基于博弈的云计算资源分配方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于博弈的云计算资源分配方法和系统，属于通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 云计算作为一种新型的商业计算模型，使用户能够按需获取计算力、存储空间和 信息服务，其目的就是为了提高资源的利用率，提升平台的服务质量。现如今，随着云计算 资源市场越来越火热，云计算资源的分配与定价已成为热点问题。
[0003] 目前，在云计算资源市场是通过对云数据中心的资源进行虚拟化，然后通过互联 网以服务的形式租用给用户使用，用户能够以按需租用的方式来付费使用这些云资源。然 而这样云计算资源市场完全由云资源提供者所主导，而没有充分考虑到用户的权益。我们 注意到，云资源分配过程中，云用户一方希望在截止时间前以最小的花费获得资源来完成 自己的计算任务，云资源提供者则希望通过提供云资源来获取最大的利益，这样二者就有 了利益冲突。因此，我们需要研究如何平衡好用户和资源提供者双方的利益，达成让二者都 能够满意的云资源分配方案，并且最大限度的提高云资源利用率。
[0004] Hesam Izakian等人提出了一种基于双向拍卖机制的云计算资源分配，该策略验 证了双向拍卖满足优势策略激励相容等特性，但是，他们并没有考虑云用户和资源提供者 之间的博弈问题。Dawei Sun等人提出了一种基于纳什均衡的双向拍卖云计算资源分配方 法，该策略引入纳什均衡来平衡云用户和资源提供者之间利益，然而云用户提供的报价是 通过预留时间和预留资源两个方面来考虑的，而这两个方面的信息则是通过资源提供一方 获取的，由于涉及到利益问题，这样剩余资源信息的可信度则值得商榷。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中云计算资源分配方法和系统存在的上述不足，本发明提供一种基 于博弈的云计算资源分配方法和系统，该方法和系统引入博弈均衡充分考虑用户和资源提 供者的利益问题，给予用户和资源提供者相应的激励，增加二者交易满意度，并且在最后分 配过程优化分配方案，在满足用户和资源提供者双方利益的前提下，寻求最接近的报价和 要价达成交易，每次撮合多项成交，大大减少拍卖次数，提高资源利用率，云资源分配系统 通过资源调度管理达到资源负载均衡，减少闲置资源优化了资源配置。
[0006] 本发明解决技术问题所采用的解决方案是:一种基于博弈的云计算资源分配方法 和系统，该方法根据对云资源分配的学习研究，将组合双向拍卖机制应用到分配过程中，有 效地解决了云资源交易过程中一方处于垄断地位的问题，能够满足云计算资源需求的多样 性，加入博弈充分平衡用户和资源提供者双方的利益，最后交易成交过程采用价格就近成 交大大提高资源利用率。
[0007] 方法步骤如下：
[0008] 步骤1:明确云计算资源分配市场的架构；
[0009] 确定云计算资源分配过程的参与者，即代表用户的云用户代理、代表资源提供者 的资源代理以及云市场拍卖代理。
[0010] 步骤2:云用户代理根据对云资源需求的时间紧迫度给出对所需云资源的估价；
[0011] 确保云用户在任务截止时间内获取资源，云用户根据当前时刻的任务完成时间紧 迫度对资源完成估价，呈报给云用户代理。
[0012] 步骤3:云资源代理根据资源池中的资源利用率给出对云资源的成本估计；
[0013] 资源提供者根据资源池中资源利用率的情况对资源进行成本估计，呈报给云资源 代理；其中资源利用率指在时间T还未分配的计算处理时间占整个资源池可处理时间的比 例。
[0014] 步骤4:给出云用户代理对资源的报价方案以及云资源代理对资源的要价方案，计 算云用户代理以及云资源代理的效用收益，引入博弈论理论平衡云用户代理以及资源代理 的利益，给出最优的报价方案与要价策略。
[0015] 步骤5:确定最终云计算资源分配方案；
[0016]云用户代理们根据所需资源情况给出最优报价，资源代理提供方根据自身资源情 况给出最优要价方案，二者将报价提交给拍卖代理，拍卖代理获得当前的竞价列表和报价 列表，按价格由高到低进行排序，寻找最接近的出价和报价并且用户出价要高于提供商要 价，每次拍卖撮合多项成交，提高资源利用率。
