿真，使用起來非常靈活。這一點(diǎn)與針對(duì)特定使用場(chǎng)景的仿真系統(tǒng)不同，針對(duì)特定使用場(chǎng)景的仿真系統(tǒng)在使用的時(shí)候只需填寫參數(shù)即可使用，無需編程，但無法靈活地構(gòu)建使用場(chǎng)景。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)基于CloudSim云計(jì)算5710.2.1CloudSim基礎(chǔ)CloudSim是使用Java語言開發(fā)的，用戶只需掌握J(rèn)ava語言的用法和云計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，即可建立云計(jì)算模型進(jìn)行仿真。仿真平臺(tái)是個(gè)模擬器，并不能運(yùn)行真實(shí)的云計(jì)算平臺(tái)上的應(yīng)用程序。CloudSim在物理主機(jī)和虛擬機(jī)兩個(gè)層面進(jìn)行資源分配。物理主機(jī)中構(gòu)建的所有虛擬機(jī)共享物理資源，由CloudSim中的VmScheduler負(fù)責(zé)資源的分配；CloudSim中仿真的任務(wù)稱為Cloudlet，集群中的虛擬機(jī)有大量的Cloudlet需要資源，由CloudSim中的虛擬機(jī)資源調(diào)度器CloudletScheduler負(fù)責(zé)資源的分配。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)CloudSim是使用Ja5810.2.1CloudSim基礎(chǔ)2．為什么要使用CloudSim

對(duì)于技術(shù)研發(fā)人員來說，大規(guī)模集群的資源調(diào)度、負(fù)載均衡、集群平臺(tái)，集群拓?fù)涞妊芯咳绻谖锢頇C(jī)上進(jìn)行，需要大量的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)驗(yàn)方案的調(diào)試很不方便、成本很高，需要先在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)云應(yīng)用服務(wù)的測(cè)試也會(huì)比較麻煩，主要表現(xiàn)在：

（1）應(yīng)用服務(wù)商直接將應(yīng)用部署到云平臺(tái)上之后再進(jìn)行測(cè)試，無疑會(huì)帶來額外的成本開銷。一旦應(yīng)用程序接入云平臺(tái)就必須要繳納相應(yīng)的費(fèi)用，這樣在應(yīng)用沒有任何經(jīng)濟(jì)效益的情況下就產(chǎn)生了額外的費(fèi)用，對(duì)于SaaS提供商來說是不經(jīng)濟(jì)的；（2）實(shí)際運(yùn)行的云平臺(tái)環(huán)境（IaaS、PaaS）是不可控的，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境時(shí)而擁塞，時(shí)而清閑，從而導(dǎo)致了云平臺(tái)資源使用的無規(guī)律性和不可再現(xiàn)性，不利于應(yīng)用的重復(fù)測(cè)試。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)2．為什么要使用Cloud5910.2.1CloudSim基礎(chǔ)3．CLoudSim的特點(diǎn)（1）能夠在一臺(tái)PC上建模和仿真大規(guī)模云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，如數(shù)據(jù)中心、物理主機(jī)等；（2）支持用戶任務(wù)以及服務(wù)代理的建模和仿真；（3）支持對(duì)云計(jì)算環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行建模；（4）有效地利用虛擬化引擎，幫助在數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建、管理和銷毀多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)；（5）可以靈活地在基于時(shí)間共享和基于空間共享的虛擬化策略之間進(jìn)行切換；（6）支持對(duì)云數(shù)據(jù)中心的能耗行為進(jìn)行建模和仿真；（7）可以方便地建立云平臺(tái)資源的價(jià)格策略，包括存儲(chǔ)價(jià)格、帶寬價(jià)格等；（8）能夠模仿多個(gè)云廠家之間進(jìn)行透明交易，包括任務(wù)遷移、存儲(chǔ)遷移、價(jià)格協(xié)商等。10.2.1CloudSim基礎(chǔ)3．CLoudSim的特點(diǎn)6010.1CloudSim分層體系架構(gòu)10.2.2CloudSim多層體系結(jié)構(gòu)10.1CloudSim分層體系架構(gòu)10.2.2Clou6110.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)1．用戶代碼層用戶代碼層處于系統(tǒng)的上層，包含仿真描述和調(diào)度策略，用戶在這一層定義云計(jì)算方案、用戶需求，進(jìn)行應(yīng)用配置，同時(shí)云應(yīng)用開發(fā)人員可以生成工作流請(qǐng)求，根據(jù)用戶的配置進(jìn)行云計(jì)算場(chǎng)景的強(qiáng)力測(cè)試。