云计算凭借高可用、易扩展和按需服务等优点得到的快速广泛的应用与发展,但云计算数据中心持续增长的能耗成本和带来的环境问题是当前这一领域面临的主要挑战之一。能耗问题涉及到多个子问题:虚拟机调度(Virtual Machine Scheduling),多资源调度,作业调度,负载均衡,能耗感知等。虚拟化技术的出现提升的服务器的资源利用率,结合虚拟机调度,能减少使用的主机数目,节约能耗。相似地,合理科学的作业调度(Job Scheduling)策略能提升资源利用率,减少作业完成时间,降低能耗。此外,现实云环境中,评估一个候选算法往往是一项非常困难的事情,因为用户需求复杂多样,任务负载变化不断,公平环境难以重现,算法费时耗资源,测试需要反复,参数需要调试等众多不利因素影响。因此云仿真工具的出现就变得非常有意义。CloudSim作为云仿真器中的佼佼者,使用它能方便地研究虚拟机调度问题,作业调度问题。但CloudSim也不是那么的完善,在多资源调度和能耗仿真方面,CloudSim还存在一些不足。针对以上问题,在了解国内外研究成果的基础上,本文对这些方面作出下述的工作:(1)提出了基于负载高峰特征的虚拟机联合放置算法,通过负载高峰相似度来刻画虚拟机历史负载的互补性,进而将互补性高的虚拟机联合放置在一个主机上,理论与实验表明,该算法能有效提高主机利用率,减少主机使用数目。(2)针对CloudSim在多资源调度与能耗仿真存在的不足,通过对其扩展,实现了多资源调度与能耗模拟的云仿真工具MultiRECloudSim,实现了基于进度的多资源云任务,作业指派算法,多资源分配与资源分配模式,多资源能耗模拟等功能。实验证明了其功能的丰富性、简便性。(3)提出了非异构/异构环境下的主资源负载均衡作业指派算法以及时间均衡作业指派算法,通过MultiRECloudSim的实验证明,主资源负载均衡作业指派算法能有效降低数据中心的能耗,时间均衡算法能有效减少作业完成时间。