基于博弈论的云提供商及其用户效益协同优化服务机制和策略

Profit optimization is one of the most important research contents in cloud computing. Currently, almost all works focus on optimizing the profit of a cloud provider. Different from these works, in this research, we consider profit optimization from multiple users perspective. We try to design a service mechanism for optimizing multiple users’ profits to appeal more cloud users in the market to use cloud service and thus improve the profit of the cloud provider. We propose to use non-cooperative game and cooperative game to formulate our problem and try to find an appropriate strategy for each of the users. In addition, we also propose to use Stackelberg game to model the relationship of a cloud provider and its multiple users. In this model, the cloud provider is regarded as a leader, the multiple users are regarded as followers. Multiple users’ strategies are subject to that of the cloud provider. We try to find the equilibrium solution of this model to optimize the profits of a cloud provider and its multiple users at the same time. The mechanism may be used for improving current cloud service model and serving the sustainable development of cloud computing.

效益优化是云计算中一个重要的研究内容。当前，几乎所有的研究工作都集中于优化云提供商的效益。与传统效益优化视角不同，本项目从用户效益优化出发来考虑问题。设计优化多用户效益的服务机制从而吸引更多的用户使用云计算服务而提高云提供商的效益。提出采用非合作性博弈和合作性博弈方法对多用户之间的关系进行建模并分析得到各自合适的优化策略。在优化云用户效益的基础上，提出采用Stackelberg博弈模型刻画云提供商及其用户之间的关系。在该模型中，云提供商被当作一个领导者，众多用户被当作跟随着。云用户的优化策略受限于云提供商的策略。提出通过求取该模型下的均衡解来同时优化云提供商及其用户的效益，以期改善云计算中心的服务模型，促进云计算的可持续发展。

效益优化是云计算中一个重要的研究内容。当前，几乎所有的研究工作都集中于优化云提供商的效益。与传统效益优化视角不同，本项目从用户效益优化出发来考虑问题。设计优化多用户效益的服务机制从而吸引更多的用户使用云计算服务而提高云提供商的效益。提出采用非合作性博弈和合作性博弈方法对多用户之间的关系进行建模并分析得到各自合适的优化策略。设计调度方案（包括前端网络资源的分配以及后端作业到服务器的映射方案），保证多用户的效益，提出一个扩展的婚姻匹配算法将作业分配到合适的服务器，使得完成截止时间能够被满足的作业数目达到最大。针对面向代码的多用户和多云提供商服务器在有限资源(即有限的计算能力和有限容量的等待任务队列)下的调度，同时优化多用户的效益，提出一种面向终端的分散计算卸载策略(DCOS)算法最小化用户作业的执行开销(即能耗和计算时间的加权总和)。另外考虑用户具有移动性的动态场景下，保证用户任务延迟完成时间的调度，设计分组迁移算法最大化用户的效益。在优化云用户效益的基础上，提出考虑在多个时间段内满足资源需求的最小成本服务器配置，保证用户效益的同时，最小化云提供商的系统开销。云计算集群环境下云提供商服务的可靠性是用户服务质量的关键性指标，鉴于服务器随着负载的增加而更容易宕机这一事实，考虑负载对于集群中服务可靠性的影响而分配作业，提出了基于该立体图二分匹配的调度算法优化用户效益。综上，本项目从用户效益和云提供商效益角度改善云计算中心的服务模型，促进云计算的可持续发展。