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云计算实验（三）CloudSim练习

news 来源：原创 2024/5/19 2:09:06

1、实验目的
CloudSim 是一个云计算仿真平台软件，提供给研究和设计人员做仿真实验。通过本次实验，初步了解 CloudSim，通过学习 CloudSim 内置的仿真实例，理解云计算应用设计的方法。
2、实验内容
（1）CloudSim 平台的安装
CloudSim 是用 java 开发的跨平台软件，在个人电脑上安装部署 CloudSim。
由于本人深入学习过java相关技术，从java基础到jsp，ssh，ssm之类的都已经学习过，现在已经在学习spring boot微服务了，所以java安装，构建工具maven的安装这些常规操作不再赘述。
在这里插入图片描述
打开cloudsim的下载页面，记得下载的是source code而不是上面两个打包好的，下载后得到cloudsim-cloudsim-4.0.zip
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解压后如下，发现是一个maven项目（含有pom.xml文件）
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使用IDEA导入该maven项目后发现该项目为maven聚合项目
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项目下有三个子项目distribution、documentation和modules，modules项目下又有cloudsim和cloudsim-examples项目
直接运行CloudSimExample1的mian方法
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运行成功
（2）运行 CloudSim 的 Examples——CloudSimExample5
CloudSim 带有 Basic Examples、Network Examples、Power Examples
、Container Examples 等例子。尝试正确运行其中的一个，并理解过程和运行结果。
参考资料（不限于）：
https://blog.csdn.net/lhakuma/article/details/78754957
http://www.cloudbus.org/cloudsim/examples.html

依据CloudSim源代码介绍几个核心类:
(1) Cloudlet类：构建云环境下的任务。
(2) DataCenter类：数据中心,提供虚拟化的网格资源,处理虚拟机信息的查询,包含虚拟机对资源的分配策略,云计算采用VMProvisioner 处理虚拟机。
(3) DataCenterBroker类：隐藏了虚拟机的管理,如创建、任务提交、虚拟机的销毁等。
(4) Host类：扩展了机器对虚拟机除处理单元(PE)之外的参数分配策略,如带宽、存储空间、内存等,一台 Host 可对应多台虚拟机。
(5) VirtualMachine类：虚拟机类,运行在 Host上,与其它虚拟机共享资源,每台虚拟机由一个拥有者所有,可提交任务,并由VMScheduler 类定制该虚拟机的调度策略。
(6) VMSchedult类：虚拟机的调度策略,用来管理执行任务,实现了任务接口。
(7) VMCharacteristics类：提供虚拟机描述。
(8) VMMAlocationPolicy类：虚拟机监视器策略类,描述同- Host 上的多台虚拟机共享资源的策略。
(9) VMProvisioner类：实现数据中心的主机到虚拟机的映射。

本次实验分析了CloudSimExample5这个例子
它创建了两个数据中心，每个数据中心有1个主机并且运行两个用户。

维基百科对cloudlet的介绍https://en.wikipedia.org/wiki/Cloudlet

A cloudlet is a mobility-enhanced small-scale cloud datacenter that is located at the edge of the Internet. The main purpose of the cloudlet is supporting resource-intensive and interactive mobile applications by providing powerful computing resources to mobile devices with lower latency. It is a new architectural element that extends today’s cloud computing infrastructure. It represents the middle tier of a 3-tier hierarchy: mobile device - cloudlet - cloud. A cloudlet can be viewed as a data center in a box whose goal is to bring the cloud closer. The cloudlet term was first coined by M. Satyanarayanan, Victor Bahl, Ramón Cáceres, and Nigel Davies,[1] and a prototype implementation is developed by Carnegie Mellon University as a research project.[2] The concept of cloudlet is also known as follow me cloud,[3] and mobile micro-cloud.[4]

可以看出cloudlet简单理解就是一个小型的移动数据中心，适合边缘计算。在这里是云任务的意思

先创建4个静态列表，存放两个云任务列表和虚拟主机列表。
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Main函数开始：

点进去看到源码后就知道Log这个类就是在控制台打印字符串的。
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第一步，初始化CloudSim包，这里我们有两个用户，calendar直译日历，还有个traceflag，熟悉java日志处理的都知道java的日志等级分为8个日志级别（OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、TRACE、 ALL），越后面粒度越小，简而言之就是trace是false的话就少打印一些trace级别的信息。ZZ

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第二步，创建两个数据中心Datacenter_0和Datacenter_1
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createDatacenter是一个单独的函数，定义如下：
1、创建主机列表
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2、创建pe列表，pe的意思是Processing Element 处理单元，代表物理主机的一个cpu
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Mips的意思是Millions Instructions Per Second 百万条指令/秒，不懂的同学可以简单理解为和主频类似的概念MHZ，因为两者成正比例，衡量了cpu的计算能力，总之越大越强。

3、创建PE并加入到pelist中，每个pe的构造函数需要传入它的id和它的计算能力mips。
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4、创建主机，指定id，pelist（计算单元列表，简单理解就是几个cpu），内存大小，磁盘大小，bw（带宽大小）

