基于SLA的云计算双市场模型与协商机制设计研究

论文摘要

随着共享级模式服务计算时代和信息时代的到来,云计算正逐步在全球形成一种应用模式。云计算环境强调丰富的媒体表示、方便的协同交互、可信的应用环境、开源的资源利用及强大的个性化服务,目前IBM、谷歌及亚马逊公司已经开发了一些云计算应用。需要个性化服务的用户应如何选择云服务提供商作为其服务代理,及该服务提供商如何选择云资源提供商组合,这是本文要考虑并致力于解决的问题。本文假设云提供商是完全理性的,其策略性报价及对信息的操纵会影响用户的服务质量,SLA是衡量并保障服务质量的一种重要手段。云计算SLA详细描述了用户的服务信息及其指标。围绕云用户服务代理权的拍卖和云资源提供商的选择问题,本文主要从三个方面研究基于SLA的协商机制（云计算双市场模型、竞拍云服务代理权、选择最优的云资源提供商组合）。论文研究工作内容及创新点如下：（1）针对云计算市场资源与服务难以区分的难题,构建了一种云计算双市场模型（云资源市场和云服务市场）,探索并提出基于市场的云计算服务体系架构。此外在该双市场模型的基础上,提出了云计算SLA的概念,并描述了云计算SLA信息模型组件。（2）针对传统的协商机制,根据SLA中用户服务等级,在云服务市场利用机制设计理论设计一种多个同等级云服务提供商竞争该用户服务代理权的逆向二价拍卖机制,并证明了该机制的有效性和激励兼容性。（3）针对云资源提供商的选择问题,在云资源市场构建不完全信息博弈模型,为选择合适的云资源提供商,作为机制设计者的云服务提供商从最小化用户平均花费的角度设计三种机制,分别是：占优策略激励兼容机制（C-DSIC）、贝叶斯激励兼容机制（C-BIC）及最优机制（C-OPT）。此外,还分别证明了三种机制的性能并通过实验对三种机制进行了比较。在国内对基于SLA的云计算协商机制研究尚有欠缺的背景下,本文在云联环境下所做的研究成果对我国云计算研究与应用将具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 云计算方面
• 1.2.2 SLA方面
• 1.2.3 协商理论方面
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 第二章 机制设计理论概述
• 2.1 博弈论基础知识
• 2.1.1 策略型博弈
• 2.1.2 贝叶斯博弈
• 2.2 机制设计相关概念
• 2.2.1 社会选择函数
• 2.2.2 直接机制与间接机制
• 2.2.3 间接机制下社会选择函数的实现
• 2.2.4 社会选择函数的性质
• 2.2.5 激励兼容
• 2.2.6 显示原理
• 2.3 机制设计的环境
• 2.4 本章小结
• 第三章 云计算SLA定义及基于SLA的云计算双市场模型
• 3.1 云联架构概述
• 3.1.1 云交换中心（CEx）
• 3.1.2 云协调者（CC）
• 3.1.3 云代理（CB）
• 3.2 开放式云双市场框架
• 3.2.1 云资源层
• 3.2.2 资源市场
• 3.2.3 云服务层
• 3.2.4 服务市场
• 3.2.5 应用层
• 3.2.6 开放式云双市场模型的参与者
• 3.3 云计算SLA
• 3.3.1 云计算SLA的组件描述
• 3.3.2 云计算SLA参数描述
• 3.4 云计算双市场模型
• 3.4.1 云用户
• 3.4.2 云服务提供商
• 3.4.3 云资源提供商
• 3.5 基于SLA的云计算双市场形式化定义
• 3.5.1 云服务市场的形式化定义
• 3.5.2 云资源市场的形式化定义
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于SLA的云服务市场用户代理权的协商机制设计
• 4.1 常见的协商策略设计方法
• 4.1.1 基于规则的方法
• 4.1.2 基于启发式的方法
• 4.1.3 基于博弈论的方法
• 4.2 基于SLA的可区分云服务
• 4.3 云服务代理权拍卖的博弈模型
• 4.4 基于机制设计理论的云服务代理权协商
• 4.4.1 基于SLA的云服务代理权授予机制的准线性环境
• 4.4.2 一种基于SLA的云服务代理权逆向二价拍卖机制
• 4.4.3 云服务代理权逆向二价拍卖机制的性能分析
• 4.4.4 云服务代理权逆向二价拍卖算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于SLA的云资源市场资源提供商的选择机制设计
• 5.1 概述
• 5.2 云资源市场资源提供商选择博弈建模
• 5.3 选择云资源提供商的C-DSIC机制设计
• 5.3.1 C-DSIC机制的分配函数和支付函数
• 5.3.2 C-DSIC机制的性能分析
• 5.3.3 C-DSIC算法
• 5.4 选择云资源提供商的C-BIC机制设计
• 5.4.1 C-BIC机制的分配函数和支付函数
• 5.4.2 C-BIC机制的性能分析
• 5.5 选择云资源提供商的C-OPT机制设计
• 5.5.1 C-OPT机制的分配函数和支付函数
• 5.5.2 C-OPT机制的性能分析
• 5.6 C-DSIC、C-BIC及C-OPT机制的比较
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要