基于博弈的云計(jì)算資源分配方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于博弈的云計(jì)算資源分配方法和系統(tǒng)，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 云計(jì)算作為一種新型的商業(yè)計(jì)算模型，使用戶(hù)能夠按需獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和 信息服務(wù)，其目的就是為了提高資源的利用率，提升平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量?，F(xiàn)如今，隨著云計(jì)算 資源市場(chǎng)越來(lái)越火熱，云計(jì)算資源的分配與定價(jià)已成為熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0003] 目前，在云計(jì)算資源市場(chǎng)是通過(guò)對(duì)云數(shù)據(jù)中心的資源進(jìn)行虛擬化，然后通過(guò)互聯(lián) 網(wǎng)以服務(wù)的形式租用給用戶(hù)使用，用戶(hù)能夠以按需租用的方式來(lái)付費(fèi)使用這些云資源。然 而這樣云計(jì)算資源市場(chǎng)完全由云資源提供者所主導(dǎo)，而沒(méi)有充分考慮到用戶(hù)的權(quán)益。我們 注意到，云資源分配過(guò)程中，云用戶(hù)一方希望在截止時(shí)間前以最小的花費(fèi)獲得資源來(lái)完成 自己的計(jì)算任務(wù)，云資源提供者則希望通過(guò)提供云資源來(lái)獲取最大的利益，這樣二者就有 了利益沖突。因此，我們需要研究如何平衡好用戶(hù)和資源提供者雙方的利益，達(dá)成讓二者都 能夠滿(mǎn)意的云資源分配方案，并且最大限度的提高云資源利用率。
[0004] Hesam Izakian等人提出了一種基于雙向拍賣(mài)機(jī)制的云計(jì)算資源分配，該策略驗(yàn) 證了雙向拍賣(mài)滿(mǎn)足優(yōu)勢(shì)策略激勵(lì)相容等特性，但是，他們并沒(méi)有考慮云用戶(hù)和資源提供者 之間的博弈問(wèn)題。Dawei Sun等人提出了一種基于納什均衡的雙向拍賣(mài)云計(jì)算資源分配方 法，該策略引入納什均衡來(lái)平衡云用戶(hù)和資源提供者之間利益，然而云用戶(hù)提供的報(bào)價(jià)是 通過(guò)預(yù)留時(shí)間和預(yù)留資源兩個(gè)方面來(lái)考慮的，而這兩個(gè)方面的信息則是通過(guò)資源提供一方 獲取的，由于涉及到利益問(wèn)題，這樣剩余資源信息的可信度則值得商榷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中云計(jì)算資源分配方法和系統(tǒng)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種基 于博弈的云計(jì)算資源分配方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)引入博弈均衡充分考慮用戶(hù)和資源提 供者的利益問(wèn)題，給予用戶(hù)和資源提供者相應(yīng)的激勵(lì)，增加二者交易滿(mǎn)意度，并且在最后分 配過(guò)程優(yōu)化分配方案，在滿(mǎn)足用戶(hù)和資源提供者雙方利益的前提下，尋求最接近的報(bào)價(jià)和 要價(jià)達(dá)成交易，每次撮合多項(xiàng)成交，大大減少拍賣(mài)次數(shù)，提高資源利用率，云資源分配系統(tǒng) 通過(guò)資源調(diào)度管理達(dá)到資源負(fù)載均衡，減少閑置資源優(yōu)化了資源配置。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的解決方案是:一種基于博弈的云計(jì)算資源分配方法 和系統(tǒng)，該方法根據(jù)對(duì)云資源分配的學(xué)習(xí)研究，將組合雙向拍賣(mài)機(jī)制應(yīng)用到分配過(guò)程中，有 效地解決了云資源交易過(guò)程中一方處于壟斷地位的問(wèn)題，能夠滿(mǎn)足云計(jì)算資源需求的多樣 性，加入博弈充分平衡用戶(hù)和資源提供者雙方的利益，最后交易成交過(guò)程采用價(jià)格就近成 交大大提高資源利用率。