（1）仿真描述。對(duì)于云服務(wù)使用者來說，他們需要測(cè)試應(yīng)用程序在特定云平臺(tái)上的服務(wù)性能，或者測(cè)試應(yīng)用程序需要占用多少云資源，只需創(chuàng)建與特定云平臺(tái)類似的虛擬云平臺(tái)，并按應(yīng)用程序的需求（如帶寬、內(nèi)存等）創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的云任務(wù)（在CloudSim中云任務(wù)被定義為Cloudlet）。之后，就可以讓云任務(wù)運(yùn)行在虛擬的云平臺(tái)上最終得到測(cè)試結(jié)果。比如，一個(gè)亞馬遜云平臺(tái)的使用者，想在其上部署一個(gè)網(wǎng)絡(luò)硬盤的應(yīng)用程序，希望估算需要租用多少服務(wù)，可以使用CloudSim進(jìn)行仿真。首先，使用CloudSim建立一個(gè)虛擬的亞馬遜云平臺(tái)；然后，在其上建立一定數(shù)量的虛擬機(jī)資源對(duì)應(yīng)某一云服務(wù)性能；最后，按照自己的預(yù)期生成云服務(wù)（比如，需要多大的硬盤、帶寬、內(nèi)存等），使其運(yùn)行在之前建立的虛擬的云服務(wù)上得出測(cè)試結(jié)果。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)1．用戶代碼層6210.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)（2）調(diào)度策略。從云服務(wù)提供者的角度，服務(wù)提供者想測(cè)試云平臺(tái)任務(wù)調(diào)度策略是否合理，或者服務(wù)商提出一種新的任務(wù)調(diào)度策略，在使用之前需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的重心相較于CloudSim就不一樣了，測(cè)試的步驟需要先實(shí)現(xiàn)自定義的任務(wù)調(diào)度策略（主要是更改數(shù)據(jù)中心代理DatacenterBroker）。比如，亞馬遜的用戶發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的任務(wù)調(diào)度策略沒有發(fā)揮最好的作用，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種新的調(diào)度策略，可以先在CloudSim進(jìn)行仿真。首先，改寫DatacenterBroker的任務(wù)調(diào)度策略的代碼；然后，創(chuàng)建云平臺(tái)和云任務(wù)并運(yùn)行，最終得出測(cè)試結(jié)果。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)（2）調(diào)度策略。6310.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)2．CloudSim層CloudSim仿真層的主要作用是對(duì)基于虛擬化的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的虛擬機(jī)、內(nèi)存、存儲(chǔ)、帶寬等進(jìn)行建模仿真。將物理機(jī)切分為虛擬機(jī)、應(yīng)用程序管理、集群系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控等工作由CloudSim仿真層來完成。用戶在CloudSim仿真層編寫自己的策略，就可以對(duì)虛擬化數(shù)據(jù)中心的虛擬主機(jī)分配策略進(jìn)行研究，評(píng)估不同的分配策略下數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行情況。云應(yīng)用開發(fā)人員可以在CloudSim仿真層測(cè)試不同的云應(yīng)用的運(yùn)行效果。實(shí)際的云計(jì)算環(huán)境中基本組成元素是數(shù)據(jù)中心（Datacenter）。數(shù)據(jù)中心包含了大量的物理主機(jī)，且云環(huán)境下的物理主機(jī)是可以被多個(gè)虛擬機(jī)共享的，CloudSim定義了一組資源共享策略的接口（UtilizationModel），來描述如何使用共享資源，CloudSim中的主機(jī)可以被多個(gè)虛擬機(jī)共享。資源共享策略主要有空間共享（Space-Based）策略和時(shí)間共享（Time-Based）策略。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)2．CloudSim6410.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)空間共享策略是指在某一段時(shí)間內(nèi)只把計(jì)算資源分配給某一個(gè)虛擬機(jī)/計(jì)算任務(wù)獨(dú)占；時(shí)間共享策略是指某一時(shí)間段內(nèi)計(jì)算資源可以在多個(gè)虛擬機(jī)/計(jì)算任務(wù)之間進(jìn)行共享。