[发明专利]基于博弈的云计算资源分配方法和系统

摘要

本发明公开了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，将组合双向拍卖机制应用到云资源分配过程中有效解决云资源交易过程中一方处于垄断地位的问题，同时满足云计算资源需求的多样性，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，节省交易时间，从而在达成让二者都能够满意的云资源分配方案的基础上，最大限度的提高云资源利用率，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。

主权项

1.基于博弈的云计算资源分配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：明确云计算资源分配市场的架构；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；所述步骤1中，云计算资源分配过程包括：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；步骤1‑2：资源代理将每个时间间隔内的请求信息提交给拍卖代理，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以及前面阶段未得到足够资源但还没过期的用户请求；步骤1‑3：拍卖代理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给底层用于为云用户分配资源的底层资源分配模块，同时更新尚未过期但未得到足够资源的用户请求信息；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；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；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；所述步骤2中，云用户根据时间紧迫度给出对资源的估价，其公式如下：vi＝rmin+fv(t)[rmax‑rmin]；其中fv(t)与时间t紧迫度成线性关系，其取值在(0,1)之间：其中，kv是常量，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，dij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；步骤3：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；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；所述步骤3中，资源代理对云资源做成本的估计cj由下面公式得到：cj＝cmin+(cmax‑cmin)*Ucurrent；其中，U_current表示当前的资源利用率，c_j表示估价，c_max表示资源成本估计的最高值，c_min表示资源一方对资源成本估计的最低值，指资源在上一次分配后的资源负载，是当前的资源负载；步骤4：给出云用户代理对资源的报价方案以及资源代理对资源的要价方案，计算云用户代理以及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；所述步骤4中，引入博弈所求用户与资源代理的效用收益如下式所示：其中，k∈(0,1)，可根据资源实际情况取值，vi是用户私有估价，bi为用户报价，cj为资源的成本估计，sj为资源要价；αb，βb，αs以及βs都为常数，Prmin是市场所允许最低价，Prmax是市场所允许最高价；分别令上式关于bi,sj的一阶偏导为0，求得最优解，即为：所述步骤4包括：步骤4‑1：根据云用户代理对资源的估价给出云资源报价方案，资源代理根据对资源的成本估计给出云资源的要价方案；步骤4‑2：引入贝叶斯‑纳什均衡E(π)＝(vi‑b(vi))*P(win|b(vi))来求效用最大，以便得出最优报价方案；步骤5：确定最终云计算资源分配方案；云用户代理根据所需资源情况给出最优报价，资源代理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。