一種多媒體云計(jì)算仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多媒體云計(jì)算仿真方法，包括：根據(jù)所要仿真的多媒體云的結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的資源模型；根據(jù)所要仿真的多媒體云的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型；根據(jù)所要模擬的場景，建立用戶行為模型；根據(jù)用戶提交的多媒體云任務(wù)的特征，為所建立的用戶行為模型中的每一個(gè)多媒體云任務(wù)建立對應(yīng)的任務(wù)模型；用戶根據(jù)輸出數(shù)據(jù)的需求，定制數(shù)據(jù)采集方法，設(shè)置監(jiān)聽事件，在事件發(fā)生時(shí)將關(guān)心的數(shù)據(jù)輸出；開始仿真，所述用戶行為模型產(chǎn)生的事件推動(dòng)仿真運(yùn)行，直到仿真完成。本發(fā)明的仿真方法適用于多媒體云計(jì)算的仿真。
【專利說明】一種多媒體云計(jì)算仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真領(lǐng)域，特別涉及一種多媒體云計(jì)算仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]云計(jì)算是一種新興技術(shù)，其目標(biāo)是通過互聯(lián)網(wǎng)提供各種計(jì)算服務(wù)和存儲(chǔ)服務(wù)，包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)等服務(wù)模式。云服務(wù)提供商主要提供數(shù)據(jù)中心硬件和軟件，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)服務(wù)和計(jì)算服務(wù)。通過使用云計(jì)算，用戶可以像使用超級計(jì)算機(jī)那樣從云中獲取服務(wù)。用戶把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云中，而不是存儲(chǔ)在自己的設(shè)備上，從而可以隨時(shí)隨地訪問數(shù)據(jù)。通過在更強(qiáng)大的云計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行應(yīng)用程序并在云中配置軟件，可有效減輕用戶在本地設(shè)備中進(jìn)行軟件安裝和頻繁升級的負(fù)擔(dān)。
[0003]在Web2.0時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)多媒體是以服務(wù)的形式興起的。通過提供多元化的媒體服務(wù)，多媒體計(jì)算已經(jīng)成為一項(xiàng)受人矚目的技術(shù)，它可以生成、編輯、處理、搜索各種媒體內(nèi)容，如圖像、視頻、音頻、圖形。對于基于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用和服務(wù)而言，由于同時(shí)服務(wù)于數(shù)百萬網(wǎng)民和移動(dòng)用戶，需要大量的計(jì)算資源，因此對多媒體云計(jì)算的需求也非常大。在這種基于云的新型多媒體計(jì)算模式中，用戶可以在云中分布式地存儲(chǔ)和處理多媒體應(yīng)用數(shù)據(jù)，不需要在計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備上安裝媒體應(yīng)用軟件，進(jìn)而減輕了用戶對多媒體軟件維護(hù)和升級的負(fù)擔(dān)，避免了在用戶設(shè)備上進(jìn)行計(jì)算，延長了移動(dòng)終端的續(xù)航時(shí)間。
[0004]多媒體云與傳統(tǒng)云相比，存在以下幾個(gè)區(qū)別:
[0005]I)、云結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性。傳統(tǒng)云的數(shù)據(jù)中心之間是一種弱耦合關(guān)系，彼此管理獨(dú)立、功能獨(dú)立，而多媒體云的不同部分會(huì)進(jìn)行功能分工，必要時(shí)相互協(xié)作，以某種覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)建立強(qiáng)稱合關(guān)系。
[0006]2)、云設(shè)備的異構(gòu)性。傳統(tǒng)云的數(shù)據(jù)中心的設(shè)備都是功能類似的同構(gòu)設(shè)備，功能以計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)為主，而多媒體云的設(shè)備種類繁多，功能多樣。