例如，一臺(tái)具有兩個(gè)CPU的主機(jī)，CloudSim在主機(jī)上部署了2個(gè)虛擬機(jī)VM1、VM2，每個(gè)虛擬機(jī)都有4個(gè)任務(wù)，VM1上的任務(wù)為t1、t2、t3、t4，VM2上的任務(wù)為t5、t6、t7、t8，如圖10.2所示圖10.2不同資源共享策略下的任務(wù)執(zhí)行情況10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)空間共享策略是指在某6510.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)圖10（a）所示為主機(jī)層和虛擬機(jī)層都采用空間共享策略的計(jì)算任務(wù)時(shí)間圖，VM1先獨(dú)占2個(gè)CPU，待任務(wù)處理完再交給VM2，同時(shí)任務(wù)t1和任務(wù)t2分別獨(dú)占CPU1和CPU2，待處理完成后交給t3和t4；圖10（b）所示為主機(jī)層采用空間共享的策略，在虛擬機(jī)層采用時(shí)間共享的策略。圖10（c）所示為在主機(jī)層采用時(shí)間共享的策略，虛擬機(jī)層采用空間共享的策略；圖10（d）所示為在主機(jī)和虛擬機(jī)層都采用了時(shí)間共享策略。10.2.2CloudSim體系結(jié)構(gòu)圖10（a）所示為主6610.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim的用途十分廣泛，本節(jié)講解CloudSim的3種典型的使用模型場(chǎng)景。1．云數(shù)據(jù)中心的能耗模型云計(jì)算系統(tǒng)包含大量互相連接的主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，維持這樣龐大的系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗大量的電力。CloudSim提供了電力控制策略的模擬，能夠讓用戶設(shè)計(jì)出符合本地?cái)?shù)據(jù)中心特點(diǎn)的電力方案，從而節(jié)約成本，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在CloudSim中實(shí)現(xiàn)一個(gè)抽象類PowerModel，用來對(duì)電力策略進(jìn)行建模。用戶可以通過繼承該抽象類，編寫自己的電力供應(yīng)方案，在CloudSim上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從而驗(yàn)證供電方案的整體效果。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim6710.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景2．云平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)模型云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。用戶可以像使用水和電一樣使用云計(jì)算資源，只需付費(fèi)給云服務(wù)提供商就可以租用其提供的計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)等資源。對(duì)計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源以及存儲(chǔ)資源的定價(jià)對(duì)于數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)非常重要。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景2．云平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)6810.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim中對(duì)定價(jià)策略進(jìn)行模擬分為基礎(chǔ)設(shè)施層和服務(wù)層兩個(gè)層次。（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：這一層主要包括內(nèi)存單元的價(jià)格、外存的價(jià)格、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝怀杀疽约坝?jì)算資源的價(jià)格。（2）服務(wù)層：這一層主要是應(yīng)用程序服務(wù)使用的資源價(jià)格。如果使用者只是利用了云中的基礎(chǔ)設(shè)施而沒有在其上部署任何的應(yīng)用，比如只是創(chuàng)建了幾臺(tái)虛擬機(jī)，并沒有在虛擬機(jī)上運(yùn)行任何的任務(wù)，那么他將不需要為服務(wù)層付費(fèi)。CloudSim的數(shù)據(jù)中心類（Datacenter）包含了一些關(guān)于價(jià)格的參數(shù)，如CPU的使用價(jià)格、網(wǎng)絡(luò)的使用價(jià)格、內(nèi)存和硬盤的使用價(jià)格等，方便價(jià)格策略的建模。