移動云計算中一種基于團購的微云資源拍賣技術制造技術

在移動云計算中，移動用戶可通過將自身移動設備上計算集中型或延遲敏感型任務遷移到附近的微云上執行從而顯著提高自身的系統效率并降低任務時延。在這樣的背景下，如何放置微云并分配其中的資源給移動用戶就顯得十分重要了。普通的資源拍賣方法通常考慮的是一對一下的情況，一個移動用戶匹配一個微云；然而單個的用戶通常也難以支付微云的價格，微云中的資源也遠超單個用戶的需求，一對一的做法嚴重影響了資源的分配效率。本發明專利技術引入了團購的思想，將一個接入節點中的移動用戶組織成為一個整體而后整體參與到拍賣中；并設計了一個三階段的拍賣算法很好的解決了這一問題，從而高效、靈活地分配微云資源。

A group purchase micro cloud resource auction technology based on mobile cloud computing

In mobile cloud computing, mobile users can own mobile devices or centralized computing delay sensitive task migration to the vicinity of the micro cloud implementation so as to improve the efficiency of the system itself and reduce task delay. In this context, how to place a cloud and the distribution of resources to mobile users is very important. The ordinary methods of resource auction are generally considered to be a bit on the situation, a mobile user, a cloud; however a single user is usually difficult to pay the price in the cloud, cloud resources is far more than the individual user needs, one will seriously affect the efficiency of resource allocation. The invention introduces the idea of group purchase mobile users, will organize a access node as a whole and the whole to participate in the auction and the auction algorithm design; a three stage is a very good solution to this problem, thus efficient and flexible allocation of cloud resources.