[0007]3)、云任務(wù)的異構(gòu)性。傳統(tǒng)云的每個(gè)數(shù)據(jù)中心能夠勝任任務(wù)的所有需求，而多媒體云任務(wù)根據(jù)任務(wù)的類型，任務(wù)的QoS需求往往需要不同地點(diǎn)、不同功能、不同數(shù)量的設(shè)備配合完成。
[0008]為了檢測云計(jì)算相關(guān)技術(shù)的可行性，常用仿真器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，因此，云計(jì)算仿真器是研究和測試云平臺(tái)的重要工具。目前，云計(jì)算專用仿真器有MDCSim、GreenCloucU iCanCloud、CloudSim,和 NetworkCloudSim。
[0009]MDCSim實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可擴(kuò)展的3層數(shù)據(jù)中心模型，在不影響其他層次的功能的前提下，可以隨意替換仿真器的任意層次的實(shí)現(xiàn)，主要用來分析真實(shí)負(fù)載情況下的性能和能耗。GreenCloud是基于ns_2擴(kuò)展的能耗敏感型云平臺(tái)仿真器，建立了服務(wù)器、交換機(jī)、鏈路等組件的能耗模型，能夠?qū)υ破脚_(tái)的負(fù)載分布進(jìn)行詳盡的觀察，但該系統(tǒng)由于內(nèi)存占用問題而不能仿真較大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。iCanCloud的目標(biāo)在于盡可能地還原真實(shí)的云，默認(rèn)的云模型基于AmazonEC2，適用于在部署應(yīng)用前，對應(yīng)用進(jìn)行成本和性能的仿真，這也導(dǎo)致了仿真軟件相對復(fù)雜，靈活性較差。CloudSim實(shí)現(xiàn)了一個(gè)結(jié)構(gòu)松散的仿真庫，允許用戶定制各個(gè)層次的資源使用策略，適合用來對云計(jì)算進(jìn)行算法研究。NetworkCloudSim是對CloudSim的進(jìn)一步擴(kuò)展，解決了 CloudSim任務(wù)模型過于簡單的問題，增加了對數(shù)據(jù)中心內(nèi)部鏈路層結(jié)構(gòu)的模擬。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中的云計(jì)算仿真器雖然已有多種，但這些仿真器都著重于對數(shù)據(jù)中心的仿真，較為適合傳統(tǒng)云仿真，不能滿足多媒體云仿真中對于云結(jié)構(gòu)、云設(shè)備、云任務(wù)的異構(gòu)性的仿真需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的云計(jì)算仿真器不能滿足多媒體云仿真的需求，從而提供一種適用于多媒體云計(jì)算的仿真方法。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多媒體云計(jì)算仿真方法，包括:
[0013]步驟I)、根據(jù)所要仿真的多媒體云的結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的資源模型；
[0014]所述資源模型描述了多媒體云在每個(gè)部署點(diǎn)部署的設(shè)備集群的功能，以及集群內(nèi)設(shè)備的數(shù)量、功能、執(zhí)行任務(wù)在內(nèi)的信息；
[0015]步驟2)、根據(jù)所要仿真的多媒體云的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型；
[0016]所述網(wǎng)絡(luò)模型包括物理網(wǎng)絡(luò)的屬性和多媒體云中各個(gè)部署點(diǎn)之間的覆蓋網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系；
[0017]步驟3)、根據(jù)所要模擬的場景，建立用戶行為模型；
[0018]所述用戶行為模型描述了用戶的數(shù)量、用戶的物理位置、用戶加入和退出時(shí)間，以及用戶提交每個(gè)多媒體云任務(wù)的時(shí)間；
[0019]步驟4)、根據(jù)用戶提交的多媒體云任務(wù)的特征，為所要模擬的場景中的每一種多媒體云任務(wù)建立對應(yīng)的任務(wù)模型；
[0020]所述任務(wù)模型描述了多媒體云任務(wù)中各個(gè)子任務(wù)之間的執(zhí)行順序，每個(gè)子任務(wù)聲明所需要的資源信息，包括資源的數(shù)量和種類；
[0021]步驟5)、用戶根據(jù)輸出數(shù)據(jù)的需求，定制數(shù)據(jù)采集方法，在仿真器相關(guān)事件發(fā)生時(shí),將關(guān)心的數(shù)據(jù)輸出；
[0022]步驟6)、開始仿真，所述用戶行為模型產(chǎn)生的事件推動(dòng)仿真運(yùn)行，直到仿真完成。
