云計(jì)算仿真器CloudSim

云計(jì)算仿真器CloudSim2009年4月8日，澳大利亞墨爾本大學(xué)的網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)室和Gridbus項(xiàng)目宣布推出云計(jì)算仿真軟件，稱為CloudSim。它是在離散事件模擬包SimJava上開(kāi)發(fā)的函數(shù)庫(kù)，可在Windows和Linux系統(tǒng)上跨平臺(tái)運(yùn)行，CloudSim繼承了GridSim的編程模型，支持云計(jì)算的研究和開(kāi)發(fā)，并提供了以下新的特點(diǎn)：（1）支持大型云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施的建模與仿真；（2）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)。其中CloudSim獨(dú)特功能有：一是提供虛擬化引擎，旨在數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)上幫助建立和管理多重的、獨(dú)立的、協(xié)同的的虛擬化服務(wù)；二是在對(duì)虛擬化服務(wù)分配處理核心時(shí)能夠在時(shí)間共享和空間共享之間靈活切換。CloudSim平臺(tái)有助于加快云計(jì)算的算法、方法和規(guī)范的發(fā)展。CloudSim的組件工具均為開(kāi)源的。CloudSim的軟件結(jié)構(gòu)框架和體系結(jié)構(gòu)組件包括SimJava、GridSim、CloudSim、UserCode四個(gè)層次。CloudSim是在GridSim模型基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，提供了云計(jì)算的特性，支持云計(jì)算的資源管理和調(diào)度模擬。云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算的一個(gè)顯著區(qū)別是云計(jì)算采用了成熟的虛擬化技術(shù)，將數(shù)據(jù)中心的資源虛擬化為資源池，打包對(duì)外向用戶提供服務(wù)，CloudSim體現(xiàn)了此特點(diǎn)，擴(kuò)展部分實(shí)現(xiàn)了一系列接口，提供基于數(shù)據(jù)中心的虛擬化技術(shù)、虛擬化云的建模和仿真功能。通常，數(shù)據(jù)中心的一臺(tái)主機(jī)的資源可以根據(jù)用戶的需求映射到多臺(tái)虛擬機(jī)上，因此，虛擬機(jī)之間存在對(duì)主機(jī)資源的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。CloudSim提供了資源的監(jiān)測(cè)、主機(jī)到虛擬機(jī)的映射功能。CloudSim的CIS(CloudInformationService)和DataCenterBroker實(shí)現(xiàn)資源發(fā)現(xiàn)和信息交互，是模擬調(diào)度的核心。用戶自行開(kāi)發(fā)的調(diào)度算法可在DataCenterBroker的方法中實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度算法的模擬。依據(jù)CloudSim源代碼介紹幾個(gè)核心類：Cloudlet類：構(gòu)建云環(huán)境下的任務(wù)。DataCenter類：數(shù)據(jù)中心，提供虛擬化的網(wǎng)格資源，處理虛擬機(jī)信息的查詢，包含虛擬機(jī)對(duì)資源的分配策略，云計(jì)算采用VMProvisioner處理虛擬機(jī)。DataCenterBroker類：隱藏了虛擬機(jī)的管理，如創(chuàng)建、任務(wù)提交、虛擬機(jī)的銷毀等。Host類：擴(kuò)展了機(jī)器對(duì)虛擬機(jī)除處理單元(PE)之外的參數(shù)分配策略，如帶寬、存儲(chǔ)空間、內(nèi)存等，一臺(tái)Host可對(duì)應(yīng)多臺(tái)虛擬機(jī)。VirtualMachine類：虛擬機(jī)類，運(yùn)行在Host上，與其它虛擬機(jī)共享資源，每臺(tái)虛擬機(jī)由一個(gè)擁有者所有，可提交任務(wù)，并由VMScheduler類定制該虛擬機(jī)的調(diào)度策略。VMScheduler類：虛擬機(jī)的調(diào)度策略，用來(lái)管理執(zhí)行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)接口。VMCharacteristics類：提供虛擬機(jī)描述。VMMAllocationPolicy類：虛擬機(jī)監(jiān)視器策略類，描述同一Host上的多臺(tái)虛擬機(jī)共享資源的策略。