云计算中负载均衡算法的仿真比较研究
摘 要云计算是由分布式计算、并行处理以及网格计算发展来的全新的信息交互与资源共享的方式。在大数据环境下，云计算是将数据中心集中在一起，以网络为联络渠道，将用户与服务中心连接在一起，突破了地域限制，是发展前景广阔的新兴技术，正一步步改变着各个产业结构和人们的生活方式。 在数据量不断增大、任务种类不断多样化的今天，云计算体系必须不断进行自我更新和适应，来提高应对各类状况的能力。首当其冲的是对大数量的应对策略，即合理分配处理资源，将任务按合理的标准进行分类，提高虚拟机的分配效率，提高资源的合理利用，减少成本。为此，负载均衡策略在云计算中是必不可少的组成部分，直接影响着系统的正常运行和稳定性。本文介绍了云计算背景知识及本次设计的相关软件知识，根据各算法原理编写了算法代码及调用代码，通过版本调整和环境参数修改使得程序能够无错运行，进而进行了云环境下的算法仿真，并对运行结果进行了展示和统计。通过对运行结果和统计结果的分析和比较，找出各算法的适用环境和均衡能力的差别，结合算法原理找出均衡能力不同的原因，并作总结。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题简介 1
1.2.1课题背景 1
1.2.2立题依据与章节安排 2
第二章 云计算概述 4
2.1云计算体系 4
2.2 云计算服务 5
2.3 云计算中的负载均衡 6
2.3.1 负载均衡策略简介 6
2.3.2 负载均衡策略选择 7
第三章 仿真平台简介 9
3.1 CLoudsim简介 9
3.1.1 Cloudsim开发环境 9
3.1.2 Cloudsim配置 9
3.2 CLoudsim仿真步骤简介 11
第四章 负载均衡算法 12
4.1 负载均衡算法简介 12
4.1 算法原理及实现 12
4.2.1 轮询算法 12 <
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
br /> 4.2.2 MM算法 14
4.2.3 GA算法 15
4.2.4 PSO算法 18
第五章 仿真结果比较分析 21
5.1 仿真环境设置 21
5.2 仿真函数构建 21
5.3 仿真结果比较 24
5.3.1 程序运行 24
5.3.2 算法运行测试 24
5.3.3 算法性能比较 25
5.4 结果分析与总结 26
第六章 总结与展望 28
6.1 论文总结 28
6.2 问题与展望 28
参考文献 29
致 谢 31
附录：中英文文献翻译 32
第一章 绪论
1.1 引言
在大数据时代的今天，网络已经成为人们无法离开的工具，毫不夸张地说，学会使用网络已成为当代人人必备的技能[1][2]。网络为我们提供了方便快捷的沟通交流方式和资源共享的渠道，也正在改变现代各行各业的运行方式。而云计算作为网络技术和计算机技术发展的结晶，也在一步步走入千家万户，影响着我们的日常生活。
自2006年提出以来，云计算已从学术和科技界延伸到到了许多领域，作为发展前景巨大的新兴技术，云计算技术的应用及产品很快就得到了开发和问世，例如云搜索引擎、云数据库、云电视等等，云计算的魅力正在于将虚拟化带进千家万户，让用户突破地域限制，实现全网资源共享。
1.2 课题简介
1.2.1课题背景
概括来讲，云计算( Cloud Computing )是由分布式计算( Distributed Computing )、并行处理( Parrallel Computing )、网格计算( Grid Computing )发展来而来的[1]。云计算是将数据中心集中在一起，通过网络为用户提供远程服务，服务内容包括计算、信息传递、存储等，是一种利用网络和数字终端实现虚拟化的一种超级计算模式。由于云计算技术是由多种前沿技术相互整合和演进而来，基于成熟的软硬件开发成果，在大公司的推动下，正在以迅猛的势头开辟新的网络服务道路。谷歌、亚马逊、IBM、微软和雅虎等都是云计算领域的现行者，亚马逊的弹性计算云EC2和简单存储服务S3旨在为企业提供计算服务和存储服务，开辟了云存储和云计算服务的业务模式；谷歌作为云计算技术的最大使用者，其搜索引擎建立在200多个站点、100万台服务器的基础上，其任何一个互联网终端都可以通过云端访问和共享本机数据；IBM于2007年提出“蓝云计”算平台，为全球用户提供分布式的大型服务器池，使用户可以即时得到云计算服务，让数据中心存在于类似于互联网的环境中，真正实现了虚拟化技术等等，各大互联网公司利用自身资源优势，通过集中研发和实验，使得云计算技术的发展速度不断加快，其服务领域和服务种类也在趋于多样。