[0023]上述技術(shù)方案中，在所述步驟I)中，所述資源模型是一個(gè)三層資源模型，將多媒體云中不同粒度的資源擁有者抽象為組件、設(shè)備、執(zhí)行者3種模型，其中，
[0024]所述組件代表多媒體云中的設(shè)備按照位置、功能、規(guī)模形成的設(shè)備集群，所述設(shè)備代表一切在多媒體云中能提供資源、物理上存在的個(gè)體，所述執(zhí)行者代表從設(shè)備實(shí)際分配資源并執(zhí)行任務(wù)的對象；
[0025]所述組件、設(shè)備與執(zhí)行者利用標(biāo)簽聲明自身所能提供的能力，在仿真運(yùn)行過程中，配合資源調(diào)度策略，模擬多媒體云響應(yīng)多媒體云任務(wù)的資源請求并分配資源的過程；
[0026]所述設(shè)備包括3種，其中，
[0027]主機(jī)模擬支持虛擬化技術(shù)的服務(wù)器，以虛擬機(jī)為單位進(jìn)行資源分配，每個(gè)虛擬機(jī)就是一個(gè)執(zhí)行者；
[0028]專用設(shè)備模擬不支持虛擬化的專業(yè)設(shè)備或具有特殊用途、資源共享的服務(wù)器，所有資源由專有設(shè)備執(zhí)行者進(jìn)行托管，專有設(shè)備執(zhí)行者是一個(gè)邏輯實(shí)體，在現(xiàn)實(shí)中并沒有相關(guān)的對應(yīng)實(shí)體；
[0029]空設(shè)備模擬多媒體云計(jì)算中常見的中轉(zhuǎn)資源請求的代理，本身沒有任何資源，沒有執(zhí)行者。
[0030]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟2)中，所述多媒體云中各個(gè)部署點(diǎn)之間的覆蓋網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系表示為一種不對稱的鄰居關(guān)系的集合，所述鄰居關(guān)系包括:
[0031]如果節(jié)點(diǎn)a,存在這樣一種關(guān)系,節(jié)點(diǎn)a能夠主動(dòng)向節(jié)點(diǎn)b發(fā)起通信,而節(jié)點(diǎn)b不能主動(dòng)向節(jié)點(diǎn)a發(fā)起通信,則稱節(jié)點(diǎn)b是節(jié)點(diǎn)a的鄰居,記做a — b或者(a, b)。 [0032]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)中，所述用戶模型由真實(shí)系統(tǒng)的日志文件分析處理而成，或根據(jù)所要模擬的場景人為構(gòu)造而成。
[0033]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟4)中，所述任務(wù)模型中采用基于Petri網(wǎng)理論的工作流模型來模擬多媒體云任務(wù)，得到任務(wù)流，其中每一個(gè)子任務(wù)都是最小粒度的任務(wù)，擁有自己的標(biāo)簽集合，由資源模型中的執(zhí)行者來完成；其中，
[0034]Petri網(wǎng)的定義如下:
[0035]三元組N= (S，T; F)稱之為有向網(wǎng)的充分必要條件是:
[0036](I) S門 = 0
[0037](2) SUT
[0038](3) i^SxrUrx夕，其中的“X”為笛卡兒積
[0039](4) dom (F) U cod (F) =SUT
[0040]其中，S和T分別稱為N的庫所集和變遷集,F為流關(guān)系，dom(F) = {x\3y:(x,y) ^F}為F的定義域，COd(F) = O； I am0為F的值域。
[0041]輸入庫所和輸出庫所的定義如下:
[0042]對于一個(gè)變遷t e T，.t = {p e P: (p, t) e F}稱之為輸入庫所節(jié)點(diǎn)集合，t.={p e P: (t，p) e F}稱之為輸出庫所集合；
[0043]以Petri網(wǎng)表示任務(wù)流，以變遷表示任務(wù)，庫所表示任務(wù)的條件，令牌表示條件的滿足情況，并定義4種流關(guān)系:
[0044]AND-join:多個(gè)輸入條件虛同時(shí)滿足才能執(zhí)行任務(wù),完成后產(chǎn)生一個(gè)輸出條件；
[0045]AND-split:單個(gè)輸入條件，任務(wù)完成后產(chǎn)生多個(gè)輸出條件；
[0046]OR-join:不同分支的任務(wù)只要有一個(gè)完成就可以產(chǎn)生輸出條件；
[0047]OR-split:表明某一個(gè)條件有多個(gè)分支任務(wù)，但只能選擇其中的一個(gè)運(yùn)行。
[0048]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0049]1、本發(fā)明的仿真方法適用于多媒體云計(jì)算的仿真，而以往的云計(jì)算仿真方法只能用于對同質(zhì)數(shù)據(jù)中心的仿真；