VMProvisioner類：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的主機(jī)到虛擬機(jī)的映射。2、CloudSim環(huán)境配置JDK安裝和配置從/下載JDK最新版本jdk1.6.0_13,CloudSim需要運(yùn)行在JDK1.6版本以上。安裝下載的JDK，設(shè)置環(huán)境變量。在Path中加入路徑:C:\ProgramFiles\Java\jdk1.6.0_13\bin;ClassPath中加入路徑：C:\ProgramFiles\Java\jdk1.6.0_13\lib\dt.jar;C:\ProgramFiles\Java\jdk1.6.0_13\lib\tools.jar;。CloudSim配置從/cloudsim/下載CloudSim1.0beta版，下載的是一個(gè)Zip包，解壓壓縮包即可。設(shè)置環(huán)境變量，在ClassPath中加入路徑：C:\CLOUDSIM\jars\cloudsim.jar;C:\CLOUDSIM\jars\gridsim.jar;C:\CLOUDSIM\jars\simjava2.jar;。3、CloudSim的擴(kuò)展可以根據(jù)自己的研究?jī)?nèi)容自行擴(kuò)展CloudSim，加入自己的代碼后，需要重新編譯并發(fā)布平臺(tái)。下面給出編譯和生成平臺(tái)的方法：從/下載Ant工具，解壓到目錄D:\apache-ant-1.7.1，設(shè)置環(huán)境變量，在PATH中加入：D:\apache-antT.7.1\bin;。將命令行切換到擴(kuò)展的CloudSim路徑(build.xml所在目錄)，在命令行下鍵入命令D:\CloudSim>ant，批量編譯CloudSim源文件，生成的文件按照build.xml的設(shè)置存儲(chǔ)到指定位置，編譯成功后在命令行下鍵入D:\CloudSim>antmakejar命令打包生成new_cloudsim.jar。擴(kuò)展的CloudSim平臺(tái)生成成功。重設(shè)環(huán)境變量，在ClassPath中增加路徑：D:\CloudSim\jars\new_cloudsim.jar;D:\CloudSim\jars\cloudsim.jar;D:\CloudSim\jars\g-ridsim.jar;D:\CloudSim\jars\simjava2.jar;，下一步在新的平臺(tái)下編寫(xiě)自己的仿真驗(yàn)證程序。4、使用CloudSim仿真的一般步驟(1)初始化GridSim庫(kù)GridSim.init(num_user,calendar,trace_flag,exclude_from_file,exclude_from_processing,report_name);(2)創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心，在CloudSim仿真平臺(tái)中，一個(gè)數(shù)據(jù)中心由一個(gè)或多個(gè)Machine組成，一個(gè)Machine是由一個(gè)或多個(gè)PEs或CPUs組成。DataCenterdatacenter0=createDatacenter(〃Datacenter_0〃)；創(chuàng)建代理BrokerDatacenterBrokerbroker=createBroker();intbrokerId=broker.get_id();創(chuàng)建虛擬機(jī)vmlist=newVirtualMachineList();//創(chuàng)建時(shí)為虛擬機(jī)指定BrokerVirtualMachinevm1=newVirtualMachine(newVMCharacteristics(vmid,brokerId,size,memory,bw,vcpus,priority,vmm,newTimeSharedVMScheduler()));//將虛擬機(jī)加入虛擬機(jī)列表vmlist.add(vm1);//向相應(yīng)代理Broker提交虛擬機(jī)列表broker.submitVMList(vmlist);創(chuàng)建云任務(wù)cloudletList=newCloudletList();//創(chuàng)建時(shí)指定任務(wù)的用戶ID,BrokerIDCloudletcloudlet1=newCloudlet(id,length,file_size,output_size);cloudletl.setUserlD(brokerld);//將任務(wù)加入任務(wù)列表cloudletList.add(cloudletl);//向代理Broker提交任務(wù)列表broker.submitCloudletList(cloudletList);啟動(dòng)仿真GridSim.startGridSimulation();在仿真結(jié)束后統(tǒng)計(jì)結(jié)果CloudletListn