本文關鍵詞：基于博弈論的云計算資源調度方法研究

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【摘要】：云計算的出現使得數據中心的各種硬件資源被抽象成虛擬單元,來滿足用戶復雜動態(tài)的資源需求。由于云數據中心的規(guī)模日趨龐大,加上云基礎設施的復雜性和異構性,如何合理設計云環(huán)境中的資源調度機制是云計算的難點之一 對于云提供商和云用戶來說,他們有各自的利益追求,目前關于云計算中資源調度方法的研究,往往只從一方角度考慮。但是,作為一種新型商業(yè)模式,需要在保證云計算雙方利益前提下交易才能達成,如果利益無法保障,云提供商可以拒絕提供資源,而云用戶可能會選取別家云提供商。因此,在考慮云資源的調度機制時,需要兼顧云用戶的滿意程度和云提供商的經濟收益。 博弈論是用來研究理性決策問題的一種數學理論,近年來越來越多被運用到云資源管理問題中。本文針對云環(huán)境下的資源調度問題進行分析和研究,從云提供商和云用戶角度分別分析了他們對于資源調度的不同優(yōu)化目標。運用博弈論中的理論方法,針對不同云環(huán)境資源管理場景和資源調度優(yōu)化目標,設計不同建模方法,提出資源調度優(yōu)化方案的求解算法。 本文的主要工作和創(chuàng)新點可以分為以下四個方面： (1)給出統(tǒng)一的云數據中心資源描述和定價方式,以及云用戶提交工作的數學描述,建立以云用戶為博弈參與者的云用戶資源調度博弈模型,和以云數據中心可用物理節(jié)點為博弈參與者的云提供商資源調度博弈模型,為不同云環(huán)境下基于博弈理論的資源調度方法設計奠定基礎。 (2)運用完美信息擴展博弈理論對使用Hypervisor虛擬化技術的單個云數據中心資源調度問題進行建模,并基于逆向歸納法思想提出一種FUTG算法來解決該云資源調度問題中可能存在的資源分配不公平和資源利用率不足的問題。該算法在改進各用戶之間可用資源分配的公平性同時,減少單臺物理節(jié)點上各維度資源的偏度,平衡多臺物理節(jié)點的資源使用率,從而提高數據中心資源使用的有效性。 (3)提出一種兩階段資源調度方法來解決使用容器虛擬化技術的單個云數據中心資源調度問題。第一階段根據云用戶的兩個QOS約束條件工作響應時間和工作完成開銷,使用排隊論原理分析和預估完成云用戶工作需要創(chuàng)建的最佳容器數量。第二階段運用穩(wěn)定匹配理論,將需要創(chuàng)建的容器和擁有可用資源的物理機建模成匹配雙方,并且提出一種改進的穩(wěn)定匹配算法CSP來求解穩(wěn)定的容器置放方案。該調度方法在保證滿足用戶QoS約束的前提下,盡量減少用戶工作的響應時間,并且有效提高資源的平均利用率,降低提供商的運營成本。 (4)提出一種基于合作博弈理論的最優(yōu)穩(wěn)定結盟方法,可滿足云聯(lián)盟的穩(wěn)定性和公平性原則,并針對云聯(lián)盟環(huán)境中存在多個云提供商的問題,使用合作博弈理論對其資源調度問題進行建模,提出云聯(lián)盟資源博弈優(yōu)化算法CFRS,能夠提高云用戶獲得的服務質量和云聯(lián)盟的平均資源使用率。
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.01

【參考文獻】

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本文編號：1182012