[0050]2、本發(fā)明提供的仿真方法不但可以有效地模擬物理網(wǎng)絡(luò)的屬性，還可以模擬復(fù)雜多變的覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而以往的仿真方法缺少對覆蓋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真；
[0051]3、本發(fā)明提供的仿真方法通過標(biāo)簽機(jī)制和細(xì)化的資源模型簡化了為不同性質(zhì)、不同目的、不同位置的任務(wù)提供不同的任務(wù)處理方式的流程，使得使用者可以專注于資源算法的仿真；
[0052]4、本發(fā)明提供的仿真方法使用Petri網(wǎng)工作流模型實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜多媒體任務(wù)的模擬，使得使用者可以輕易地模擬流程復(fù)雜的任務(wù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1是本發(fā)明的多媒體云計(jì)算仿真方法中所涉及的仿真模型的示意圖；
[0054]圖2是資源模型的示意圖；
[0055]圖3是在一個(gè)實(shí)施例中所要仿真的多媒體云的場景示意圖；
[0056]圖4是本發(fā)明的多媒體云計(jì)算仿真方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0058]在對本發(fā)明的仿真方法做詳細(xì)說明之前，首先對該仿真方法中所采用的仿真模型做統(tǒng)一的描述。
[0059]如圖1所示，本發(fā)明中所采用的仿真模型分為三個(gè)層次，分別為網(wǎng)絡(luò)層、資源層與用戶層，下面分別加以描述。
[0060]1、網(wǎng)絡(luò)層
[0061]在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)了通用的網(wǎng)絡(luò)模型。該模型在結(jié)構(gòu)上又可以細(xì)分為兩層，分別對云的物理網(wǎng)絡(luò)和覆蓋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。通過自定義更新策略，物理網(wǎng)絡(luò)屬性(如延時(shí)、帶寬等)和覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。
[0062]為了模擬復(fù)雜多變的覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提出一種不對稱的鄰居關(guān)系，而整個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)可以表示為鄰居關(guān)系的集合:
[0063]如果節(jié)點(diǎn)a,存在這樣一種關(guān)系,節(jié)點(diǎn)a可以主動(dòng)向節(jié)點(diǎn)b發(fā)起通信,而節(jié)點(diǎn)b不能主動(dòng)向節(jié)點(diǎn)a發(fā)起通信,則稱節(jié)點(diǎn)b是節(jié)點(diǎn)a的鄰居,記做a — b或者(a, b)。a、b可以互為鄰居。
[0064]不對稱的鄰居關(guān)系保證了節(jié)點(diǎn)間信息傳遞的有序性，一個(gè)節(jié)點(diǎn)能且只能向它的鄰居轉(zhuǎn)發(fā)資源請求。例如，以分布式哈希表(Distributed Hash Table,DHT)組織的多媒體云，節(jié)點(diǎn)的路由表中的節(jié)點(diǎn)就是它的全部鄰居，當(dāng)資源不夠時(shí)，它可以向這些鄰居求援，而采用分級組織的多媒體云，子孫節(jié)點(diǎn)是父親節(jié)點(diǎn)的鄰居，父親節(jié)點(diǎn)不是子孫節(jié)點(diǎn)的鄰居，那么資源請求的過程只能由父親節(jié)點(diǎn)向子孫節(jié)點(diǎn)傳遞。
[0065]2、資源層
[0066]資源層實(shí)現(xiàn)了資源模型。
[0067]首先介紹標(biāo)簽的概念:
[0068]如果某個(gè)對象ο具備某種功能f，則稱ο被貼上標(biāo)簽t (f)。對象O所擁有的全部標(biāo)簽就代表了它所能提供的全部功能，記做T(O) = {t(f)|f eF}，其中？是0的功能集合。
