虛擬機資源分配的非合作博弈標(biāo)價模型研究.pdf

1、由于虛擬化技術(shù)可以動態(tài)組織多種計算資源，隔離軟件系統(tǒng)和硬件體系結(jié)構(gòu)之間的緊密依賴關(guān)系，實現(xiàn)透明化的可伸縮計算系統(tǒng)架構(gòu)，提高計算資源(如處理器、存儲器)的使用效率，在桌面領(lǐng)域和服務(wù)器領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)中心服務(wù)器聚合、存儲虛擬化和云存儲等。目前，虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為云計算、云存儲平臺及大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的核心支撐技術(shù)。
　　在虛擬化系統(tǒng)中，多個客戶虛擬機(Virtual Machine，VM)并存并共享相同的硬件資源，能有效的提

2、高系統(tǒng)資源使用率。然而，在實際應(yīng)用中，不同種類的服務(wù)應(yīng)用對資源需求的數(shù)量不同，尤其在高并發(fā)情況下，硬件資源往往在多個客戶虛擬機之間競爭更為激烈，必須根據(jù)外部負(fù)載情況動態(tài)地為各客戶虛擬機分配資源。如何有效合理的將虛擬資源分配給客戶虛擬機是提高系統(tǒng)資源使用效率的關(guān)鍵，同時在高度競爭環(huán)境下可以提供差異化服務(wù)，保證系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。本文結(jié)合博弈理論知識，研究虛擬化資源管理策略。
　　本文主要包括以下內(nèi)容：
　　(1)本文依據(jù)經(jīng)濟學(xué)理論基

3、礎(chǔ)，結(jié)合虛擬機管理資源特性，引入市場機制，引進基于非合作博弈標(biāo)價模型。該模型把虛擬機資源視為商品，客戶虛擬機視為商品購買者(博弈參與者)，各客戶虛擬機只能通過出價購買方式獲得資源，投標(biāo)價格大小反映客戶虛擬機對資源需求迫切程度。
　　(2)根據(jù)非合作博弈標(biāo)價理論，給出客戶虛擬機的效益函數(shù)，給出了該函數(shù)的最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)，并且證明了效益函數(shù)在零點無定義條件下該模型的納什均衡點存在且唯一。根據(jù)這一模型形成客戶虛擬報價機制。
　　(3)

4、利用最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)，構(gòu)造其Nikaido-Isoda函數(shù)，證明了它具有弱凸凹性，并在其弱凸凹條件下，進一步驗證納什均衡的松弛迭代算法收斂性，并利用該算法給出優(yōu)化的資源分配方案。
　　(4)為驗證模型的有效性，基于TPC-W基準(zhǔn)測試開源代碼，構(gòu)造本實驗Web系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境，包括在線售書系統(tǒng)、模擬用戶請求的負(fù)載生成器、CPU利用率收集器和博弈控制器等。通過負(fù)載生成器生成實驗負(fù)載和博弈控制器對虛擬機資源進行優(yōu)化分配。同時本文還給出未采用優(yōu)化