一種節能控制的云資源優化分配方法組成比例

本發明專利技術屬于云存儲資源管理領域，具體提供一種節能控制的云資源優化分配方法，以云資源提供方與需求方最優化收益納什平衡的收益結果作為參數通過收益反饋函數反饋到節能控制系統中，并通過云服務組合反饋函數將結果返回到收益博弈所需的云服務組合中，以SLAs保障的QoS參數為要求找到最能滿足納什均衡的云服務優化組合，當到達最優化收益平衡時，資源分配器分配資源，實現節能操作。不僅滿足了云資源提供方與需求方的最優化收益平衡，還能進一步提高了云資源利用率，實現最優化的節能減排，降低能源消耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于云存儲資源管理領域，具體涉及一種節能控制的云資源優化分配方法。
技術介紹
云計算的可伸縮性、彈性和定制性改變了信息資源應用、運營和計算模式，從真正意義上實現了按需計算(On-demandComputing)。其中，云資源管理和云資源能耗控制是云計算重要組成部分，也是近來研究、應用熱點和重點。云資源管理的結果是提高計算性能、增強資源利用率、提升信息資源交互能力以及降低資源運營成本，以實現云資源優化分配、遷移和回收；云資源能耗控制是實施節約能耗的重要手段,特別在低碳低能耗的要求下，降低云資源管理或數據中心的能耗已迫在眉睫。信息資源管理經歷了進程粒度(CPU)、服務器粒度以及當下虛擬機(VMs)粒度的云資源管理三個發展過程。VMs相比進程粒度和服務器粒度資源管理，既有較好的隔離性，又具有不錯的資源利用率，還有靈活的動態分配特性；但增加了云資源的性能開銷：①從外在角度主要表現在不同需求方搶占VMs所產生的資源沖突、動態遷移不確定性、性能隔離安全性等；②內部主要表現在內存虛擬化、I/O虛擬化所帶來開銷。這些性能開銷也給云資源配置帶來復雜性和難預測性，使滿足服務提供與服務消費間SLA目標和QoS期望的難度大大增加，而且云服務供應商需要滿足服務消費者的SLAs(Service-LevelAgreements)，也要滿足服務消費者應用期望的QoS(QualityofService)，因此這個多項式關系就構成了一個難以解決的NP-hard問題。數據中心云資源能耗控制經歷了DVS/DVFS模式(CPU級)、開/關機模式(單機級)、資源池閑置控制(集群級)模式，這三種操作方式雖然小范圍內實現了不同程度節能，但對整個數據中心的能源管理仍難以滿足性能要求以及性能開銷所帶來的能源消耗。近年來，云計算下的虛擬化資源普及與應用，給能耗控制帶來新的挑戰和方法，但作為云資源運營的數據中心巨大電能消耗，促使了對節能管理和控制更多的關注和研究，其目的就是通過有效云資源管理來降低能耗、減少排放量，使數據中心收益最大化。在云計算環境下，云資源不僅包括虛擬計算資源還包括網絡支撐資源。云資源管理即要使能耗滿足云資源利用率最大化，還要達到云服務用戶對能耗的需要，主要表現在怎樣在網絡資源中合理進行資源動態優化分配，以來提高云資源利用率、增加云服務提供方與需求方的收益、降低資源利用成本、實現節能減排，并最終以節能的方式來控制云資源優化分配、利用以及獲得收益最優化。但就目前文獻來看，這方面的研究結果還比較分散；通過節能控制模型來實現數據中心與需求方間收益平衡也處于發展中。在節能控制下，滿足云服務提供方與需求方收益平衡的云資源優化分配方法，滿足SLA要求和QoS期望的云資源優化分配方法還處于初期探索階段。
技術實現思路
本專利技術的目的就是針對現有技術的不足，提供云資源分配在滿足QoS期望及SLAs要求的情況下能夠有效降低能耗的一種節能控制的云資源優化分配方法。為實現上述目的，本專利技術提供一種節能控制的云資源優化分配方法，以云資源提供方與需求方最優化收益納什平衡的收益結果作為參數通過收益反饋函數反饋到節能控制系統中，并通過云服務組合反饋函數將結果返回到收益博弈所需的云服務組合中，以SLAs保障的QoS參數為要求找到最能滿足納什均衡的云服務優化組合，當到達最優化收益平衡時，資源分配器分配資源；所述方法由節能控制系統、反饋器和資源分配器組成的時變時滯的分數階神經網絡控制系統開展資源分配，所述反饋器即收益反饋函數和云服務組合反饋函數。具體的，所述時變時滯的分數階神經網絡控制系統如下：CDαx(t)＝-Dx(t)+Ag(x(τ(t)))+Bf(x(t-τ(t)))+u,t∈[t0,t0+T]其中，CDαx(t)為x(t)的Caputo型分數階導數，表示云資源優化分配操作；x(τ(t))＝[x1(τ1(t)),x2(τ2(t)),…,xn(τn(t))]T表示在不同時變時神經元狀態向量，t0為初始時刻，T為正實數，K為神經元的響應時間；τ為神經元的時滯，τ(t)是滿足0≤τ(t)≤d，τ(t)≤u的時變連續函數，d和u是常量；A＝(aij)n×n，B＝(bij)n×n；aij,bij分別表示雙方最優博弈收益平衡反饋權重和云服務優化組合時滯反饋權重；D＝diag(d1,d2,…,di,…,dn)是對角矩陣，di>0,i＝1,2,…,n；g(x(τ(t)))＝[g1(x1(τ1(t))),g2(x2(τ2(t))),…,gi(xi(τi(t))),…,gn(xn(τn(t)))]T表示在τi(t)時雙方收益反饋激活函數；f(x(t-τ(t)))＝[f1(x1(t-τ1(t))),f2(x2(t-τ2(t))),…,fn(xn(t-τn(t)))]T表示滿足雙方最優收益平衡的云服務組合反饋激活函數；u＝(u1,u2,…,un)T∈Rn×n是用戶需求的常輸入向量。