[0069]如圖2所示，資源模型將資源按照粒度由大到小分為3個(gè)級別，分別為組件(Component)、設(shè)備(Device)、執(zhí)行者(Executor)。組件代表云中設(shè)備按照位置、功能、規(guī)模形成的設(shè)備集群。設(shè)備包括支持虛擬化技術(shù)的一般主機(jī)(Host)和資源共享的專用設(shè)備(Equipment)，這兩種設(shè)備都可以分配資源執(zhí)行任務(wù)。此外，還有一種特別的空設(shè)備(NullDevice)，擁有功能但本身不分配資源，適用于模擬中轉(zhuǎn)資源請求的服務(wù)器，例如代理服務(wù)器和前端Web服務(wù)器。實(shí)際運(yùn)行任務(wù)的是執(zhí)行者，不同的設(shè)備因?yàn)槿蝿?wù)執(zhí)行方式的不同，擁有不同類型的執(zhí)行者，對于主機(jī)來說，執(zhí)行者是虛擬機(jī)(VM)，而對于專用設(shè)備，有特別的專用設(shè)備執(zhí)行者(Equipment Executor)，這種執(zhí)行者資源屬性與所屬設(shè)備完全一致，只是將任務(wù)執(zhí)行功能抽象出來，從而與虛擬機(jī)可以共享同樣的調(diào)度策略。
[0070]無論是組件、設(shè)備，還是執(zhí)行者，只要是擁有實(shí)際資源的對象，都擁有自己的標(biāo)簽集合，用來聲明可以提供的能力。同時(shí)，每一個(gè)任務(wù)也會(huì)聲明自己需要的標(biāo)簽集合。這樣，通過匹配標(biāo)簽，任務(wù)就會(huì)被引導(dǎo)到合適的組件、設(shè)備、執(zhí)行者。 [0071]當(dāng)然，標(biāo)簽只能為對象進(jìn)行功能分類，在任務(wù)運(yùn)行中實(shí)際選擇哪個(gè)對象處理任務(wù)，還需要每個(gè)對象定義的調(diào)度策略進(jìn)行選擇。
[0072]3、用戶層
[0073]用戶層模擬多媒體云的用戶行為，采用基于Petri網(wǎng)理論的工作流模型來模擬多媒體云任務(wù)，稱為任務(wù)流(taskflow)，其中每一個(gè)子任務(wù)都是最小粒度的任務(wù)，擁有自己的標(biāo)簽集合，由資源模型中的執(zhí)行者來完成。如無特殊說明，下文所指任務(wù)均為任務(wù)流的子任務(wù)。
[0074]Petri網(wǎng)的定義如下:
[0075]三元組N= (S，T ；F)稱之為有向網(wǎng)(簡稱網(wǎng))的充分必要條件是:
[0076](I) S門 = 0
[0077](2) SUT
[0078](3) F^SxTiJTxS ( “X”為笛卡兒積)
[0079](4) dom (F) U cod (F) =SUT
[0080]其中，S和T分別稱為N的庫所(place)集和變遷(transition)集；
F 為流關(guān)系(flow relation)；
dom(F) = {χ I 3y: (x,j0 e F}為 F 的定義域；
cod(/ ') = \y \ 3x: (X.v) G /’]為 F 的值域。
[0081]輸入庫所和輸出庫所的定義如下:
[0082]對于一個(gè)變遷t e T，.t = {p e P: (P, t) e F}稱之為輸入庫所節(jié)點(diǎn)集合，t.={p e P: (t，p) e F}稱之為輸出庫所集合。
[0083]簡單的說，.t就是發(fā)生變遷所需要的條件，t.是變遷發(fā)生后產(chǎn)生的條件。變遷需要令牌(token)來觸發(fā)，每個(gè)庫所至多擁有一個(gè)令牌，只有當(dāng).t所需要的令牌數(shù)量得到滿足時(shí)，變遷t才會(huì)發(fā)生并消耗令牌，t完成后又會(huì)在t.產(chǎn)生新的令牌。
[0084]以Petri網(wǎng)表示任務(wù)流，以變遷表示任務(wù)，庫所表示任務(wù)的條件，令牌表示條件的滿足情況，并定義4種流關(guān)系:
[0085]AND-join:多個(gè)輸入條件虛同時(shí)滿足才能執(zhí)行任務(wù),完成后產(chǎn)生一個(gè)輸出條件；
[0086]AND-split:單個(gè)輸入條件，任務(wù)完成后產(chǎn)生多個(gè)輸出條件；
[0087]OR-join:不同分支的任務(wù)只要有一個(gè)完成就可以產(chǎn)生輸出條件；
[0088]OR-split:表明某一個(gè)條件有多個(gè)分支任務(wù)，但只能選擇其中的一個(gè)運(yùn)行。
[0089]當(dāng)只有一個(gè)輸入條件，一個(gè)任務(wù)，一個(gè)輸出條件時(shí)，4種流關(guān)系是等價(jià)的。
[0090]通過組合這4種流關(guān)系，就可以滿足多媒體云任務(wù)的模擬需求。
[0091]以上是對本發(fā)明的仿真方法中的仿真模型的描述，下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的仿真方法進(jìn)行說明。[0092]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，要進(jìn)行仿真計(jì)算的多媒體云的結(jié)構(gòu)如下:
[0093]云運(yùn)行商在6個(gè)地點(diǎn)部署了數(shù)據(jù)中心，分別用Cl0Ud-f6表示。每個(gè)數(shù)據(jù)中心擁有2000臺(tái)主機(jī)，其中一半具有“轉(zhuǎn)碼”功能，能夠從指定的網(wǎng)絡(luò)位置獲取媒體文件并進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，另外一半具有“媒體分割和媒體合并”功能，即能夠?qū)⒁粋€(gè)媒體文件分割成幾個(gè)部分，或者將幾個(gè)媒體文件合并成一個(gè)大文件。數(shù)據(jù)中心中，每一個(gè)任務(wù)都通過一個(gè)單獨(dú)的虛擬機(jī)來執(zhí)行。同一個(gè)用戶申請的虛擬機(jī)可以復(fù)用。
[0094]云運(yùn)行商部署中心云對所有的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理，中心云負(fù)責(zé)接收用戶提交的任務(wù)，并隨機(jī)分配到各個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理。
[0095]假設(shè)用戶和任務(wù)加入規(guī)則如下:
[0096]1000個(gè)用戶從第O秒開始，按照10秒一個(gè)的速度均勻加入到網(wǎng)絡(luò)中，加入后，每個(gè)用戶提交10個(gè)任務(wù)流，相鄰任務(wù)流的提交間隔為10秒。用戶隨機(jī)分布在100個(gè)地點(diǎn)。每個(gè)任務(wù)流完成相同的工作，將指定的媒體文件轉(zhuǎn)碼成另外一種格式的文件，假設(shè)文件比較大，需要對媒體文件進(jìn)行切割，分成3個(gè)小文件分別進(jìn)行處理，最后再進(jìn)行合并。因此，每個(gè)任務(wù)流分為3個(gè)階段，第I個(gè)階段利用“媒體分割和媒體合并”對媒體文件進(jìn)行分割，分成3部分，第2階段是3個(gè)“轉(zhuǎn)碼”子任務(wù)，對分割后的媒體文件進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，第3階段對轉(zhuǎn)碼后的結(jié)果進(jìn)行合并。
[0097]對上述多媒體云進(jìn)行仿真的操作步驟如下:
[0098]步驟I)、根據(jù)所要仿真的多媒體云的結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的資源模型，包括每個(gè)部署點(diǎn)所擁有的資源和所具備的功能。
[0099]以本實(shí)施例中所要模擬的多媒體云為例，在為其建立資源模型時(shí)，建立7個(gè)組件，其中6個(gè)組件代表數(shù)據(jù)中心Cloud-f 6，I個(gè)組件代表中心云。然后為代表中心云的組件添加一個(gè)空設(shè)備，該空設(shè)備貼上標(biāo)簽“媒體分割和媒體合并”和“轉(zhuǎn)碼”，這樣組件就能夠響應(yīng)用戶的“媒體分割和媒體合并”、“轉(zhuǎn)碼”任務(wù)請求，而由于組件沒有實(shí)際的資源，那么實(shí)際的任務(wù)處理工作將被分配到它的鄰居們即數(shù)據(jù)中心Cloud-f 6執(zhí)行。為代表數(shù)據(jù)中心的6個(gè)組件分別添加設(shè)備，總共2000個(gè)主機(jī)，其中1000個(gè)主機(jī)貼上標(biāo)簽“媒體分割和媒體合并”，表示具有媒體分割和媒體合并功能，1000個(gè)主機(jī)貼上標(biāo)簽“轉(zhuǎn)碼”，表示具有轉(zhuǎn)碼功能。實(shí)際的流化、轉(zhuǎn)碼功能由這些主機(jī)生成的虛擬機(jī)完成，因此虛擬機(jī)就是資源模型中的執(zhí)行者。
[0100]步驟2)、根據(jù)所要仿真的多媒體云的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型，包括物理網(wǎng)絡(luò)的屬性和多媒體云中各個(gè)部署點(diǎn)之間的覆蓋網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系。
[0101]在本實(shí)施例中，使用現(xiàn)有的拓?fù)渖善?如BRITE)生成一個(gè)100物理位置的拓?fù)湮募?，從中選擇7個(gè)位置作為組件的物理位置。然后，為所述的7個(gè)組件建立鄰居關(guān)系:(中心云,Cloud-Ι)、(中心云,Cloud-2)、(中心云,Cloud-3)、(中心云,Cloud-4)、(中心云,Cloud-5)、(中心云，Cloud-6)。這些鄰居關(guān)系反映了各個(gè)部署點(diǎn)之間的覆蓋網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系，形成了一個(gè)以中心云為中心的集中式覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0102]步驟3)、根據(jù)模擬的場景，建立用戶行為模型。用戶行為模型描述了用戶的數(shù)量、用戶的物理位置、用戶加入和退出時(shí)間，以及用戶提交每個(gè)多媒體云任務(wù)的時(shí)間。