[0017] 本发明还提供一种基于博弈的云计算资源分配系统，该系统包括用户请求模块、 资源调度管理模块以及资源信息反馈模块：
[0018] 所述用户请求模块:用户通过互联网对所需资源发起请求；
[0019] 所述资源调度管理模块:调度中心根据优化调度算法将任务调度到相应资源上进 行处理，达到资源负载均衡；
[0020] 所述资源信息反馈模块:将资源池可用的资源实时反馈给调度中心并实时更新。
[0021] 本发明的有益效果如下：
[0022] 1、本发明引入博弈组合双向拍卖进行动态定价，能够充分照顾到用户和资源提供 者双方的权益，采用单次拍卖就近成交方案，撮合多对成交，大大提高交易效率，提高云资 源利用率。
[0023] 2、本发明有效地解决了云资源交易过程中一方处于垄断地位的问题，能够满足云 计算资源需求的多样性，加入博弈充分平衡用户和资源提供者双方的利益，最后交易成交 过程采用价格就近成交大大提高资源利用率。
[0024] 3、本发明云资源分配系统中引入调度管理，可优化资源分配，达到资源负载均衡， 减少资源闲置。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的方法流程图。
[0026] 图2为本发明的系统结构不意图。
[0027]图3为在本发明方法下云资源的资源利用率与其他分配策略的比较示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合说明书附图对本发明方法做进一步的详细阐述。
[0029] 如图1所示，本发明提供了一种基于博弈的云计算资源分配方法，该方法包括如下 步骤：
[0030] 步骤1:明确云计算资源分配市场的架构。
[0031] 云计算资源分配市场主要由用户的云用户代理，代表资源提供者的资源代理以及 中间拍卖商参与，其过程如下：
[0032] 步骤1-1:云用户代理通过拍卖接口提出请求，一个请求信息包括任务的最早开始 时间，最迟开始时间，需要的计算时间以及价值信息。
[0033] 步骤1-2:云资源提供者将每个时间间隔内的请求信息提交给拍卖模块，每个时刻 的请求信息包括这个时刻新到来的用户的拍卖请求，还有前面阶段未得到足够资源但还没 过期的用户请求。
[0034]步骤1 -3:拍卖模块每个时间间隔做出一次拍卖，通过内在的拍卖机制对用户请求 做出资源分配方案和支付计算，将资源分配方案提交到底层资源分配模块，同时更新尚未 过期但未得到足够资源的用户请求信息。
[0035]步骤1-4:底层资源分配模块根据资源分配方案为云用户分配资源。
[0036]步骤2:云用户代理根据对云资源需求时间紧迫度给出对所需云资源的估价。
[0037]根据用户对时间紧迫度得出用户对资源的私有估价：用时间t与截止时间du的比 例来表示时间紧迫度。对于任务k竞标处理资源ri需要满足资源在任务截止时间内可以完 成执行任务，即为：
[0039] 其中lj/Cl指任务t座资源^上的执行时间，也指任务的开始时间，Cl指该资源的 计算速度，即每秒钟可执行多少百万条指令表示，单位为MIPS。
[0040] 估价可由下式得出：
[0041] Vi = rmin+fv(t) [rmax-rmin]-式（2)
[0042] 其中fv(t)与时间紧迫度成线性关系，其取值在(0，1)之间
[0044]其中这个kv是个常量，用来乘以时间间隔的大小，取值在(0，1)之间，可以契合紧 迫程度来取值，(^指的是完成任务的截止时间，rmin表示估价预期最低值，rmax表示估价预期 最高值。
[0045]步骤3:云资源代理根据资源池中的资源利用率给出对云资源的成本估计。
[0046]云资源代理对云资源做一个成本的估计用Ucurrent表示当前的资源利用率，表示 估价，可由下面公式得出资源代理对资源估价：
[0049]这里W丨指资源在上一次分配后的资源负载，是当前的资源负载，Cmin表示资源 一方对资源成本估计的最低值，cmax表示资源成本估计的最高值。
[0050] 步骤4:给出云用户代理对资源的报价方案以及云资源代理对资源的要价方。案， 计算云用户代理以及云资源代理的效用收益，引入博弈论理论平衡云用户代理以及资源代 理的利益，给出最优的报价方案与要价策略。
[0051] 先计算用户代理与资源代理的效用收益，即为
[0052] [vi~kbi-(l-k