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云计算根据租户需求提供弹性的、廉价的存储、计算等资源;对等网络(Peer-to-Peer，P2P)、内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)等地理分布式系统将服务推送到网络边缘，有更高的概率提高服务质量(Quality of Service，QoS)。融合云计算和地理分布式系统优势的地理分布云受到越来越多的关注。 在地理分布云研究中，存在一些挑战:系统需要对异构、分散的资源进行有效管理，并根据租户的需求弹性供给资源;为了保障性能，每个租户的应用应该运行在隔离的虚拟网络环境中;普遍存在的跨越广域网的数据操作对传输效率有很高的要求;通用仿真工具的缺乏阻碍了地理分布云的发展。 针对以上问题，本文研究一套通用的虚拟化组网系统。该系统将地理分布的资源连接成一个虚拟化的、多租户共享的基础设施，为租户提供弹性资源、隔离的网络运行环境、高效率的数据传输等服务。此外，本文还提出一个面向地理分布云建模仿真的通用仿真器。 本文的主要贡献和创新点概括如下: 1.为了有效管理和弹性供给地理分布的资源，提出一个面向服务能力的管理架构和一种基于短期预测的业务弹性部署算法。管理架构使用一个两层中心控制结构管理自治站点，使用基于服务能力的虚拟化和多级资源池分配资源。业务弹性部署算法对用户请求的到达速度进行预测，并综合考虑当前负载和处理速度，调整资源容量和分布以控制负载水平。实验结果表明，算法能够准确地根据站点的处理压力调整业务部署，将负载控制在合理的范围内。 2.为了使租户能够公平地共享网络资源，提出服务虚拟网络(Service VirtualNetwork，SVN)构建方法及网络资源公平分配算法FairNet。服务虚拟网络通过一系列网络技术的组合隔离租户的网络流量，保障租户的网络性能。FairNet通过在主机上实现虚拟机带宽分配，在交换机上实现链路带宽分配，平衡了最小保障、公平分配、最大利用三个目标。实验结果表明，服务虚拟网络能够有效隔离租户间的网络影响;FairNet能够比其它的算法更公平地分配链路带宽，同时以远比PS-N小的计算代价取得了仅次于PS-N的网络公平性。 3.为了提高站点间的数据传输性能，研究中转节点辅助的多路径传输技术，建立多约束条件下的最优化问题求解模型，提出两种全局算法和两种局部算法。全局算法将原问题转化为能够进行分布式计算的对偶问题，并利用投影梯度法进行求解，计算过程中，两种算法分别需要物理网络和覆盖网络的信息。局部算法由每个连接的源节点根据局部信息调整传输速度和传输路径，在选择传输路径时，根据服务友好度或者随机策略挑选中转节点。实验结果表明，四种算法均能有效提升数据传输效率，且能够使用的信息越丰富，提升效果越明显。 4.针对地理分布云研究工具缺失的问题，研制一个面向地理分布云的通用、模块化的仿真架构MCloudSim。MCloudSim具有以下特征:允许自定义物理网络和覆盖网络，以适应不同的结构需求;基于Petri网工作流理论建立任务流模型，实现对复杂任务的模拟;提供丰富的资源模型以模拟各类异构资源。一个三层中心控制地理分布云和一个P2P云的实验结果表明MCloudSim能够高效地支持大规模的实验以及不同类型的地理分布云。