[0103]在本實(shí)施例中，首先，將用戶隨機(jī)分布在步驟2)生成的100個(gè)物理位置上。然后，使用一個(gè)用戶加入定時(shí)器作為用戶加入事件的驅(qū)動(dòng)引擎，每IOs觸發(fā)一次該定時(shí)器，每次觸發(fā)時(shí)加入一個(gè)新的用戶，同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)新的用戶任務(wù)流提交定時(shí)器，IOs觸發(fā)一次，總共觸發(fā)10次，用于提交用戶的10個(gè)任務(wù)流。用戶加入定時(shí)器總共觸發(fā)1000次。用戶在提交的10個(gè)任務(wù)流都完成后自動(dòng)退出。何時(shí)觸發(fā)用戶加入定時(shí)器以及如何觸發(fā)用戶加入定時(shí)器并不限于本實(shí)施例所提到的內(nèi)容，在其他實(shí)施例中可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。
[0104]步驟4)、根據(jù)用戶提交的多媒體任務(wù)的特征，為所要模擬的場景中的每一種多媒體云任務(wù)建立對應(yīng)的任務(wù)模型。
[0105]在本實(shí)施例中，為任務(wù)流建立Petri網(wǎng)工作流模型，包含5個(gè)子任務(wù)，分別是媒體分割子任務(wù)a,轉(zhuǎn)碼子任務(wù)bl、b2、b3,以及媒體合并子任務(wù)c,在a與bl、b2、b3之間建立AND-split 關(guān)系，在 bl、b2、b3 與 c 建立 AND-join 關(guān)系。
[0106]步驟5)、用戶根據(jù)輸出數(shù)據(jù)的需求，定制數(shù)據(jù)采集方法，設(shè)置監(jiān)聽事件，在事件發(fā)生時(shí)將關(guān)心的數(shù)據(jù)輸出。用戶也可以在用戶添加的代碼的任何位置將數(shù)據(jù)輸出。
[0107]步驟6)、開始仿真，用戶行為模型產(chǎn)生的事件將會(huì)推動(dòng)仿真自動(dòng)運(yùn)行，直到仿真完成。
[0108]以上是對本發(fā)明的多媒體云仿真方法在一個(gè)實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)的描述。上述步驟中的步驟I)、步驟2)、步驟3)、步驟4)、步驟5)之間的順序并不要求嚴(yán)格按照上述描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要自我調(diào)整。
[0109]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種多媒體云計(jì)算仿真方法，包括: 步驟I)、根據(jù)所要仿真的多媒體云的結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的資源模型； 所述資源模型描述了多媒體云在每個(gè)部署點(diǎn)部署的設(shè)備集群的功能，以及集群內(nèi)設(shè)備的數(shù)量、功能、執(zhí)行任務(wù)在內(nèi)的信息； 步驟2)、根據(jù)所要仿真的多媒體云的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為其建立對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型； 所述網(wǎng)絡(luò)模型包括物理網(wǎng)絡(luò)的屬性和多媒體云中各個(gè)部署點(diǎn)之間的覆蓋網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系; 步驟3)、根據(jù)所要模擬的場景，建立用戶行為模型； 所述用戶行為模型描述了用戶的數(shù)量、用戶的物理位置、用戶加入和退出時(shí)間，以及用戶提交每個(gè)多媒體云任務(wù)的時(shí)間； 步驟4)、根據(jù)用戶提交的多媒體云任務(wù)的特征，為所要模擬的場景中的每一種多媒體云任務(wù)建立對應(yīng)的任務(wù)模型； 所述任務(wù)模型描述了多媒體云任務(wù)中各個(gè)子任務(wù)之間的執(zhí)行順序，每個(gè)子任務(wù)聲明所需要的資源信息，包括資源的數(shù)量和種類； 步驟5)、用戶根據(jù) 輸出數(shù)據(jù)的需求，定制數(shù)據(jù)采集方法，設(shè)置監(jiān)聽事件，在事件發(fā)生時(shí)將關(guān)心的數(shù)據(jù)輸出； 步驟6)、開始仿真，所述用戶行為模型產(chǎn)生的事件推動(dòng)仿真運(yùn)行，直到仿真完成； 其中，步驟I)、步驟2)、步驟3)、步驟4)、步驟5)的執(zhí)行順序能夠根據(jù)需要加以調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多媒體云計(jì)算仿真方法，其特征在于，在所述步驟I)中，所述資源模型是一個(gè)三層資源模型，將多媒體云中不同粒度的資源擁有者抽象為組件、設(shè)備、執(zhí)行者3種模型，其中， 