【技術實現步驟摘要】
移動云計算中一種基于團購的微云資源拍賣技術
本專利技術涉及移動云計算中的微云資源分配，特別是基于拍賣的微云資源分配。
技術介紹
云計算：云計算是一種基于互聯網的計算，能夠為有需要的計算機和設備提供共享的計算機處理資源和數據。它是一個無處不在、按需訪問、可配置計算資源的共享池模型(如，計算機網絡、服務器、存儲、應用和服務)，能夠通過極少的管理工作完成資源的快速配置和釋放。云計算和存儲解決方案在距離用戶很遠的第三方數據中心為用戶和企業提供各種功能來存儲和處理他們的數據。移動云計算：移動云計算由云計算、移動計算和無線網絡組成的，像云計算服務一樣為移動用戶和網絡運營商等提供豐富的計算、存儲等資源。微云：在移動云計算中，一個微云通常是指可移動的小規模的云數據中心，并且往往分布在網絡中距離用戶較近的位置，一般由一組高性能、安全并且網絡連接良好的計算機組成。微云通過向移動用戶提供計算、存儲或者網絡資源從而緩解移動用戶對相應資源的需求，并顯著提高用戶移動設備(智能手機、平板電腦、筆記本電腦)的性能，同時降低系統延遲。使得計算集中型或者延遲敏感型任務可以在移動用戶的移動設備上運行良好。接入節點：接入節點即無線網絡接入節點(Wirelessaccesspoint)是指計算機網絡中一個允許WIFI兼容的設備連接到有線網絡的網絡硬件設備。在移動云計算中，移動用戶通過WIFI連接有線網絡時所通過的節點即為接入節點。資源拍賣：計算機領域中的資源拍賣是一種采用激勵機制來分配資源的方式。在移動云計算中，資源的擁有者(微云)在向用戶(移動用戶)提供資源時往往伴隨著自身的損耗(計算、存儲、網絡、能量等資源)，基于個體的自私性，微云往往不愿為移動用戶無償地提供服務。因而引入激勵機制通過一定的利益來刺激微云分享其擁有的計算等資源就顯得十分必要了。而資源拍賣就是這樣的一種激勵機制，賣方為資源的擁有者(微云)，買方為資源的需求者(移動用戶)，雙方通過一定的拍賣方法進行合理的資源“交易”，從而靈活并且高效地將微云中的資源分配給合適的移動用戶。團購：團購(Grouppurchase)就是團體購物，指認識或不認識的消費者聯合起來，加大與商家的談判能力，以求得最優價格的一種購物方式。在移動云計算中，團購則是多個移動用戶聯合為一個整體而后與微云進行拍賣，通過拍賣贏得的微云資源再按各個移動用戶的出資比例進行分配。通過團購的方式能夠有效地提升移動用戶在資源拍賣中的競爭力并且使得資源分配更加快速、充分。本專利技術的目的在于克服移動云計算中現有資源拍賣方法的缺點與不足。現有的資源拍賣方法討論的都是一個移動用戶獨自競拍微云資源，若某移動用戶在拍賣中贏得該微云資源，則該用戶與該微云都不再參與余下的拍賣流程。也就是說，在一輪拍賣中，一個移動用戶只能對應一個微云，一個微云只能對應一個移動用戶。這樣一來，往往會帶來如下問題：1、單個微云的價格對于單個移動用戶來說過于昂貴，移動用戶往往難以獨自承擔。2、單個微云的資源容量往往遠大于單個移動用戶的負載，一對一的資源分配方式容易造成微云資源的浪費。3、若每一輪資源拍賣都只為微云選擇一個移動用戶作為贏家，則需耗費大量的時間，這大大降低了系統的整體時效性同時也非常不利于移動用戶中那些對延遲敏感的任務(如增強現實等)。
技術實現思路
本專利技術主要包括兩個方面：1、在移動云計算微云資源的拍賣中引入了團購的思想。2、提出了一種三階段的拍賣算法以實現基于團購的微云資源拍賣，從而高效、靈活地解決了移動云計算中微云資源的分配問題。在實現本專利技術時，我們針對的問題定義如下：1、在給定網絡中有K個微云和n個接入節點，每個接入節點上可部署一個微云用以服務其連接的一組移動用戶。2、每個微云Ck都有一定的資源容量，只能夠為有限的移動用戶提供相關服務3、每個接入節點的移動用戶將任務遷移到微云上執行時都會給微云帶來一定的負載。該接入節點連接的所有移動用戶都將被劃為一組去競爭一個微云資源，若在拍賣中最終贏得某個微云Ck，則這組中的所有移動用戶都只能選擇Ck中的資源為其服務，且這組移動用戶的總負載不能超過Ck的資源容量Capk。4、每個移動基于自身的需求和微云中資源的優劣，對每個微云都會有相應的預算。具體實施方案：1、第一階段，每個接入節點根據其連接的移動用戶對各個微云的預算生成該移動用戶組對各個微云的整體預算。并記錄下生成該整體預算時，各移動用戶的出資情況。