[发明专利]IaaS中针对弹性需求和加权异构虚拟机的在线拍卖方法

说明书

技术领域

本发明涉及云计算和云服务技术领域，具体地，涉及IaaS中针对弹性需求和加权异构虚拟机的在线拍卖方法。

背景技术

云计算允许用户远程获取云服务提供商(如亚马逊EC2和微软Azure)的计算资源，无需任何基础设施和维护成本，灵活方便，因此云计算在各行各业中的应用越来越广泛。对云服务提供商来说，定价策略至关重要，它是影响销售量和销售额的重要因素。大部分IaaS云服务提供商采取固定的价格。也就是说，对某一种类型的虚拟机，在单位时间内使用一台虚拟机的费用是固定的。在这种策略下，总销售额取决于每种虚拟机的单位价格和卖出的每种虚拟机的数量。固定定价策略虽然很容易实现，但不能反映市场动态的供求关系。也就是说，市场需求在不断变化，固定定价策略却不能相应地调整虚拟机价格。

动态定价策略因为有基于波动的市场需求调整虚拟机价格的能力，在IaaS云计算市场越来越受欢迎。拍卖是一种重要的实现动态定价策略的方式。比如，亚马逊EC2已经率先在它的Spot Instance市场采用了拍卖方式来销售虚拟机。最近的研究表明亚马逊2012年平均活跃虚拟机数量为100万到120万。而现在，平均每周被卖出的Spot虚拟机的计算能力已经超过了2012年活跃虚拟机的计算能力。这表明拍卖已经在实际中被应用到IaaS云计算市场。

然而，目前主要云服务提供商采用的是非常简单的拍卖。以亚马逊EC2为例，某次竞标开始，想要购买虚拟机的用户提交标书，标书包含虚拟机类型，该类型虚拟机数量，以及愿意支付的单位价格。云服务提供商将申请同一类型虚拟机的标书按照单位价格降序排序。所有可用的该类型虚拟机按照这个顺序分配给用户。该类型虚拟机的最终单位价格对所有用户是一样的。该价格即最后一个得到该类型虚拟机的用户报出的单位价格。如附图1所示，假设云服务提供商有五台同种类型的虚拟机，五个用户想要购买虚拟机。按照单位价格降序排序后，前四个用户以0.3元的单位价格获得了虚拟机。下次竞标开始时，如果之前投标的用户不自己退出，亚马逊EC2会自动将其加入竞标。

这种简单的拍卖有严重的缺点。第一，这种拍卖方法是一次性的，也就是说云服务提供商只根据当前的用户需求进行分配，没有考虑未来的用户需求。未来某个时刻，如果竞争变大，已经分配给用户的虚拟机就会立即被回收。这种突然的中断会严重干扰用户的业务，不利于虚拟机的销售，损害云服务提供商的利益。第二，不同类型的虚拟机是分开拍卖的。也就是说，在分配时，不能综合考虑不同类型的虚拟机。这种隔离不同类型的虚拟机的拍卖方式是不合理的。比如，一个电子商务网站想购买一组虚拟机来提供目标服务率(每秒钟服务的http请求的个数)。只要得到的虚拟机集合的总服务率满足目标服务率。该网站可以使用不同类型的虚拟机而不是必须使用某一种类型。

第三，该拍卖的服务模型非常简单，即用户指定虚拟机数量，结果是得到请求的全部虚拟机，或者什么都得不到。然而，实际中，用户的需求并不是一个固定的数量而是有弹性的。弹性的用户需求模型用一个范围[min,max]来描述更好。虚拟机数量落在该范围内都是可以的。min是下限，通常对应能够保证服务性能的最少虚拟机数量。max是上限，对应预算能够满足的最大虚拟机数量。这种弹性的服务模型更贴近用户的实际需求。最后，亚马逊EC2采取的虚拟机拍卖方式不是可信的。用户可能提交一个跟真实心理价格不同的价格。比如附图1中，提交标书4的用户可以把单位价格改为0.06元。该用户仍然可以得到虚拟机，而且所有用户可以以更低的价格拿到虚拟机。

目前已经有一些IaaS中为虚拟机销售设计的拍卖方法。其中很大一部分是离线拍卖，即云服务提供商在做决策时已经得到了所有用户的标书，不能刻画动态到达的用户需求。在线拍卖中，大部分方法假设虚拟机只有一种类型。有些在线拍卖方法考虑了多种虚拟机类型，但是用户需求是固定的虚拟机数量，未考虑实际的弹性用户需求。同时它们也没有提供统一的模型供用户在同一标准下同时请求多种类型虚拟机。