所述組件代表多媒體云中的設(shè)備按照位置、功能、規(guī)模形成的設(shè)備集群，所述設(shè)備代表一切在多媒體云中能提供資源、物理上存在的個(gè)體，所述執(zhí)行者代表從設(shè)備實(shí)際分配資源并執(zhí)行任務(wù)的對象； 所述組件、設(shè)備與執(zhí)行者利用標(biāo)簽聲明自身所能提供的能力，在仿真運(yùn)行過程中，配合資源調(diào)度策略，模擬多媒體云響應(yīng)多媒體云任務(wù)的資源請求并分配資源的過程； 所述設(shè)備包括3種，其中， 主機(jī)模擬支持虛擬化技術(shù)的服務(wù)器，以虛擬機(jī)為單位進(jìn)行資源分配，每個(gè)虛擬機(jī)就是一個(gè)執(zhí)行者； 專用設(shè)備模擬不支持虛擬化的專業(yè)設(shè)備或具有特殊用途、資源共享的服務(wù)器，所有資源由專有設(shè)備執(zhí)行者進(jìn)行托管，專有設(shè)備執(zhí)行者是一個(gè)邏輯實(shí)體，在現(xiàn)實(shí)中并沒有相關(guān)的對應(yīng)實(shí)體； 空設(shè)備模擬多媒體云計(jì)算中常見的中轉(zhuǎn)資源請求的代理，本身沒有任何資源，沒有執(zhí)行者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多媒體云計(jì)算仿真方法，其特征在于，在所述的步驟2)中，所述多媒體云中各個(gè)部署點(diǎn)之間的覆蓋網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系表示為一種不對稱的鄰居關(guān)系的集合，所述鄰居關(guān)系包括: 如果節(jié)點(diǎn)a，存在這樣一種關(guān)系，節(jié)點(diǎn)a能夠主動(dòng)向節(jié)點(diǎn)b發(fā)起通信，而節(jié)點(diǎn)b不能主動(dòng)向節(jié)點(diǎn)a發(fā)起通信,則稱節(jié)點(diǎn)b是節(jié)點(diǎn)a的鄰居,記做a — b或者(a, b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多媒體云計(jì)算仿真方法，其特征在于，在所述的步驟3)中，所述用戶模型由真實(shí)系統(tǒng)的日志文件分析處理而成，或根據(jù)所要模擬的場景人為構(gòu)造而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多媒體云計(jì)算仿真方法，其特征在于，在所述的步驟4)中，所述任務(wù)模型中采用基于Petri網(wǎng)理論的工作流模型來模擬多媒體云任務(wù)，得到任務(wù)流，其中每一個(gè)子任務(wù)都是最小粒度的任務(wù)，擁有自己的標(biāo)簽集合，由資源模型中的執(zhí)行者來完成;其中， Petri網(wǎng)的定義如下: 三元組N= (S,T;F)稱之為有向網(wǎng)的充分必要條件是:
(1)5門T= 0 (2)8?ΤΦ0 (3)i^SxrUrxS，其中的“χ”為笛卡兒積
(4)dom (F) U cod (F) =SUT 其中， S和T分別稱為N的庫所集和變遷集，F(xiàn)為流關(guān)系，domCF) = {x| 3_y:(x，j；) ei7}為F的定義域，00(1(/0=丨)，|玉::(^:，7)￡/^為 F 的值域。 輸入庫所和輸出庫所的定義如下: 對于一個(gè)變遷t e T,.t = {p e P: (P, t) e F}稱之為輸入庫所節(jié)點(diǎn)集合，t.={p e P: (t，p) e F}稱之為輸出庫所集合； 以Petri網(wǎng)表示任務(wù)流，以變遷表示任務(wù)，庫所表示任務(wù)的條件，令牌表示條件的滿足情況，并定義4種流關(guān)系: AND-join:多個(gè)輸入條件虛同時(shí)滿足才能執(zhí)行任務(wù),完成后產(chǎn)生一個(gè)輸出條件； AND-split:單個(gè)輸入條件，任務(wù)完成后產(chǎn)生多個(gè)輸出條件； OR-join:不同分支的任務(wù)只要有一個(gè)完成就可以產(chǎn)生輸出條件； OR-split:表明某一個(gè)條件有多個(gè)分支任務(wù)，但只能選擇其中的一個(gè)運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK103780640SQ201210397892
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】王勁林, 鄭鵬飛, 尤佳莉, 李曉林, 宋軍 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所, 中國科學(xué)院上海高等研究院