一種用于云平臺(tái)利潤(rùn)最大化的服務(wù)器配置方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及服務(wù)器配置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于云平臺(tái)利潤(rùn)最大化的服務(wù)器配置 方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 云計(jì)算是一種高效的整合計(jì)算資源與服務(wù)的方式。云計(jì)算的特點(diǎn)包括集中計(jì)算資 源以及服務(wù)，通過(guò)因特網(wǎng)來(lái)向用戶提供服務(wù)。所有資源都可以按需向消費(fèi)者提供服務(wù)，例如 計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)等等。云計(jì)算把計(jì)算資源變成像普通商品一樣，采用按需付費(fèi)的模型。
[0003] 圖1為云計(jì)算的架構(gòu)示意圖。如圖1所示，在云計(jì)算的架構(gòu)中包含三個(gè)層次，分別是 基礎(chǔ)設(shè)施提供商、服務(wù)提供商以及消費(fèi)者?；A(chǔ)設(shè)施提供商提供硬件資源以及軟件設(shè)施;月艮 務(wù)提供商從基礎(chǔ)設(shè)施提供商租用資源然后向消費(fèi)者提供服務(wù);消費(fèi)者向服務(wù)提供商提交任 務(wù)請(qǐng)求，并且按照任務(wù)量以及服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行付費(fèi)。作為中間的層次，服務(wù)提供商在云計(jì)算中 扮演了重要的角色。在消費(fèi)者和服務(wù)提供商之間存在一個(gè)服務(wù)等級(jí)協(xié)議，協(xié)議中定義了服 務(wù)的價(jià)格、每個(gè)人物的最大等待時(shí)間以及懲罰措施。當(dāng)任務(wù)的等待時(shí)間在協(xié)議中規(guī)定的時(shí) 間內(nèi)時(shí)，服務(wù)將被完全收費(fèi)，否則的話服務(wù)請(qǐng)求將被免費(fèi)處理。為了提高服務(wù)提供商的收 入，任務(wù)的等待時(shí)間不能太久。
[0004] 現(xiàn)在的云平臺(tái)服務(wù)提供商一般采用無(wú)限容量排隊(duì)模型來(lái)處理消費(fèi)者提交的請(qǐng)求， 然而這種方式會(huì)導(dǎo)致一部分的服務(wù)請(qǐng)求等待過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間，超過(guò)其協(xié)議中規(guī)定的，造成這些 費(fèi)用無(wú)法收取。為了提高收入服務(wù)提供商不得不長(zhǎng)期租用更多的服務(wù)器來(lái)提高服務(wù)質(zhì)量， 從而增加收入。然而這樣做又會(huì)造成租用費(fèi)用和能耗費(fèi)用的增加。并且，在價(jià)格策略選擇方 面有靜態(tài)價(jià)格策略和動(dòng)態(tài)價(jià)格策略，靜態(tài)價(jià)格策略就是價(jià)格不隨時(shí)間變化，而動(dòng)態(tài)價(jià)格策 略是服務(wù)提供商根據(jù)當(dāng)前的需求設(shè)置價(jià)格，當(dāng)需求大的時(shí)候設(shè)置一個(gè)較高的價(jià)格，當(dāng)需求 減少的時(shí)候設(shè)置較低的價(jià)格。
[0005] 在服務(wù)器租用方案選擇中，大部分采用一種租用方案，即長(zhǎng)期租用固定數(shù)量的服 務(wù)器。任務(wù)的出來(lái)方式采用先來(lái)先服務(wù)，系統(tǒng)有無(wú)限的容量。在服務(wù)器運(yùn)行速度設(shè)置方面有 兩種策略，一種是固定運(yùn)行速度，即不管有無(wú)任務(wù)在運(yùn)行服務(wù)器的速度是固定的；另一種是 可變運(yùn)行速度，即當(dāng)沒(méi)有任務(wù)在上面執(zhí)行時(shí)，服務(wù)器采用較低的運(yùn)行速度，其能耗相對(duì)會(huì)降 低。
[0006] 因此，現(xiàn)有的服務(wù)器配置方式靈活性差，無(wú)法保證云平臺(tái)服務(wù)提供商的利潤(rùn)最大 化，導(dǎo)致云計(jì)算成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中服務(wù)請(qǐng)求等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、長(zhǎng)期租用過(guò)多的機(jī)器 導(dǎo)致成本增加等技術(shù)問(wèn)題，提出一種用于云平臺(tái)利潤(rùn)最大化的服務(wù)器配置方法和裝置，以 通過(guò)合理配置云平臺(tái)的服務(wù)器，使服務(wù)提供商的利潤(rùn)最大化并提高服務(wù)質(zhì)量。
