量，即為
[0068]聯(lián)合資源預(yù)留配置魯棒優(yōu)化模型的求解
[0069] 上述魯棒優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)式（2)及其約束條件S1-S6中，對(duì)每個(gè)包含不確定參數(shù)化1 和dvu的約束條件，引入?yún)?shù)Γ來控制解的保護(hù)程度，約束中至多有[?！箓€(gè)系數(shù)可W改變， 并通過對(duì)偶變化等，將不確定性魯棒優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為確定性隨機(jī)規(guī)劃問題求解。具體方法 如下
[0070] 對(duì)包含不確定參數(shù)化i和dvij的約束條件S1的式（2)，引入不確定需求參數(shù)集合 ?eT，其中，集合T={l，2，...t，...，T}，T=2I，當(dāng)?e于。且tU時(shí)，表示第t個(gè)用戶應(yīng)用實(shí)例 的帶寬需求化t不確定，當(dāng)且Kt含T時(shí)，表示該應(yīng)用實(shí)例的虛擬資源需求不確定;約束 參數(shù)化|屯|]，表明該約束條件中至多有片?！箓€(gè)應(yīng)用實(shí)例的需求參數(shù)(化1或dvu)不確定， 可能是第i個(gè)應(yīng)用實(shí)例的帶寬需求化1不確定，也可能是第i個(gè)用戶應(yīng)用實(shí)例對(duì)第j類虛擬機(jī) 資源的需求dvu不確定，或二者均不確定。調(diào)整Γο的大小，可W調(diào)整需求不確定的應(yīng)用實(shí)例 比例數(shù)，使該優(yōu)化模型有一定的可適應(yīng)性。
[0071]將(2)式寫成向量形式為：
[0075] 對(duì)上述向量形式進(jìn)行對(duì)偶轉(zhuǎn)化，得到約束條件S1的帶約束保護(hù)水平的線性的魯棒 逼近形式為：
[0076]
(15)
[OOW]約束條件S2和S3不含不確定參數(shù)化i或dvij，因此不做轉(zhuǎn)換。
[0078] 對(duì)包含不確定參數(shù)化1和dvij的約束條件S4中的式(9)，分別引入tdtel表示帶 寬需求不確定和虛擬資源需求不確定的應(yīng)用實(shí)例集合，對(duì)每個(gè)含帶寬需求不確定系數(shù)化1 的約束條件引入昨e化I電I]來調(diào)整解的魯棒性和最優(yōu)性，Γ:的物理意義是在接入基站r的應(yīng)用 實(shí)例中至多有片」個(gè)應(yīng)用實(shí)例的帶寬需求i,，）是不確定的，約束條件中不確定系數(shù)至 多有片j個(gè)可W變化，還有一個(gè)系數(shù)改變?yōu)?巧-^「: >為。同理對(duì)含虛擬資源需求不確定系數(shù) dvij的約束條件引入ne[0，|i：|]。經(jīng)過對(duì)偶變換，將約束條件S2轉(zhuǎn)化為線性的魯棒逼近形式 為：
[0081]同理，對(duì)包含不確定參數(shù)dbi的約束條件S5中的式（11)，引入rtc[0構(gòu)]，經(jīng)過對(duì)偶 變換，將約束條件S5轉(zhuǎn)化為線性的魯棒逼近形式為
[008引
（18)
[0083]同理，對(duì)包含不確定參數(shù)化1的約束條件S6中的式（13)，引入rle[0，|十。,1]，經(jīng)過對(duì) 偶變換，將約束條件S6轉(zhuǎn)化為線性的魯棒逼近形式為
[0087]綜上，經(jīng)過魯棒轉(zhuǎn)換之后，目標(biāo)函數(shù)式(2)聯(lián)合轉(zhuǎn)換后的約束條件S1-S6,是一個(gè)易 于求解的普通的非線性規(guī)劃問題，為聯(lián)合資源預(yù)留配置的魯棒優(yōu)化模型提供了求解途徑， 利用非線性規(guī)劃問題的經(jīng)典求解方法(如遺傳算法等)可求解全局最優(yōu)無線資源預(yù)留量和 虛擬機(jī)資源預(yù)留量-C'和皆1，對(duì)用戶需求取值范圍內(nèi)所有值，即 Vi執(zhí),.￡際-邱.，品,1 +卻]，聽,e[i7v.',,.-品品。十占']該魯棒模型所求得的資源預(yù)留量X戶 和巧Γ都是近似最優(yōu)的，即對(duì)一定范圍內(nèi)不確定參數(shù)的攝動(dòng)不敏感，具有一定的魯棒可適應(yīng) 性。
[0088]圖4是基于魯棒優(yōu)化的聯(lián)合資源預(yù)留配置算法的流程圖。W下舉例說明在移動(dòng)云 計(jì)算中基于本發(fā)明進(jìn)行資源預(yù)留配置的方法。
