[发明专利]基于simics系统模拟器的云计算仿真系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及云计算仿真领域，特别是涉及一种基于simics系统模拟器的云计算仿真系统及方法。

背景技术

随着云计算技术的日益普及和大量工业化应用，云计算在实现服务的高可用性、处理能力的可扩展性等方面的优势越来越多地被业界认可。云计算系统庞大，节点众多，类型复杂，从云数据中心经过IP（Internet Protocol，网际协议）网络到海量的终端，整个网络场景的实际设备花费巨大，在经济上对众多中小云计算研究机构来说，是个沉重的负担。云计算仿真技术将逐渐成为云计算系统规划、设计和开发中的主流技术，因此如何实现云计算系统的仿真成为本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于simics系统模拟器的云计算仿真系统及方法，在simics系统模拟器的基础上，以较低的成本构造整个云计算的网络场景，实现云计算的仿真测试研究，缩短系统建设周期，提高系统建设中决策的科学性，可以应用于多种云计算平台。 

本发明提供的基于simics系统模拟器的云计算仿真系统，包括多个数据中心仿真单元、一个网络仿真单元和多个终端群仿真单元，所述网络仿真单元有两个网络接口，其中一个网络接口通过以太网接口连接多个数据中心仿真单元，另一个网络接口通过以太网接口连接多个终端群仿真单元；所述数据中心仿真单元、网络仿真单元和终端群仿真单元均为基于simics系统模拟器构建的虚拟仿真单元，均运行真实操作系统；

所述数据中心仿真单元，用于：模拟云计算数据中心的各种节点，每个数据中心仿真单元包括多个云控制器仿真节点、多个集群控制器仿真节点、多个节点控制器仿真节点，数据中心仿真单元内部的各仿真节点之间互相连接，或者与网络仿真单元连接；

所述网络仿真单元，用于：仿真IP网络的传输性能，包括IP网络仿真模块和/或基于ns2的DelayBox模块，网络仿真单元基于真实的操作系统运行IP网络仿真模块或基于ns2的DelayBox模块；

所述终端群仿真单元，用于：模拟海量终端对云计算平台的访问，终端群仿真单元包括压力测试工具Apache Jmeter和/或基于ns2的终端群仿真模块，终端群仿真单元基于真实的操作系统，单独运行压力测试工具Apache JMeter或基于ns2的终端群仿真模块，或同时运行压力测试工具Apache Jmeter和基于ns2的终端群仿真模块。

在上述技术方案中，所述网络仿真单元运行IP网络仿真模块时，通过模拟IP网络的主要性能参数指标，来仿真IP网络的传输性能；IP网络仿真模块的参数包括丢包率和包延迟，丢包率以百分比的形式预先设定；包延迟包括平均分布、指数分布、泊松分布、正态分布、二项分布，IP网络仿真模块维护一个线程池，采用多线程模式，对接收到的每个包进行处理，根据传输算法决定是否丢弃包，决定包的延迟，然后发送包出去。

在上述技术方案中，所述IP网络仿真模块包括数据包接收子模块、线程池维护子模块、线程池状态查询子模块、线程分配子模块、均匀分布随机数生成子模块、均匀分布随机数比较子模块、数据包处理子模块、包延迟随机数生成子模块、数据包发送子模块，其中：

数据包接收子模块，用于：接收数据包，并发送到数据包处理子模块；

线程池维护子模块，用于：维护线程池；

线程池状态查询子模块，用于：查询线程池的状态，判断线程池是否有空闲的线程，如果查询到没有空闲的线程，则等待，继续判断线程池是否有空闲的线程，直到有空闲的线程；查询到有空闲的线程时，产生一个线程分配触发信号，并发送到线程分配子模块； 

线程分配子模块，用于：收到线程池状态查询子模块发来的线程分配触发信号时，分配一个空闲的线程来处理数据包，产生一个均匀分布随机数生成触发信号，并发送到均匀分布随机数生成子模块；

均匀分布随机数生成子模块，用于：收到线程分配子模块发来的均匀分布随机数生成触发信号时，生成一个（0，1）均匀分布的随机数，产生一个均匀分布随机数比较触发信号，并发送到均匀分布随机数比较子模块；

均匀分布随机数比较子模块，用于：收到均匀分布随机数生成子模块发来的均匀分布随机数比较触发信号时，比较均匀分布随机数与丢包率的大小，判断该均匀分布随机数是否≥丢包率，如果该均匀分布随机数≥丢包率，则产生一个数据包保留触发信号，并发送到数据包处理子模块；如果该均匀分布随机数小于丢包率，则产生一个数据包丢弃触发信号，并发送到数据包处理子模块；