[0008] 本發(fā)明提供了一種用于云平臺(tái)利潤(rùn)最大化的服務(wù)器配置方法，包括以下過(guò)程：
[0009] 步驟1，設(shè)置每個(gè)任務(wù)的最大等待時(shí)間；
[0010] 步驟2,根據(jù)最大等待時(shí)間，利用有限容量的排隊(duì)模型對(duì)多服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行建模， 得到每個(gè)服務(wù)器對(duì)任務(wù)的等待時(shí)間分布函數(shù)，并獲得任務(wù)到達(dá)多服務(wù)器系統(tǒng)不需要等待的 概率、任務(wù)到達(dá)多服務(wù)器系統(tǒng)需要等待的概率，以及任務(wù)到達(dá)多服務(wù)器系統(tǒng)后等待時(shí)間超 過(guò)最大等待時(shí)間的概率；
[0011] 步驟3,獲得整個(gè)云平臺(tái)的收入以及多服務(wù)器系統(tǒng)的花費(fèi)和臨時(shí)租用服務(wù)器的花 費(fèi)，并計(jì)算出利潤(rùn)；
[0012] 步驟4，根據(jù)獲得的利潤(rùn)，獲得最佳的多服務(wù)器配置方案；
[0013] 步驟5，按照獲得最佳的多服務(wù)器配置方案，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行配置。
[0014]優(yōu)選的，步驟2中，根據(jù)最大等待時(shí)間，利用有限容量的排隊(duì)模型對(duì)多服務(wù)器系統(tǒng) 進(jìn)行建模，包括以下過(guò)程：
[0015] 所述多服務(wù)器系統(tǒng)由多個(gè)長(zhǎng)期租用服務(wù)器組成，當(dāng)服務(wù)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)候，如果有長(zhǎng) 期租用服務(wù)器空閑，服務(wù)請(qǐng)求將會(huì)立即被處理；如果沒(méi)有長(zhǎng)期租用服務(wù)器空閑并且系統(tǒng)容 量沒(méi)滿的情況下，服務(wù)請(qǐng)求將進(jìn)入排隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行等待;如果系統(tǒng)容量已經(jīng)達(dá)到上限，服務(wù)請(qǐng) 求將被分配到臨時(shí)服務(wù)器進(jìn)行處理。
[0016] 優(yōu)選的，步驟2中得到的每個(gè)服務(wù)器對(duì)任務(wù)的等待時(shí)間分布函數(shù)為：
[0018] 其中，fw(t)表示新到達(dá)的任務(wù)等待時(shí)間為t的概率、η為長(zhǎng)期租用服務(wù)器的數(shù)量、K 為多服務(wù)器系統(tǒng)的容量、η為平均服務(wù)率(即單位時(shí)間出來(lái)服務(wù)請(qǐng)求的數(shù)量）、Wt)為沖激響 應(yīng)函數(shù)、町表示當(dāng)前多服務(wù)器系統(tǒng)中任務(wù)數(shù)量為i個(gè)的概率、取表示當(dāng)前多服務(wù)器系統(tǒng)中任 務(wù)數(shù)量為K個(gè)的概率，即系統(tǒng)容量滿的概率。
[0019] 優(yōu)選的，步驟3中，獲得整個(gè)云平臺(tái)的收入以及多服務(wù)器系統(tǒng)的花費(fèi)和臨時(shí)租用服 務(wù)器的花費(fèi)，并計(jì)算出利潤(rùn)，包括以下過(guò)程：
[0020] 建立收入模型如下：
[0021] R(r,ff) = 0r,O<ff<T(r)；
[0022] R(r,ff)=0,ff>T(r)；
[0023] R(r,ff)=0,ff>T(r)；
[0024] 其中，W為等待時(shí)間，r表示任務(wù)請(qǐng)求，Θ為服務(wù)的單價(jià)，T(r)為服務(wù)請(qǐng)求的最大等待 時(shí)間；
[0025] 建立能耗模型如下：
[0026] P = Tva+Pidie.
[0027] 其中，P為單個(gè)服務(wù)器的能耗、v為服務(wù)器的速度、Pldle表示單個(gè)服務(wù)器的待機(jī)能耗 (即當(dāng)前沒(méi)有任務(wù)在上面運(yùn)行）；
[0028] 建立利潤(rùn)模型如下：
[0030] 其中，Revenue表示收入、λ表示任務(wù)到達(dá)率、Θ為服務(wù)單價(jià)、r為服務(wù)請(qǐng)求、PL表示到 達(dá)的任務(wù)被放在臨時(shí)服務(wù)器上處理的概率、如表示服務(wù)器的默認(rèn)運(yùn)行速度；
[0031] 通過(guò)以下公式得到最終的利潤(rùn)：
[0032] Pr ofit = Re venue-Cost.