[0089]根據(jù)歷史觀測信息設(shè)定不同應(yīng)用實(shí)例類型對(duì)無線資源和虛擬計(jì)算資源的需求值 范圍她e[抓-品^馬.+.每]和加,ye「如，品+ 品 始值；
[0090]對(duì)目標(biāo)函數(shù)(2)結(jié)合約束條件S1-S6進(jìn)行求解，中央控制器獲取該預(yù)留周期的資源 預(yù)留量或"'呀α巧Γ，并根據(jù)資源預(yù)留量在基站和云端數(shù)據(jù)中屯、進(jìn)行資源調(diào)預(yù)留；
[0091] 當(dāng)移動(dòng)用戶應(yīng)用請(qǐng)求到來時(shí)，中央控制器獲取確切的用戶需求相關(guān)信息，并觀測 當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)可用的無線資源和虛擬計(jì)算資源容量，若充足，則受理用戶請(qǐng)求；
[0092] 結(jié)合當(dāng)前的無線通信環(huán)境和云端服務(wù)器的工作情況，選取系統(tǒng)所能提供的無線帶 寬資源配置滿意度和虛擬計(jì)算滿意度中較小的值作為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)
計(jì)算兩種資源分配量之間的匹配值Xir和Yipj。
[0093] 判別當(dāng)前可用預(yù)留資源是否滿足兩種資源分配量的匹配值，若滿足，則按匹配量 為用戶分配無線資源和虛擬資源，若不足，則優(yōu)先調(diào)度預(yù)留資源分配，未滿足的過需部分由 系統(tǒng)調(diào)度未預(yù)留的資源部分W較高的價(jià)格進(jìn)行補(bǔ)償分配。
[0094] 資源分配完成后，移動(dòng)應(yīng)用開始運(yùn)行，預(yù)留周期結(jié)束后回收資源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下聯(lián)合資源預(yù)留配置方法，其特征在于:根據(jù)用戶無線資源和 云端虛擬資源滿意度之間的匹配關(guān)系，確定兩種資源配置量之間的匹配值；以運(yùn)營成本最 小化建立魯棒優(yōu)化模型，根據(jù)魯棒優(yōu)化模型計(jì)算獲得全局最優(yōu)無線資源預(yù)留量和虛擬 機(jī)資源預(yù)留量KIT，用戶請(qǐng)求到來時(shí)，按照無線資源和虛擬資源分配量的匹配量進(jìn)行分配， 在上述資源預(yù)留量不足時(shí)，調(diào)度未預(yù)留資源進(jìn)行補(bǔ)償。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述資源滿意度之間的匹配關(guān)系為:獲得 實(shí)際配置的無線資源量XidP虛擬機(jī)資源量Y1W，滿足等式成立， 其中，α和β分別表示用戶愿意為所獲取的無線資源和虛擬資源的最大支付意愿參數(shù)，dbjp dVlj分別表示用戶i對(duì)無線帶寬資源需求和第j類虛擬機(jī)資源的需求。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述建立的魯棒優(yōu)化模型具體包括:根據(jù)建立的聯(lián)合資源預(yù)留 iel reR peVjeJ 配置魯棒優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，求解云服務(wù)提供商的資源預(yù)留成本、資源使用成本和過需時(shí)資源 調(diào)度成本的最小值，獲取總配置成本最小時(shí)的無線資源預(yù)留量和虛擬機(jī)資源預(yù)留量 其中，reR表示覆蓋該區(qū)域的基站集R中第r個(gè)基站，pep表示為該區(qū)域提供服務(wù)的遠(yuǎn) 程云數(shù)據(jù)中心集P中的第P個(gè)云數(shù)據(jù)中心，iEl表示該區(qū)域的移動(dòng)應(yīng)用集I中的第i個(gè)移動(dòng)應(yīng) 用請(qǐng)求jej表示云端所提供的虛擬機(jī)資源類型集J中第j類虛擬機(jī)資源，《~和!