[0007] 方法步驟如下：
[0008] 步驟1:明確云計(jì)算資源分配市場(chǎng)的架構(gòu)；
[0009] 確定云計(jì)算資源分配過(guò)程的參與者，即代表用戶(hù)的云用戶(hù)代理、代表資源提供者 的資源代理以及云市場(chǎng)拍賣(mài)代理。
[0010] 步驟2:云用戶(hù)代理根據(jù)對(duì)云資源需求的時(shí)間緊迫度給出對(duì)所需云資源的估價(jià)；
[0011] 確保云用戶(hù)在任務(wù)截止時(shí)間內(nèi)獲取資源，云用戶(hù)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的任務(wù)完成時(shí)間緊 迫度對(duì)資源完成估價(jià)，呈報(bào)給云用戶(hù)代理。
[0012] 步驟3:云資源代理根據(jù)資源池中的資源利用率給出對(duì)云資源的成本估計(jì)；
[0013] 資源提供者根據(jù)資源池中資源利用率的情況對(duì)資源進(jìn)行成本估計(jì)，呈報(bào)給云資源 代理；其中資源利用率指在時(shí)間T還未分配的計(jì)算處理時(shí)間占整個(gè)資源池可處理時(shí)間的比 例。
[0014] 步驟4:給出云用戶(hù)代理對(duì)資源的報(bào)價(jià)方案以及云資源代理對(duì)資源的要價(jià)方案，計(jì) 算云用戶(hù)代理以及云資源代理的效用收益，引入博弈論理論平衡云用戶(hù)代理以及資源代理 的利益，給出最優(yōu)的報(bào)價(jià)方案與要價(jià)策略。
[0015] 步驟5:確定最終云計(jì)算資源分配方案；
[0016]云用戶(hù)代理們根據(jù)所需資源情況給出最優(yōu)報(bào)價(jià)，資源代理提供方根據(jù)自身資源情 況給出最優(yōu)要價(jià)方案，二者將報(bào)價(jià)提交給拍賣(mài)代理，拍賣(mài)代理獲得當(dāng)前的競(jìng)價(jià)列表和報(bào)價(jià) 列表，按價(jià)格由高到低進(jìn)行排序，尋找最接近的出價(jià)和報(bào)價(jià)并且用戶(hù)出價(jià)要高于提供商要 價(jià)，每次拍賣(mài)撮合多項(xiàng)成交，提高資源利用率。
[0017] 本發(fā)明還提供一種基于博弈的云計(jì)算資源分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用戶(hù)請(qǐng)求模塊、 資源調(diào)度管理模塊以及資源信息反饋模塊：
[0018] 所述用戶(hù)請(qǐng)求模塊:用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)所需資源發(fā)起請(qǐng)求；
[0019] 所述資源調(diào)度管理模塊:調(diào)度中心根據(jù)優(yōu)化調(diào)度算法將任務(wù)調(diào)度到相應(yīng)資源上進(jìn) 行處理，達(dá)到資源負(fù)載均衡；
[0020] 所述資源信息反饋模塊:將資源池可用的資源實(shí)時(shí)反饋給調(diào)度中心并實(shí)時(shí)更新。
[0021] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0022] 1、本發(fā)明引入博弈組合雙向拍賣(mài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定價(jià)，能夠充分照顧到用戶(hù)和資源提供 者雙方的權(quán)益，采用單次拍賣(mài)就近成交方案，撮合多對(duì)成交，大大提高交易效率，提高云資 源利用率。
[0023] 2、本發(fā)明有效地解決了云資源交易過(guò)程中一方處于壟斷地位的問(wèn)題，能夠滿(mǎn)足云 計(jì)算資源需求的多樣性，加入博弈充分平衡用戶(hù)和資源提供者雙方的利益，最后交易成交 過(guò)程采用價(jià)格就近成交大大提高資源利用率。
[0024] 3、本發(fā)明云資源分配系統(tǒng)中引入調(diào)度管理，可優(yōu)化資源分配，達(dá)到資源負(fù)載均衡， 減少資源閑置。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0026] 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖。
