分布式系统中资源调度和定价方法研究

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并行和分布式系统中,多台机器的集成有了越来越多的实际应用。本文用网络计算系统(网格、P2P、云计算等)作为分布式系统中计算资源(磁盘空间、处理器等)调度的典例。网络计算系统中,地理上分散的计算机通过公共网络或虚拟私人网络动态地连接,需要计算资源的用户本身可能没有这些资源,此时,计算需求可通过使用其他用户的资源执行得到满足。网络计算系统中闲置的计算机可以作为资源持有者为其他用户提供资源,资源持有者的目标是最大化自身闲置资源的使用率。很多研究工作将市场机制引入到网络计算系统技术中,但是将市场机制引入网络计算系统资源调度的研究并不成熟。  具体来说,本文主要做了以下的工作:  分析了动态网络计算系统市场中用户的理性策略,考虑了共享资源的高效利用。在用户偏好关系的模型中,为预防拥塞和因此导致的网络计算系统的崩溃,提出了基于重复拍卖模型的资源调度协议。在具有动态特性的网络计算系统中,构建了资源调度的博弈模型,模型可以处理不同数量的用户进入每一次拍卖,用户要求多个拍卖资源,并且在进入拍卖系统后对资源进行动态估值。  为共享网络计算系统中的计算、存储等资源,提出了使得参与者效用最大化的竞价算法,并说明了动态资源调度博弈均衡中,用户短期和长期的策略选择。引入服务费用作为通信和处理成本,作为用户取得网络计算系统中资源偏好关系的成本。相应地,本文提出一个使每个用户的利润最大化的投标算法,算法可以达到资源调度博弈的均衡状态,且具有良好的鲁棒性,可以完成稳定的资源配置,并且很容易实现。Swarm平台上的仿真实验表明,在不同的参数设置下,所有用户的投标策略都能比较容易得到并且能快速收敛。  比较了一般资源定价和网络中资源定价的不同,基于网络资源定价自身的特点,在机制设计理论的框架下,研究了网络资源定价方法,并提出了激励兼容的网络资源定价方法,使得参与定价的各方诚实参与协议的同时可以得到最大收益。
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