^為云服 務(wù)提供商聯(lián)盟在基站r處和云數(shù)據(jù)中心p處的無線資源預(yù)留量和虛擬機(jī)資源預(yù)留量，γ irpj 表示第i個(gè)移動(dòng)應(yīng)用經(jīng)基站r無線接入第p個(gè)云數(shù)據(jù)中心分配第j類虛擬機(jī)資源，聶和麵分 別表示第i個(gè)移動(dòng)應(yīng)用的無線資源需求的標(biāo)稱值及最大波動(dòng)值，七和$ ;表示第i個(gè)移動(dòng)應(yīng) 用對(duì)第j類虛擬機(jī)資源需求的標(biāo)稱值和最大波動(dòng)值，則dbdPdVlj表示移動(dòng)應(yīng)用的無線資源 需求和虛擬資源需求的可能取值，C廣、分別表示在基站r處的無線帶寬資源的 單位時(shí)間預(yù)留成本、單位預(yù)留資源利用成本和單位資源過需使用成本，cf、cp和?:"分別 為云數(shù)據(jù)中心Ρ處第j類虛擬機(jī)資源在資源預(yù)留、預(yù)留資源使用和過需時(shí)調(diào)度未預(yù)留資源的 單位成本，Χ,Γ、和}^、.^1代表實(shí)際分配給移動(dòng)應(yīng)用的無線資源和虛擬資源量系數(shù)，μ 為中間變量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:獲得全局最優(yōu)無線資源預(yù)留量 和虛擬 機(jī)資源預(yù)留量 中，通過約束保護(hù)水平參數(shù)?？刂启敯魞?yōu)化模型中解的保護(hù)程度，使得每 個(gè)含用戶i對(duì)無線帶寬資源需求dh和第j類虛擬機(jī)資源需求d Vlj的約束條件中至多有Lr」 個(gè)系數(shù)可以改變，并根據(jù)公式Xir = Xirdb和Yipj = yipjdvij將魯棒優(yōu)化模型的最大擾動(dòng)線性 化。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:構(gòu)建矩陣T = {1，2，一〖，一，1'}，其中1 = 21， 設(shè)置約束條件S1，使得該約束條件包含用戶的無線資源需求和虛擬資源需求同時(shí)不確定的 情況;當(dāng)應(yīng)用請(qǐng)求到來時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足'對(duì)每個(gè)含帶寬需 求不確定系數(shù)dh的約束條件為If為在接入基站r的應(yīng)用實(shí)例中至多有| Γ：：」個(gè)應(yīng) 用實(shí)例的帶寬需求i")是不確定的，約束條件中不確定系數(shù)至多有[Γ?」個(gè)可以變化，還 有一個(gè)系數(shù)改變?yōu)椋摂M資源需求不確定系數(shù)dvu的約束條件為6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:系統(tǒng)在資源利用階段和資源過需階段將用 戶i的無線資源和虛擬機(jī)資源配置量ΖΓ、^；"和響分別表示為需求的函數(shù)，其中，dbdPdVlj是移動(dòng)應(yīng)用的無線資源需求和對(duì)第j類虛擬機(jī)資 源的需求，*$、和.>泛、）$是中間系數(shù)，對(duì)每個(gè)包含不確定參數(shù)dbdPdvy的約束條件， 參數(shù)?？刂平獾谋Ｗo(hù)程度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種移動(dòng)云計(jì)算中的聯(lián)合資源預(yù)留配置方法。針對(duì)移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下無線通信資源與虛擬計(jì)算資源對(duì)移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)的雙重影響，已有的資源預(yù)留配置算法沒有考慮未知用戶需求概率分布信息時(shí)算法的適用性等問題，本發(fā)明提出一種基于魯棒優(yōu)化的聯(lián)合資源預(yù)留配置算法，在最壞情況下將資源預(yù)留配置的不確定性問題轉(zhuǎn)化為帶有約束保護(hù)水平的易于求解的魯棒優(yōu)化模型，同時(shí)將無線通信資源和虛擬計(jì)算資源的預(yù)留配置結(jié)合在一起，對(duì)二者的分配量進(jìn)行匹配，從而既降低了問題復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)了云服務(wù)提供商的最小預(yù)留配置成本，又實(shí)現(xiàn)了無線資源與虛擬資源的聯(lián)合優(yōu)化配置，有效提升了資源利用率和用戶服務(wù)質(zhì)量。
【IPC分類】G06F9/48, G06F9/50
【公開號(hào)】CN105446817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510814941
【發(fā)明人】李云, 劉杰, 吳廣福, 劉期烈
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月23日