[0027]圖3為在本發(fā)明方法下云資源的資源利用率與其他分配策略的比較示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于博弈的云計(jì)算資源分配方法，該方法包括如下 步驟：
[0030] 步驟1:明確云計(jì)算資源分配市場(chǎng)的架構(gòu)。
[0031] 云計(jì)算資源分配市場(chǎng)主要由用戶(hù)的云用戶(hù)代理，代表資源提供者的資源代理以及 中間拍賣(mài)商參與，其過(guò)程如下：
[0032] 步驟1-1:云用戶(hù)代理通過(guò)拍賣(mài)接口提出請(qǐng)求，一個(gè)請(qǐng)求信息包括任務(wù)的最早開(kāi)始 時(shí)間，最遲開(kāi)始時(shí)間，需要的計(jì)算時(shí)間以及價(jià)值信息。
[0033] 步驟1-2:云資源提供者將每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的請(qǐng)求信息提交給拍賣(mài)模塊，每個(gè)時(shí)刻 的請(qǐng)求信息包括這個(gè)時(shí)刻新到來(lái)的用戶(hù)的拍賣(mài)請(qǐng)求，還有前面階段未得到足夠資源但還沒(méi) 過(guò)期的用戶(hù)請(qǐng)求。
[0034]步驟1 -3:拍賣(mài)模塊每個(gè)時(shí)間間隔做出一次拍賣(mài)，通過(guò)內(nèi)在的拍賣(mài)機(jī)制對(duì)用戶(hù)請(qǐng)求 做出資源分配方案和支付計(jì)算，將資源分配方案提交到底層資源分配模塊，同時(shí)更新尚未 過(guò)期但未得到足夠資源的用戶(hù)請(qǐng)求信息。
[0035]步驟1-4:底層資源分配模塊根據(jù)資源分配方案為云用戶(hù)分配資源。
[0036]步驟2:云用戶(hù)代理根據(jù)對(duì)云資源需求時(shí)間緊迫度給出對(duì)所需云資源的估價(jià)。
[0037]根據(jù)用戶(hù)對(duì)時(shí)間緊迫度得出用戶(hù)對(duì)資源的私有估價(jià)：用時(shí)間t與截止時(shí)間du的比 例來(lái)表示時(shí)間緊迫度。對(duì)于任務(wù)k競(jìng)標(biāo)處理資源ri需要滿(mǎn)足資源在任務(wù)截止時(shí)間內(nèi)可以完 成執(zhí)行任務(wù)，即為：
[0039] 其中l(wèi)j/Cl指任務(wù)t座資源^上的執(zhí)行時(shí)間，也指任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間，Cl指該資源的 計(jì)算速度，即每秒鐘可執(zhí)行多少百萬(wàn)條指令表示，單位為MIPS。
[0040] 估價(jià)可由下式得出：
[0041] Vi = rmin+fv(t) [rmax-rmin]-式（2)
[0042] 其中fv(t)與時(shí)間緊迫度成線(xiàn)性關(guān)系，其取值在(0，1)之間
[0044]其中這個(gè)kv是個(gè)常量，用來(lái)乘以時(shí)間間隔的大小，取值在(0，1)之間，可以契合緊 迫程度來(lái)取值，(^指的是完成任務(wù)的截止時(shí)間，rmin表示估價(jià)預(yù)期最低值，rmax表示估價(jià)預(yù)期 最高值。
[0045]步驟3:云資源代理根據(jù)資源池中的資源利用率給出對(duì)云資源的成本估計(jì)。
[0046]云資源代理對(duì)云資源做一個(gè)成本的估計(jì)用Ucurrent表示當(dāng)前的資源利用率，表示 估價(jià)，可由下面公式得出資源代理對(duì)資源估價(jià)：
[0049]這里W丨指資源在上一次分配后的資源負(fù)載，是當(dāng)前的資源負(fù)載，Cmin表示資源 一方對(duì)資源成本估計(jì)的最低值，cmax表示資源成本估計(jì)的最高值。
[0050] 步驟4:給出云用戶(hù)代理對(duì)資源的報(bào)價(jià)方案以及云資源代理對(duì)資源的要價(jià)方。案， 計(jì)算云用戶(hù)代理以及云資源代理的效用收益，引入博弈論理論平衡云用戶(hù)代理以及資源代 理的利益，給出最優(yōu)的報(bào)價(jià)方案與要價(jià)策略。
[0051] 先計(jì)算用戶(hù)代理與資源代理的效用收益，即為
[0052] [vi~kbi-(l-k