具體的，所述以云資源提供方與需求方最優化收益納什平衡，具體是通過以SLAs保障QoS為對象建立云資源提供方與需求方效用函數x1、x2，所述x1、x2以動態分層的激勵兼容定價變量p為基礎，QoS值來自對SLAs的量化，所述x1(p)表示提供方的效用，x2(p)表示需求方效用；然后在云資源提供方與需求方建立收益函數g1、g2，所述效用函數x1(p)、x2(p)分別與收益函數g1、g2是泛函關系，雙方收益函數建立納什均衡g1(x1(p))與g2(x2(p))，然后找到一組策略滿足云資源提供方與需求方的最優收益平衡。更進一步的，根據雙方收益函數建立的納什均衡g1(x1(p))與g2(x2(p))，定義彈性公式dE(p)/dτ(t)和代價數df(p)/dτ(t)來縮小均衡點搜索空間，并用仿生智能優化算法找到優化納什均衡點，即云資源提供方與需求方的收益最優平衡。優選的，所述仿生智能優化算法為如粒子群算法。具體的，所述以SLAs保障的QoS參數為要求找到最能滿足納什均衡的云服務優化組合，其中將所述的SLAs指標轉換為QoS參數，包括但不限于可用性、吞吐率、性能、時間、成本；可用性表示云資源利用率，吞吐率指在單位帶寬每秒處理業務能力，性能表示節能控制的穩定性和反饋單位迭代次數，時間由τ(t)來描述，成本由總成本減去提供方與需求方最優收益平衡時成本來描述；用QoS參數來感知云服務優化組合，采用智能啟發算法確定最優的云服務組合。本專利技術提供的一種節能控制的云資源優化分配方法的有益效果是：(1)本專利技術提出一種基于時變時滯分數階神經網絡的節能控制系統，降低閑置節點能源消耗；遷移、回收或合并長時間不被使用的資源，提高資源(如CPU、內存)利用率；(2)通過建立滿足QoS期望和SLAs要求的效用函數，讓需求方在激勵定價下自動選擇到收益最優化的云資源，且滿足數據中心收益最優化；(3)該系統將滿足云資源分配的SLA指標量化成QoS參數去建立云服務組合優化模型，實現了節能控制下SLA為保障來滿足QoS期望的云服務組合?？傮w上，本專利技術所述方法是以云資源優化分配為重心，實現云資源提供方與需求方間的最優化收益平衡的同時滿足QoS期望及SLAs要求，從而來降低能耗，有效實現節能減排、可伸縮性和彈性。說明書附圖圖1為本專利技術節能控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種節能控制的云資源優化分配方法，其特征在于：以云資源提供方與需求方最優化收益納什平衡的收益結果作為參數通過收益反饋函數反饋到節能控制系統中，并通過云服務組合反饋函數將結果返回到收益博弈所需的云服務組合中，以SLAs保障的QoS參數為要求找到最能滿足納什均衡的云服務優化組合，當到達最優化收益平衡時，資源分配器分配資源；所述方法由節能控制系統、反饋器和資源分配器組成的時變時滯的分數階神經網絡控制系統開展資源分配，所述反饋器即收益反饋函數和云服務組合反饋函數。

【技術特征摘要】
1.一種節能控制的云資源優化分配方法，其特征在于：以云資源提供方與需求方最優化收益納什平衡的收益結果作為參數通過收益反饋函數反饋到節能控制系統中，并通過云服務組合反饋函數將結果返回到收益博弈所需的云服務組合中，以SLAs保障的QoS參數為要求找到最能滿足納什均衡的云服務優化組合，當到達最優化收益平衡時，資源分配器分配資源；所述方法由節能控制系統、反饋器和資源分配器組成的時變時滯的分數階神經網絡控制系統開展資源分配，所述反饋器即收益反饋函數和云服務組合反饋函數。2.根據權利要求1所述的節能控制的云資源優化分配方法，其特征在于：所述時變時滯的分數階神經網絡控制系統如下：CDαx(t)＝-Dx(t)+Ag(x(τ(t)))+Bf(x(t-τ(t)))+u,t∈[t0,t0+T]其中，CDαx(t)為x(t)的Caputo型分數階導數，表示云資源優化分配操作；x(τ(t))＝[x1(τ1(t)),x2(τ2(t)),…,xn(τn(t))]T表示在不同時變時神經元狀態向量，t0為初始時刻，T為正實數，K為神經元的響應時間；τ為神經元的時滯，τ(t)是滿足0≤τ(t)≤d，τ(t)≤u的時變連續函數，d和u是常量；A＝(aij)n×n，B＝(bij)n×n；aij,bij分別表示雙方最優博弈收益平衡反饋權重和云服務優化組合時滯反饋權重；D＝diag(d1,d2,…,di,…,dn)是對角矩陣，di>0,i＝1,2,…,n；g(x(τ(t)))＝[g1(x1(τ1(t))),g2(x2(τ2(t))),…,gi(xi(τi(t))),…,gn(xn(τn(t)))]T表示在τi(t)時雙方收益反饋激活函數；f(x(t-τ(t)))＝[f1(x1(t-τ1(t))),f2(x2(t-τ2(t))),…,fn(xn(t-τn(t)))]T表示滿足雙方最優收益...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周相兵，
申請(專利權)人：阿壩師范學院，
類型：發明
國別省市：四川;51