在算法一中，Ck為第k個微云；Capk為Ck的資源容量；ai為第i個接入節點；ai中第j個移動用戶對Ck的預算為其自身的任務負載為其對Ck的性價比的定義如下：A為接入節點中的移動用戶按其對各個微云的性價比從大到小排序后的用戶序列；在算法的初始階段，對于ai，依次計算其對各個微云的整體預算：1.1、將ai中的移動用戶按其對Ck的性價比排序為A。1.2、在A中找出前s個用戶，在不超過Capk的前提下最大化這些用戶的負載總和，若ai中的全體用戶的負載總和都小于Capk，則s即為ai中的移動用戶數。1.3、取隨機整數m，使得s/2≤m≤s。1.4、第m個用戶的性價比即為單位價格；A中前m-1個用戶潛在的出資為其自身的任務負載與單位價格的乘積；A中第m個及以后的用戶潛在的出資為0；1.5、ai對Ck的整體預算即為A中所有用戶的潛在出資之和。2、第二階段，接入節點根據第一階段中生成的對各個微云的整體預算，對各個微云報價進而拍賣、交易。最終將微云分配給其相應的贏家(接入節點)，即將微云部署在該獲勝的接入節點上以供其連接的移動用戶使用。算法二中，C為所有微云的集合；ai對Ck的報價為Ck自身的保留價格為rk；f為自適應參數，用以調節微云與接入節點之間的利益。遍歷所有接入節點，對于ai，從C中找出最合適的Ck與之匹配：2.1、從C中剩余的未被分配的微云中找出使最大的Ck，若存在多個這樣的微云則選擇最小的k，若C為空則算法結束。2.2、判斷是否成立，若不成立，則ai在拍賣中失敗；若成立，則Ck與ai成交，成交價格為將Ck分配給ai并從C中移除。3、第三階段，接入節點將贏得的微云資源按其移動用戶的任務負載分配給第一階段中出資了(出資金額大于0)的移動用戶。本專利技術相對于現有技術的優點及效果：針對現有技術的不足，我們提供了一種基于團購的三階段資源拍賣技術，該技術具有如下的優點和積極效果1、多個移動用戶組團進而與微云拍賣大大提高了這個用戶群體的競爭力，更容易在拍賣中贏得資源，同時也大大降低了用戶自身的經濟壓力，從而可以從更廣泛的微云資源(以前支付不起的微云資源現在可以通過團購的方式組團購買)中選擇更合理的微云進行報價參與拍賣。2、移動用戶組團拍賣贏得的微云資源將被部署在其接入節點上，該接入節點最終將按移動用戶的出資情況及其任務負載分配微云中的資源，直到微云中的資源分配完畢或移動用戶的需求全部得到滿足為止。這樣能很好的避免微云中資源的浪費，大大提高了微云資源的利用率。3、微云中的資源只需一輪拍賣即可分配完結，大大提高了資源的分配效率，能有效降低系統延遲，更有利于那些對延遲敏感的任務。4、該拍賣技術符合一般拍賣技術的經濟屬性，包括誠實可靠(truthfulness)、個體理性(individualrational)、開支平衡(budgetb本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種移動云計算中基于團購的微云資源拍賣方法，第一階段：每個接入節點根據其連接的移動用戶對各個微云的預算生成該移動用戶組對各個微云的整體預算，并記錄下生成該整體預算時，各移動用戶的出資情況；第二階段：接入節點根據第一階段中生成的對各個微云的整體預算，對各個微云報價進而拍賣、交易，最終將微云分配給其相應的接入節點，即將微云部署在該獲勝的接入節點上以供其連接的移動用戶使用；第三階段：接入節點將贏得的微云資源按其移動用戶的任務負載分配給第一階段中出資了的移動用戶。

【技術特征摘要】
1.一種移動云計算中基于團購的微云資源拍賣方法，第一階段：每個接入節點根據其連接的移動用戶對各個微云的預算生成該移動用戶組對各個微云的整體預算，并記錄下生成該整體預算時，各移動用戶的出資情況；第二階段：接入節點根據第一階段中生成的對各個微云的整體預算，對各個微云報價進而拍賣、交易，最終將微云分配給其相應的接入節點，即將微云部署在該獲勝的接入節點上以供其連接的移動用戶使用；第三階段：接入節點將贏得的微云資源按其移動用戶的任務負載分配給第一階段中出資了的移動用戶。2.根據權利要求1所述的微云資源拍賣方法，其特征在于：所述的第一階段具體為：Ck為第k個微云；Capk為Ck的資源容量；ai為第i個接入節點；ai中第j個移動用戶對Ck的預算為其自身的任務負載為其對Ck的性價比的定義如下：A為接入節點中的移動用戶按其對各個微云的性價比從大到小排序后的用戶序列；初始階段，對于ai，依次計算其對各個微云的整體預算：1.1、將ai中的移動用戶按其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周剛強，武繼剛，陳龍，劉竹松，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44