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在这个例子中，虚拟主机分配策略是每个pe只有一个虚拟主机，又因为在这个例子中每个主机只有一个pe，所以每个主机只有一个虚拟主机
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5、创建数据中心的一些特征（描述），这里架构是x86，系统是linux，Xen是一个开放源代码虚拟机监视器，vmm的意思是the virtual machine monitor used。。。。。。
DatacenterCharacteristics构造函数的注释里面已经说的很清楚了，所以不再赘述。Cost是花费的意思，这里还没有存储中心的配置。
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DatacenterCharacteristics构造函数的注释
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6、最后自然是完成数据中心的配置并返回构建好的对象。
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至此createDatacenter函数结束。

第三步，创建两个代理broker1和broker2用来代理用户对象，简化操作，createBroker函数比较简单，就不拿出来说了。
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第四步，为每个borker/user 创建虚拟主机
先分别创建两个虚拟主机列表
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创建两个参数一样的虚拟主机
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添加到虚拟主机列表里并提交给代理（只是提交给broker，broker还没创建主机列表里面的主机）
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第五步，创建两个云任务列表，都只有一个元素。配置参数并提交给broker，参数分别为id，任务长度，文件大小，输出文件大小，期待cpu，期待完成时间，期待带宽。这里三个期待都是无限制。
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Cloudlet的构造函数的参数的注释，讲的很详细了。
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第六步，开始模拟
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最后一步，当运行结束时打印结果
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有一个printCloudletList函数，用来打印运行结果
至此main函数结束

CloudSimExample5结果分析：
Starting CloudSimExample5…
Initialising…
Starting CloudSim version 3.0

创建并启动两个数据中心
Datacenter_0 is starting…
Datacenter_1 is starting…

#创建并启动两个代理
Broker1 is starting…
Broker2 is starting…

#实体都已启动
Entities started.
0.0: Broker1: Cloud Resource List received with 2 resource(s)
0.0: Broker2: Cloud Resource List received with 2 resource(s)

#两个Broker都尝试在Datacenter_0（Datacenter #2）上分配虚拟主机
0.0: Broker1: Trying to Create VM #0 in Datacenter_0
0.0: Broker2: Trying to Create VM #0 in Datacenter_0

#可以看到，因为mips的限制（实际上是cpu的限制），在host0上分配虚拟主机0失败了。
这个原因呢之前的代码的注释中已经解释过了，“在这个例子中，虚拟主机分配策略是每个pe只有一个虚拟主机，又因为在这个例子中每个主机只有一个pe，所以每个主机只有一个虚拟主机”，两个Broker都想在Datacenter_0（Datacenter #2）上创建虚拟机0，那么后者就会创建失败，
[VmScheduler.vmCreate] Allocation of VM #0 to Host #0 failed by MIPS

#Broker1成功在Datacenter_0（Datacenter #2）上分配了虚拟主机0
0.1: Broker1: VM #0 has been created in Datacenter #2, Host #0

#分配云任务给VM #0
0.1: Broker1: Sending cloudlet 0 to VM #0
#Broker2在Datacenter_0（Datacenter #2）上创建虚拟主机失败
0.1: Broker2: Creation of VM #0 failed in Datacenter #2
#剩下来的Broker2尝试在Datacenter_1（Datacenter #3）上分配虚拟主机
0.1: Broker2: Trying to Create VM #0 in Datacenter_1
#分配成功
0.2: Broker2: VM #0 has been created in Datacenter #3, Host #0
#分配云任务给VM #0
0.2: Broker2: Sending cloudlet 0 to VM #0

#所有的云计划完成执行，退出
160.1: Broker1: Cloudlet 0 received
160.1: Broker1: All Cloudlets executed. Finishing…
160.1: Broker1: Destroying VM #0
Broker1 is shutting down…

160.2: Broker2: Cloudlet 0 received
160.2: Broker2: All Cloudlets executed. Finishing…
160.2: Broker2: Destroying VM #0
Broker2 is shutting down…

Simulation: No more future events
CloudInformationService: Notify all CloudSim entities for shutting down.
Datacenter_0 is shutting down…
Datacenter_1 is shutting down…
Broker1 is shutting down…
Broker2 is shutting down…
Simulation completed.
Simulation completed.
=============> User 4
========== OUTPUT ==========
Cloudlet ID STATUS Data center ID VM ID Time Start Time Finish Time
0 SUCCESS 2 0 160 0.1 160.1
=============> User 5
========== OUTPUT ==========
Cloudlet ID STATUS Data center ID VM ID Time Start Time Finish Time
0 SUCCESS 3 0 160 0.2 160.2
CloudSimExample5 finished!

Q&A：ID的问题
为什么是Datacenter2 和Datacenter3 和User4和User5呢？进过调试后发现id是按照entities先后顺序分配的，此id不是传进去的那个int的id，两个不一样，分配到第一个broker的时候，id=4，所以给broker1的id是4，第二个broker的id是5
在这里插入图片描述

发现有6个entities，分别是CloudSimShutdown id为0，CloudInfomationService id为1，Datacenter_0 id为2，Datacenter_1 id为3，名称为Broker1的DatacenterBroker id为4，名称为Broker2的DatacenterBroker id为5，而且非常重要的一点是这几个类都是抽象类SimEntity的实现，查看SimEntity以后发现它有个id属性，也就是说，这6个entities是按照这个id按先后顺序排的。

SimEntity
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SimEntity的实现类
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特别注意Vm和Host这两个类并不是SimEntity的实现类，它们的id 是自己的

在这里插入图片描述
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