云计算环境中利润最大化的个性用户服务请求调度研究

发布时间：2020-08-20 20:52

【摘要】：随着企业和个人用户对计算资源的需求越来越大,云计算作为可以高效提供计算资源和服务的按需付费模式变得越来越受欢迎,云计算提供商也层出不穷。云计算提供商的典型目标是最大化其利润,用户的主要目标是获得自己满意的服务价格和服务质量,而且每个用户对于服务价格和服务质量都有自己的偏好。作为资源的提供者,云计算提供商应该了解不同个性的用户对服务价格和服务质量的不同偏好,并根据用户的个性化偏好进行服务请求的分配和调度以在用户满意的前提下最大化利润。本文考虑了用户的个性化偏好,设计了新颖的实时服务请求调度算法,在用户满意度的约束条件下,优化了云计算提供商的利润。具体来说,1.本文提出了用户个性的概念,并实现了对不同个性用户满意度的精准建模。本文建立了一个统计模型来估计用户对于给定服务价格和服务质量的满意度,该统计模型能够预测到不同个性的用户对于服务价格和服务质量的个性化需求,从而让用户得到满意的服务。2.本文设计了基于整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)的云提供商利润优化方案。本文基于ILP对个性用户服务请求的分配和调度进行建模和求解,以获得用户满意度约束下云提供商的最优利润方案,并且提出了基于ILP的方法的不足。3.本文提出了基于价值评估和交叉熵的启发式利润优化算法。为了克服基于ILP的方法的缺点,本文提出了一个启发式利润优化算法,用于个性用户服务请求的实时分配和调度。该算法可以得到用户服务请求的近似最优分配与执行顺序,从而实现用户满意度约束下云提供商的利润优化。实验结果表明,本文提出的用户满意度模型能够准确预测出用户的满意度分数。相比于其他三个已有的服务请求调度方案,所提出的基于ILP的利润优化方案能够实现高达97.06%、42.45%和23.58%的平均利润提升,所提出的启发式利润优化算法能够实现高达84.76%、31.22%和10.35%的平均利润提升。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.09
【图文】：

用户满意度,最大化,个性,用户服务

华东师范大学硕士学位论文第一章引言1.3 论文的研究目标和内容本文的研究目标是在存在个性用户的云环境中最大化云提供商的利润，同时保证用户的满意度。也就是说本文的研究目标有两个：保证用户满意度和最大化云提供商的利润。针对保证用户满意度方面，本文主要研究了用户个性对于用户满意度的影响，即不同用户对服务质量和服务价格的偏好。针对最大化云提供商利润方面，本文主要研究了个性用户服务请求分配和调度对云提供商利润的影响。所以本文的研究目标可以更详细的总结为：在云环境中，设计一套实时调度算法，确定个性用户服务请求在多服务器系统上的分配，以及在每个服务器上的执行顺序，能够在保证用户满意度的前提下最大化云提供商的利润。本文的研究框架如图 1.1 所示。

架构图,计算系统,架构,服务提供商

云提供商模型包括云服务平台模型、多服务器系统模型、收入模型和成本模型。基于这些模型，本章在最后给出了用户满意度约束下的云提供商利润优化问题的问题定义。2.1 系统架构模型如图 2.1 所示，在传统的云计算环境中一共包含了三个角色，基础设施服务提供商、云服务提供商和用户[5]。其中基础设施服务提供商负责维护服务器集群并通过虚拟化技术将服务器资源池化，以向云服务提供商按需的提供存储、计算和带宽等资源；云服务提供商从基础设施服务提供商处租赁虚拟机并根据自己的服务类型构建服务环境，以向用户提供各种云服务，如科学计算、图像处理、大数据分析等；用户则根据自己的需求选择对应的云服务提供商并发送服务请求，然后根据服务等级协议 SLA 和云服务提供商的返回结果缴纳费用[6]。

服务请求,示例

令单价的乘积，即应付的全款金额。果用户的服务请求的实际完成时间 ( )大于用户希望的但是不大于服务请求的截至日期，那么用户则认为得到了量，并且根据实际完成时间 ( )决定最终付款金额。公式中示全款金额， ( ) 表示因低服务质量导致的惩罚金额，该由 ( )、和用户对于低服务质量的容忍度共同决定， ( ) 为最终用户所需要支付的金额。选择作为上界 ( )大于时，用户的满意度降为0，将拒绝支付此次服务请求的次服务请求被视为请求超时。果用户的服务请求的实际完成时间 ( )大于服务请求的，则该用户认为此次服务请求延迟了过长时间，对此次服务极提供商应该免费提供此服务，这也是云提供商严重违反 SLA 的

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