[发明专利]可再生供能的云计算系统中基于合作博弈的能量分配方法

说明书

本发明公开了一种在可再生供能的云计算系统中基于合作博弈的能量分配方法，主要包括以下步骤：计算本次能量分配的时间间隔；预测本次时间间隔内的可用能量；判断能量是否充足；基于合作博弈的理念对能量分配问题进行建模，并转化成一个带约束的优化问题；将该优化问题转化成其对偶问题；用梯度投影法解该对偶问题。在本发明中，角色主要分为用户与云服务提供商，与传统云计算不同的是，服务商在提供服务的同时要考虑到供能的特殊性。通过采集外界能量转化得到的电能是不稳定的，本发明考虑当转化的电能不足时如何将能量合理分配给各个用户。在此情形下，云服务提供商需要兼顾每个用户的需求，同时也要考虑到自己的成本，本发明用合作博弈来对此进行建模，并将其转变成一个带约束的优化问题，该优化问题的解即是对应的能量分配方案。

技术领域

本发明涉及云计算、博弈论相关知识，尤其涉及一种综合考虑到公平与效率的能量分配方案；具体地说是一种在可再生供能的云计算系统中基于合作博弈的能量分配方法。

背景技术

可再生能源可作为计算机系统的供电源头，但这样会产生一系列问题，包括电量的充足与否，电能的稳定与否，计算机系统的运行是否受影响等，国内外专家就这些问题开展了深入的研究。Jing Chen设计了一个由可再生能源供能的实时系统，综合考虑到任务和处理器的特性，作者分别提出了一个静态和动态算法来降低系统的能耗以及任务的截止时间错失率。Longbo Huang提出一个由可再生能源供能的网路，外界采集到的能量存储到一个容量有限的电池中，作者提出了一个线上算法来管理采集到的能量并将能量合理分配到网路中的各个节点上。Shaobo Liu提出一个基于动态电压频率选择(DVFS)的能量管理算法，旨在合理利用外界采集到的能量同时提高系统的服务质量。Jing Yang研究一个由可更新能源供能的通信系统，由于在通信时需要考虑到信息传输的速度，因此，作者设计一个算法，在能量有限的前提下最小化通信时间。

云计算作为计算机领域的一个新型商业模型，已经成为变革计算机使用方式的一个重要手段，各大IT巨头都在搭建自己的云服务器。云计算模型包括以下几个层次的服务：基础设施即服务(IaaS)，平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。IaaS(Infrastructure-as-a-Service)：基础设施即服务，消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务；PaaS(Platform-as-a-Service)：平台即服务，PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户，因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用；SaaS(Software-as-a-Service)：软件即服务，它是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。

发明内容

本发明的目的是针对由可再生能源供能的云计算系统中的能量分配问题而提出的在进行能量分配时综合考虑到用户的需求和服务提供商的成本，力求一个既公平又有效率的分配方案，即一种在可再生供能的云计算系统中基于合作博弈的能量分配方案。在探索该方案的过程中，用合作博弈对能量分配进行建模，并将其转变成一个带约束的优化问题，该优化问题的解即是对应的能量分配方案。

本发明的目的是这样实现的：

一种可再生供能的云计算系统中基于合作博弈的能量分配方法，特点是该方法包括以下步骤：

步骤一：确定本次能量分配的时间间隔；

步骤二：预测本次时间间隔内的可用能量，该可用能量作为系统的能量来源；

步骤三：判断能量是否充足，不充足时转步骤四，充足时转按需分配能量，并转步骤六；

步骤四：用博弈论对能量分配进行建模，并转化成带约束的优化问题，再将其转化成对偶问题；

步骤五：用梯度投影法来求解对偶问题，并验证求到解的全局最优性；

步骤六：分配结束。