基于經(jīng)濟(jì)原理的網(wǎng)格資源分配策略與算法研究.pdf

1、本文以新的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施—網(wǎng)格技術(shù)為背景，研究如何利用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理來優(yōu)化網(wǎng)格資源的配置方案。研究目標(biāo)是解決網(wǎng)格資源分配中的用戶出價(jià)問題并驗(yàn)證所提方法的有效性。本文從資源分配模型、資源分配算法和模擬實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次上對基于經(jīng)濟(jì)模型的網(wǎng)格資源分配進(jìn)行了研究，內(nèi)容主要包括并行任務(wù)的資源分配、優(yōu)化用戶效用的資源分配、基于負(fù)載預(yù)測的資源分配以及有限理性下的資源分配，主要研究成果體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)： (1)提出了一種基于極大熵方法的網(wǎng)格資源分配策略，改

2、善了并行任務(wù)的網(wǎng)格資源分配中用戶作業(yè)的時(shí)間優(yōu)化問題。具有并行任務(wù)的多個(gè)用戶競爭同一資源的時(shí)間優(yōu)化是一個(gè)極大極小的難解問題，利用極大熵方法將這個(gè)難解的問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)可微的優(yōu)化問題，通過二分搜索最優(yōu)解可得到用戶出價(jià)的優(yōu)化方案。討論了用戶出價(jià)函數(shù)的特征，證明了該方案的存在性和唯一性。結(jié)果表明該方案具有較低的時(shí)間復(fù)雜度，適于優(yōu)化大粒度的并行網(wǎng)格任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間。 (2)提出了一種基于效用函數(shù)優(yōu)化的分配策略，改善了網(wǎng)格用戶需求的異構(gòu)性問題。

3、利用綜合的效用函數(shù)來考慮所有網(wǎng)格用戶的效用優(yōu)化，通過柯布-道格拉斯效用函數(shù)對網(wǎng)格資源進(jìn)行合理分配和管理，綜合考慮了用戶作業(yè)執(zhí)行費(fèi)用和執(zhí)行時(shí)間兩方面的因素，較好的反映了經(jīng)濟(jì)模型中各變量之間的權(quán)衡，給出了網(wǎng)格用戶效用函數(shù)的兩種可行的優(yōu)化方案，即基于預(yù)算約束的效用優(yōu)化和基于時(shí)限約束的效用優(yōu)化，并使用拉格朗日方法解決網(wǎng)格用戶效用函數(shù)的優(yōu)化問題。結(jié)果表明該策略可使網(wǎng)格用戶在能估計(jì)資源節(jié)點(diǎn)擁塞度，并能完成其所有任務(wù)的前提下，產(chǎn)生一個(gè)合理的出價(jià)方案。

4、 (3)提出了一種基于序貫博弈的網(wǎng)格資源分配策略，改善了網(wǎng)格資源的負(fù)載預(yù)測問題。資源負(fù)載預(yù)測是實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化分配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該策略克服了資源的異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性對判斷資源負(fù)載狀態(tài)的不利影響，將正比例資源共享的網(wǎng)格環(huán)境中多用戶競爭同一計(jì)算資源的問題形式化為一個(gè)多人序貫博弈，通過尋求該序貫博弈中各個(gè)階段博弈的納什均衡解，預(yù)測資源負(fù)載；然后利用此負(fù)載信息生成所有用戶的最優(yōu)出價(jià)組合和資源的優(yōu)化價(jià)格；最后根據(jù)各用戶出價(jià)按比例分配資源的計(jì)算能力，

5、實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化分配。結(jié)果表明該策略能夠得到合理的用戶出價(jià)，降低資源占用時(shí)間，較好地適應(yīng)了網(wǎng)格環(huán)境下異構(gòu)資源的動(dòng)態(tài)性。 (4)提出了一種基于進(jìn)化博弈的網(wǎng)格資源分配策略，改善了有限理性用戶競爭資源的策略均衡問題。該策略運(yùn)用進(jìn)化博弈論對用戶出價(jià)策略的演進(jìn)進(jìn)行研究，將網(wǎng)格用戶視為有限理性的博弈群，建立了用戶出價(jià)進(jìn)化博弈的一般模型。該模型定義了用戶出價(jià)策略的效用矩陣，然后利用復(fù)制動(dòng)態(tài)方程求解網(wǎng)格用戶策略選擇比例的進(jìn)化穩(wěn)定點(diǎn)，并詳細(xì)討論了