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim6910.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景3．聯(lián)合云模型先對(duì)以下幾個(gè)概念進(jìn)行區(qū)分：公有云、私有云、混合云以及聯(lián)合云。（1）公有云：面向互聯(lián)網(wǎng)大眾的云服務(wù)。其受眾是整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的所有人，只要注冊(cè)繳納一定的費(fèi)用任何人都可以使用其提供的云服務(wù)。目前，比較流行的公有云平臺(tái)有國(guó)外的AmazonEC2、GAE（GoogleAppEngine），國(guó)內(nèi)的SAE(SinaAppEngine)、BAE(BaiduAppEngine)等。（2）私有云：面向企業(yè)內(nèi)部的云計(jì)算平臺(tái)。使用其提供的云服務(wù)需要一定的權(quán)限，一般只提供給企業(yè)內(nèi)部員工使用。其主要目的是合理地組織企業(yè)已有的軟硬件資源，提供更加可靠、彈性的服務(wù)供企業(yè)內(nèi)部使用。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景3．聯(lián)合云模型7010.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景（3）混合云：混合了私有云和公有云。一般像銀行這樣的單位，其內(nèi)部的私有云系統(tǒng)在用戶訪問高峰期的時(shí)候很難滿足要求，此時(shí)就可以接入到公有云中應(yīng)對(duì)更多的用戶請(qǐng)求。（4）聯(lián)合云：聯(lián)合多個(gè)云服務(wù)提供商的云基礎(chǔ)設(shè)施，向用戶提供更加可靠、優(yōu)惠的云服務(wù)，主要針對(duì)公有云平臺(tái)。比如，部署在云平臺(tái)上的CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）服務(wù)，系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容在地理上是分散的，用戶也是分布在世界各地。如果A國(guó)家的用戶請(qǐng)求一個(gè)分布在B國(guó)家的數(shù)據(jù)內(nèi)容，那么數(shù)據(jù)就會(huì)途經(jīng)許多路由，增加了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延。聯(lián)合云能夠自動(dòng)地將用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)資源遷移到距離用戶比較近的云數(shù)據(jù)中心，提高CDN的質(zhì)量保證。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景（3）混合云：混7110.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim中定義了云協(xié)調(diào)器實(shí)體（CloudCoordinator）。它不僅負(fù)責(zé)與其他的云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行通信，而且負(fù)責(zé)監(jiān)控本云平臺(tái)系統(tǒng)的狀態(tài)（如任務(wù)負(fù)載情況、網(wǎng)絡(luò)延遲情況等）。在整個(gè)仿真階段，云協(xié)調(diào)器的監(jiān)控進(jìn)程始終是活躍的，從監(jiān)控進(jìn)程反饋回來的信息為以后進(jìn)行云平臺(tái)之間的任務(wù)調(diào)度作參考。在進(jìn)行聯(lián)合云仿真的時(shí)候，兩個(gè)需要被控制的基本問題是通信與監(jiān)控。通信問題主要由數(shù)據(jù)中心通過以事務(wù)為基礎(chǔ)的消息進(jìn)程進(jìn)行控制。監(jiān)控問題主要由云協(xié)調(diào)器進(jìn)行控制。每一個(gè)加入聯(lián)合云的云計(jì)算平臺(tái)都需要實(shí)例化一個(gè)云協(xié)調(diào)器實(shí)體。云協(xié)調(diào)器會(huì)根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)中心的狀態(tài)觸發(fā)CloudSim中聯(lián)合云的任務(wù)負(fù)載均衡進(jìn)程。云協(xié)調(diào)器監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)是由傳感器實(shí)體（Sensor）提供的。在每次監(jiān)控時(shí)，CloudCoordinator都會(huì)查詢一下Sensor，判斷數(shù)據(jù)中心的負(fù)載是否達(dá)到了事先定義好的任務(wù)轉(zhuǎn)移條件（如數(shù)據(jù)中心負(fù)載超過多少等）。