我国云计算领域的发展同样十分迅猛。在2008年，IBM先后在无锡和北京建立两个云计算中心，物联网与云计算逐渐走进我们的视野；中国移动、中国电信阿里等互联网运营商和大型企业也加入了云计算研究的行列，在国内提供云计算产品和服务，取得了巨大的成果和进步。瑞星、金山、360安全卫士、卡巴斯基等均推出了云安全策略[2]，我国云计算领域的探索和研究正趋于深入和多样化。
云计算技术之所以得到了空前的重视和发展，与其高效且低廉的特点分不开。伴随网络技术的不断发展和革新，信息传输速度不断加快，带宽和数据安全得到了有效的保证，大规模、超大规模的任务可以实现网络分布式处理[2][7]，突破了地域和时域限制，尤其是超级计算机、超大规模数据中心的实现和增加，计算资源得到了巨大的增加，同时，数据中心和计算资源的地域集中可以减少网络成本和管理成本，大大提高人工管理和调度的效率，这使得云计算技术在保证计算服务的高效性同时，降低了资源占有和成本，自然拥有广阔的市场前景。
1.2.2立题依据与章节安排
云计算技术是时下热门技术，是一种基于创新型资源的服务模式，是能够提供最可靠、最安全的数据存储空间，提供分布式计算资源、摆脱终端硬件性能限制的综合型互联网技术。云计算作为物联网时代的产物，可以大大促进我国互联网领域、IT领域及相关软硬件领域的发展，加快我国信息化进程，赶超世界先进水平，打破技术垄断和资源局限，从全局性、综合性和长远角度来看，对云计算的研究刻不容缓，对我国调整和优化产业结构、丰富多领域合作和交流以及建设创新型国家具有重要意义。
目前，云计算技术的推动者和受益者大都是国外大型互联网企业，其涉及的服务范围和市场正逐渐扩大，对于我国互联网企业是一项新的挑战，也是难得的赶超前沿的宝贵机遇。我们应当合理利用资源，加强自主创新，走出自己的科技兴国道路。
本人在本科毕业设计中主要完成本课题的以下工作：
(1)了解云计算技术发展现状，学习几个负载均衡算法的原理和适用环境，学习负载均衡算法的衡量标准和选择方法以及适用条件。
(2)学习java编写规则，学习Cloudsim的仿真原理和源码，从不同标准出发编写测试程序检验各算法的运行情况。
(3)分别对遗传算法、轮询算法、MinMin算法和粒子群算法进行仿真比较。通过各算法的负载均衡能力的比较，总结各算法的优缺点和适用情况。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题简介 1
1.2.1课题背景 1
1.2.2立题依据与章节安排 2
第二章 云计算概述 4
2.1云计算体系 4
2.2 云计算服务 5
2.3 云计算中的负载均衡 6
2.3.1 负载均衡策略简介 6
2.3.2 负载均衡策略选择 7
第三章 仿真平台简介 9
3.1 CLoudsim简介 9
3.1.1 Cloudsim开发环境 9
3.1.2 Cloudsim配置 9
3.2 CLoudsim仿真步骤简介 11
第四章 负载均衡算法 12
4.1 负载均衡算法简介 12
4.1 算法原理及实现 12
4.2.1 轮询算法 12 <
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
br /> 4.2.2 MM算法 14
4.2.3 GA算法 15
4.2.4 PSO算法 18
第五章 仿真结果比较分析 21
5.1 仿真环境设置 21
5.2 仿真函数构建 21
5.3 仿真结果比较 24
5.3.1 程序运行 24
5.3.2 算法运行测试 24
5.3.3 算法性能比较 25
5.4 结果分析与总结 26
第六章 总结与展望 28
6.1 论文总结 28
6.2 问题与展望 28
参考文献 29
致 谢 31
附录：中英文文献翻译 32
第一章 绪论
1.1 引言