[0033] 其中，Prof it表示利潤(rùn)、Revenue表示收入、Cost表示花費(fèi)。
[0034]對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種用于云平臺(tái)利潤(rùn)最大化的服務(wù)器配置裝置，包括： [0035]初始設(shè)置模塊，用于設(shè)置每個(gè)任務(wù)的最大等待時(shí)間；
[0036] 建模模塊，用于根據(jù)最大等待時(shí)間，利用有限容量的排隊(duì)模型對(duì)多服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn) 行建模，得到每個(gè)服務(wù)器對(duì)任務(wù)的等待時(shí)間分布函數(shù)，并獲得任務(wù)到達(dá)多服務(wù)器系統(tǒng)不需 要等待的概率、任務(wù)到達(dá)多服務(wù)器系統(tǒng)需要等待的概率，以及任務(wù)到達(dá)多服務(wù)器系統(tǒng)后等 待時(shí)間超過(guò)最大等待時(shí)間的概率；
[0037] 獲得利潤(rùn)模塊，用于獲得整個(gè)云平臺(tái)的收入以及多服務(wù)器系統(tǒng)的花費(fèi)和臨時(shí)租用 服務(wù)器的花費(fèi)，并計(jì)算出利潤(rùn)；
[0038] 獲得配置方案模塊，用于根據(jù)獲得的利潤(rùn)，獲得最佳的多服務(wù)器配置方案；
[0039] 配置模塊，用于按照獲得最佳的多服務(wù)器配置方案，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行配置。
[0040] 優(yōu)選的，所述建模模塊，具體用于：
[0041 ]所述多服務(wù)器系統(tǒng)由多個(gè)長(zhǎng)期租用服務(wù)器組成，當(dāng)服務(wù)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)候，如果有長(zhǎng) 期租用服務(wù)器空閑，服務(wù)請(qǐng)求將會(huì)立即被處理；如果沒(méi)有長(zhǎng)期租用服務(wù)器空閑并且系統(tǒng)容 量沒(méi)滿的情況下，服務(wù)請(qǐng)求將進(jìn)入排隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行等待;如果系統(tǒng)容量已經(jīng)達(dá)到上限，新到達(dá) 的任務(wù)服務(wù)請(qǐng)求將被分配到臨時(shí)服務(wù)器進(jìn)行處理。
[0042]優(yōu)選的，所述建模模塊中得到的每個(gè)服務(wù)器對(duì)任務(wù)的等待時(shí)間分布函數(shù)為：
[0044] 其中，fw(t)表示新到達(dá)的任務(wù)等待時(shí)間為t的概率、η為長(zhǎng)期租用服務(wù)器的數(shù)量、K 為多服務(wù)器系統(tǒng)的容量、η為平均服務(wù)率(即單位時(shí)間出來(lái)服務(wù)請(qǐng)求的數(shù)量）、Wt)為沖激響 應(yīng)函數(shù)、町表示當(dāng)前多服務(wù)器系統(tǒng)中任務(wù)數(shù)量為i個(gè)的概率、取表示當(dāng)前多服務(wù)器系統(tǒng)中任 務(wù)數(shù)量為K個(gè)的概率，即系統(tǒng)容量滿的概率。
[0045] 優(yōu)選的，所述獲得利潤(rùn)模塊，具體用于：
[0046] 建立收入模型如下：
[0047] R(r,ff) = 9r,0<ff<T(r)；
[0048] R(r,ff)=0,ff>T(r)；
[0049] R(r,ff)=0,ff>T(r)；
[0050] 其中，W為等待時(shí)間，r表示任務(wù)請(qǐng)求，Θ為服務(wù)的單價(jià)，T(r)為服務(wù)請(qǐng)求的最大等待 時(shí)間；
[0051 ] 建立能耗模型如下：
[0052] P = Tva+Pidie.
[0053] 其中，P為單個(gè)服務(wù)器的能耗、v為服務(wù)器的速度、Pldle表示單個(gè)服務(wù)器的待機(jī)能耗 (即當(dāng)前沒(méi)有任務(wù)在上面運(yùn)行）；
[0054] 建立利潤(rùn)模型如下：
[0056]其中，Revenue表示收入、λ表示任務(wù)到達(dá)率、Θ為服務(wù)單價(jià)、r為服務(wù)請(qǐng)求、PL表示到 達(dá)的任務(wù)被放在臨時(shí)服務(wù)器上處理的概率、如表示服務(wù)器的默認(rèn)運(yùn)行速度；
[0057]通過(guò)以下公式得到最終的利潤(rùn)：
[0058] Pr ofit = Re venue-Cost.
[0059] 其中，Prof it表示利潤(rùn)、Revenue表示收入、Cost表示花費(fèi)。
[0060] 本發(fā)明提供的一種用于云平臺(tái)利潤(rùn)最大化的服務(wù)器配置方法和裝置，通過(guò)應(yīng)用排 隊(duì)論中的有限容量排隊(duì)模型對(duì)多服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行建模，并且采用兩種服務(wù)器租用方案，長(zhǎng) 期租用以及臨時(shí)租用。我們?yōu)槊總€(gè)任務(wù)設(shè)置它的最大等待時(shí)間，與其要執(zhí)行的指令數(shù)成正 比。由于系統(tǒng)的容量是有限的，當(dāng)排隊(duì)系統(tǒng)任務(wù)沒(méi)滿的情況下，新到達(dá)的任務(wù)將會(huì)按達(dá)到順 序插入排隊(duì)系統(tǒng)，而當(dāng)排隊(duì)系統(tǒng)任務(wù)滿的情況下，新到達(dá)的任務(wù)將會(huì)分配到臨時(shí)租用的服 務(wù)器上。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的收入以及花費(fèi)進(jìn)行公式化來(lái)得到利潤(rùn)