基于非完全信息博弈的網(wǎng)格資源分配策略研究.pdf

1、網(wǎng)格計算作為一種基于高速網(wǎng)絡、面向大區(qū)域的高性能并行和分布式計算，將地理上分布的、隸屬于不同機構(gòu)的計算、存儲等資源構(gòu)成一臺虛擬的超級巨型機，完成以往單機乃至機群都無法解決的高復雜性計算問題。其中資源管理在網(wǎng)格體系中一直是個復雜而艱巨的問題。本文針對網(wǎng)格環(huán)境中資源的動態(tài)、異構(gòu)以及分布的特性，利用微觀經(jīng)濟學與統(tǒng)計學中的理論研究了一種優(yōu)化網(wǎng)格資源分配的新方法。研究目標是提高資源分配效率并驗證該方法的正確性。本文從資源分配模型，理論證明，實驗模

2、擬三個層面上對該方法進行了分析。具體的研究工作主要分為以下幾個方面：
　　 (1)分析了開放式網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)(Open Grid Services Architecture，OGSA)和五層沙漏式結(jié)構(gòu)，在此基礎上對三種用于網(wǎng)格資源管理的模型(層次模型，抽象所有者模型和市場經(jīng)濟模型)進行對比研究，著重論述了市場經(jīng)濟模型在網(wǎng)格計算環(huán)境下公平，高效，便捷等特點。分析了近年來解決市場網(wǎng)格資源分配問題的幾種模型，并總結(jié)了資源分配領域的幾大矛

3、盾問題以及目前解決方法中存在的主要不足。
　　 (2)分析比對多種市場經(jīng)濟網(wǎng)格環(huán)境下資源分配模型的基礎之上，提出一種“多贏家”式的網(wǎng)格資源拍賣模型(Multi-Winners AuctionModel，MWAM)，即多個用戶競拍一種網(wǎng)格資源。它基于非完全信息博弈理論，通過制定明確的規(guī)則，讓競拍者通過價格競爭來確定最終競拍價，在資源提供者未能給待拍資源定價以及競拍者彼此獨立的情況下公平，靈活地形成竟拍價，即納什均衡解，并且達到利益

4、的最優(yōu)化。其快速，公平，可靠的特性以及代價小，便于交易協(xié)議的開發(fā)等優(yōu)點非常適合網(wǎng)格環(huán)境異構(gòu)與分布式的特性。
　　 (3)首次將隱馬爾科夫預測模型(Hidden Markov Prediction Model，HMPM)應用到對網(wǎng)格用戶出價的預測上。建立了離散時間的HMM模型并對之前t-1個時刻在以每個用戶提交的資源需求{r1,r2,…，rt-1}為可觀測狀態(tài)序列條件下本輪分配中用戶使用資源的單位出價狀態(tài)進行預測，從而計算出其能獲

5、得所需資源的概率。HMM理論對在網(wǎng)格計算這一高度動態(tài)，異構(gòu)且隨機的環(huán)境下資源使用者與提供者的行為進行了恰當?shù)臄?shù)學描述，使得預測結(jié)果更加準確，從而提高了資源分配的效率。
　　 (4)從理論上證明了“多贏家”式分配方法的可行性。且可以最大化系統(tǒng)收益。MWAM作為以經(jīng)濟學理論為依托的網(wǎng)格資源分配模型，本文從納什均衡解的存在性，激勵相容性，個人理性，系統(tǒng)收益這幾方面分析證明了其適用性與高效性。
　　 (5)通過實驗模擬驗證了WM

6、AM在網(wǎng)格中的可行性與其自身優(yōu)勢。實驗一方面對HMM預測的準確性，以及WMAM在市場網(wǎng)格中的適用性做了縱向分析：另一方面選取序貫博弈資源分配算法，雙向拍賣分配算法，基于Qos的資源分配算法，以及“第一價格”拍賣算法，“第二價格”拍賣算法同本文的“多贏家”算法進行橫向比較，從不同層面驗證了結(jié)論。
　　 通過對理論證明與實驗結(jié)果的分析可知，本文提出的“多贏家”式資源分配方法滿足微觀經(jīng)濟學中的激勵相容性與個人理性，有較大的準確性與靈活