在大数据时代的今天，网络已经成为人们无法离开的工具，毫不夸张地说，学会使用网络已成为当代人人必备的技能[1][2]。网络为我们提供了方便快捷的沟通交流方式和资源共享的渠道，也正在改变现代各行各业的运行方式。而云计算作为网络技术和计算机技术发展的结晶，也在一步步走入千家万户，影响着我们的日常生活。
自2006年提出以来，云计算已从学术和科技界延伸到到了许多领域，作为发展前景巨大的新兴技术，云计算技术的应用及产品很快就得到了开发和问世，例如云搜索引擎、云数据库、云电视等等，云计算的魅力正在于将虚拟化带进千家万户，让用户突破地域限制，实现全网资源共享。
1.2 课题简介
1.2.1课题背景
概括来讲，云计算( Cloud Computing )是由分布式计算( Distributed Computing )、并行处理( Parrallel Computing )、网格计算( Grid Computing )发展来而来的[1]。云计算是将数据中心集中在一起，通过网络为用户提供远程服务，服务内容包括计算、信息传递、存储等，是一种利用网络和数字终端实现虚拟化的一种超级计算模式。由于云计算技术是由多种前沿技术相互整合和演进而来，基于成熟的软硬件开发成果，在大公司的推动下，正在以迅猛的势头开辟新的网络服务道路。谷歌、亚马逊、IBM、微软和雅虎等都是云计算领域的现行者，亚马逊的弹性计算云EC2和简单存储服务S3旨在为企业提供计算服务和存储服务，开辟了云存储和云计算服务的业务模式；谷歌作为云计算技术的最大使用者，其搜索引擎建立在200多个站点、100万台服务器的基础上，其任何一个互联网终端都可以通过云端访问和共享本机数据；IBM于2007年提出“蓝云计”算平台，为全球用户提供分布式的大型服务器池，使用户可以即时得到云计算服务，让数据中心存在于类似于互联网的环境中，真正实现了虚拟化技术等等，各大互联网公司利用自身资源优势，通过集中研发和实验，使得云计算技术的发展速度不断加快，其服务领域和服务种类也在趋于多样。
我国云计算领域的发展同样十分迅猛。在2008年，IBM先后在无锡和北京建立两个云计算中心，物联网与云计算逐渐走进我们的视野；中国移动、中国电信阿里等互联网运营商和大型企业也加入了云计算研究的行列，在国内提供云计算产品和服务，取得了巨大的成果和进步。瑞星、金山、360安全卫士、卡巴斯基等均推出了云安全策略[2]，我国云计算领域的探索和研究正趋于深入和多样化。
云计算技术之所以得到了空前的重视和发展，与其高效且低廉的特点分不开。伴随网络技术的不断发展和革新，信息传输速度不断加快，带宽和数据安全得到了有效的保证，大规模、超大规模的任务可以实现网络分布式处理[2][7]，突破了地域和时域限制，尤其是超级计算机、超大规模数据中心的实现和增加，计算资源得到了巨大的增加，同时，数据中心和计算资源的地域集中可以减少网络成本和管理成本，大大提高人工管理和调度的效率，这使得云计算技术在保证计算服务的高效性同时，降低了资源占有和成本，自然拥有广阔的市场前景。
1.2.2立题依据与章节安排
云计算技术是时下热门技术，是一种基于创新型资源的服务模式，是能够提供最可靠、最安全的数据存储空间，提供分布式计算资源、摆脱终端硬件性能限制的综合型互联网技术。云计算作为物联网时代的产物，可以大大促进我国互联网领域、IT领域及相关软硬件领域的发展，加快我国信息化进程，赶超世界先进水平，打破技术垄断和资源局限，从全局性、综合性和长远角度来看，对云计算的研究刻不容缓，对我国调整和优化产业结构、丰富多领域合作和交流以及建设创新型国家具有重要意义。
目前，云计算技术的推动者和受益者大都是国外大型互联网企业，其涉及的服务范围和市场正逐渐扩大，对于我国互联网企业是一项新的挑战，也是难得的赶超前沿的宝贵机遇。我们应当合理利用资源，加强自主创新，走出自己的科技兴国道路。
本人在本科毕业设计中主要完成本课题的以下工作：
(1)了解云计算技术发展现状，学习几个负载均衡算法的原理和适用环境，学习负载均衡算法的衡量标准和选择方法以及适用条件。
(2)学习java编写规则，学习Cloudsim的仿真原理和源码，从不同标准出发编写测试程序检验各算法的运行情况。
(3)分别对遗传算法、轮询算法、MinMin算法和粒子群算法进行仿真比较。通过各算法的负载均衡能力的比较，总结各算法的优缺点和适用情况。
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