如果達(dá)到了該條件，那么本地的云協(xié)調(diào)器就會(huì)與聯(lián)合云中的其他云平臺(tái)的云協(xié)調(diào)器進(jìn)行協(xié)商，進(jìn)行任務(wù)負(fù)載的轉(zhuǎn)移。10.2.3CloudSim的使用模型場(chǎng)景CloudSim7210.2.4CloudSim使用實(shí)例CloudSim是基于Java語言編寫的開源軟件，用戶使用CloudSim和Eclipse集成進(jìn)行云計(jì)算仿真實(shí)驗(yàn)和開發(fā)工作。1．下載CloudSim登錄/p/cloudsim/downloads，下載cloudsim-3.0.3.zip，解壓縮。2．準(zhǔn)備Eclipse開發(fā)環(huán)境根據(jù)用戶機(jī)器的CPU位數(shù)，下載相應(yīng)的Eclipse版本并安裝。單擊“File”→“New”→“JavaProject”，新建Java項(xiàng)目，命名為“CloudSim”，如圖10.3所示。10.2.4CloudSim使用實(shí)例CloudSim是基于73工程中用到了math里面的類，需要引入commons-math3-3.2.jar這個(gè)庫。用戶下載了commons-math3-3.2.jar后，選中新建的項(xiàng)目“CloudSim”，單擊右鍵，選擇“BuildPath”→“AddExternalAchieve”，將其導(dǎo)入。圖10.3準(zhǔn)備Eclipse開發(fā)環(huán)境圖10.3準(zhǔn)備Eclipse開發(fā)環(huán)境7410.2.4CloudSim使用實(shí)例3．運(yùn)行測(cè)試程序Cloud提供了一些實(shí)例程序，使初學(xué)者對(duì)能快速了解CloudSim，實(shí)例程序存放在解壓后的CloudSim文件夾中，打開/cloudsim-3.0.3/examples/org/cloudbus/cloudsim/examples，將其中的6個(gè)示例程序CloudSimExample1.java~CloudSimExample6.java復(fù)制到工程中。這里我們打開示例程序CloudSimExample6.java，按“Ctrl+F1”快捷鍵即可運(yùn)行示例程序，顯示如下的運(yùn)行結(jié)果。10.2.4CloudSim使用實(shí)例3．運(yùn)行測(cè)試程序75第10章云計(jì)算大數(shù)據(jù)仿真技術(shù)課件7610.2.4CloudSim使用實(shí)例4．?dāng)?shù)據(jù)中心仿真實(shí)例本節(jié)我們使用CloudSim來仿真一個(gè)由兩臺(tái)雙核物理機(jī)組成的最小單元集群，體驗(yàn)CloudSim系統(tǒng)的使用。每臺(tái)物理機(jī)分為4臺(tái)虛擬機(jī)，即2臺(tái)虛擬機(jī)共享1個(gè)CPU核，集群共有8臺(tái)虛擬機(jī)，每臺(tái)虛擬機(jī)的運(yùn)算能力（MIPS）各不相同。這個(gè)數(shù)據(jù)中心需要處理的外部負(fù)載任務(wù)數(shù)為16。任務(wù)調(diào)度由DatacenterBroker負(fù)責(zé)，本實(shí)例分別使用輪詢算法和最小執(zhí)行時(shí)間優(yōu)先算法進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，使用CloudSim進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的仿真運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，查看兩種算法調(diào)度的執(zhí)行情況。這兩種算法的區(qū)別在于：輪詢算法按照虛擬機(jī)的順序，依次將負(fù)載分配到虛擬機(jī)節(jié)點(diǎn)；最小執(zhí)行時(shí)間優(yōu)先算法將最大的負(fù)載分配到處理能力最強(qiáng)的虛擬機(jī)。10.2.4CloudSim使用實(shí)例4．?dāng)?shù)據(jù)中心仿真實(shí)例77（1）創(chuàng)建虛擬機(jī)。在CloudSim中，我們通過使用鏡像大小、虛擬機(jī)內(nèi)存大小、CPU計(jì)算性能、帶寬等參數(shù)來定義虛擬機(jī)的性能。（1）創(chuàng)建虛擬機(jī)。78創(chuàng)建外部負(fù)載任務(wù)，我們對(duì)任務(wù)的執(zhí)行長(zhǎng)度、占用空間大小、輸出文件大小、使用的CPU核數(shù)進(jìn)行定義。創(chuàng)建外部負(fù)載任務(wù)，我們對(duì)任務(wù)的執(zhí)行長(zhǎng)度、占用空間大小、輸出文7910.2.4CloudSim使用實(shí)例主程序是CloudSim仿真的重點(diǎn)，用CloudSim仿真的主要步驟分為6步：初始化CloudSim程序包、創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心、創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心代理、創(chuàng)建虛擬機(jī)和云事務(wù)、開始仿真、打印仿真結(jié)果。1