بخشی از مقاله
چکیده
امروزه سرویس محاسبات ابری1به یکی از فناوریهای توسعهپذیر در صنعت کامپیوتر تبدیل شدهاست. تخصیص و زمانبندی منبع در محاسبات ابری، باعث شده تا سرویسهای وب زیادی در کنار هم قرار گیرند. در حال حاضر محاسبات ابری، یک حوزهی تجاری است. بنابراین قیمت و کیفیت سرویس از موارد مهم در این حوزه میباشد. یکی از اهداف استراتژی تخصیص منابع به حداکثر رساندن سود از هر دو جنبه مشتری و ارائهدهنده منابع در یک مرکز داده بزرگ با متعادل کردن عرضه و تقاضا در بازار است. یکی از مدلهای تخصیص منابع در محیط ابر مدل حراج اینترنتی2 است و یکی از مدلهای حراج مدل حراج ویکری است که به کمک این مدل میتوان منابع را به کاربر برنده اختصاص داد.
بنابراین در این پژوهش سعی بر تخصیص منابع به کمک روش حراج ویکری است و در صورت نیاز کاربر به چندین منبع، با توجه به اینکه برای هر منبع حراجگذاری مجزا وجود دارد تنها کافیست کاربر در حراج منبع مورد نظرش شرکت کند تا شانس بدست آوردن آن منبع را داشته باشد.لازم به ذکر است که، به کمک این تغییرات و وجود معیارهایی برای تعیین قیمت پیشنهادی در هر لحظه میزان بهرهوری سیستم در شلوغ ترین حالت حراج، 6 درصد در مقایسه با روش MCDA افزایش پیدا میکند.
مقدمه
محاسبات ابری، یک روش جدید به منظور تحویل سرویسهای IT بر روی فضای وب است. این مدل، منابع محاسباتی را از طریق اینترنت در اختیار مشتری قرار میدهد .[1] یک توسعهدهنده میتواند سرویس مناسبی را در بین سرویسهای در دسترس برای انجام عملیات مورد نظر خود از هر منطقه جغرافیا انتخاب کند، که فراهمکنندهگان محیط ابر در صورت امکان باید سرویس - منبع - درخواست شده را به توسعه دهنده اختصاص دهند. با توجه به اهمیت دسترسی متقاضیها به منابع در ابر، یکی از مشکلات عمده در محاسبات ابری مسائل مربوط به بهینهسازی اختصاص منابع است.
در محاسبات ابری، تخصیص منابع - - RA3عبارت است از فرآیند تخصیص منابع در دسترس به برنامههای کاربردی ابر مورد نیاز از طریق اینترنت. تخصیص منابع در صورت مدیریت غلط میتواند گرسنگی4 در سرویسها را به وجود بیاورد [4]، که این امر اهمیت تخصیص منابع به صورت صحیح و کارآمد را نشان میدهد منبع در محیط محاسبات ابری میتواند شامل مواردی از جمله پردازنده، حافظه، ذخیرهسازی، پهنای باند، برنامه باشد که هریک از این منابع باید با هزینه آن منبع و زیرساختش منطبق باشد
در چند سال گذشته تخصیص نابع پویا در محاسبات ابری توجه جامعه پژوهش را به خود جلب کرده است .[6] بسیاری از محققان در سراسر جهان به کمک روشهای جدید با این چالش با هدف به حداقل رساندن هزینههای مرتبط با آن روبرو شدهاند، اگرچه یک سری نتایج محسوسی بدست آمدهاند، ولی جا برای بهبودیهای بیشتر از نظر سود ارائهدهنده هنوز وجود دارد
در حال حاضر محاسبات ابری، یک حوزهی تجاری است. بنابراین قیمت و کیفیت سرویس از موارد مهم در این حوزه میباشد
یکی از اهداف استراتژی تخصیص منابع به حداکثر رساندن سود از هر دو جنبه مشتری و ارائه دهنده منابع در یک مرکز داده بزرگ با متعادل کردن عرضه و تقاضا در بازار است .[25] یکی از مدلهای تخصیص منابع در محیط ابر مدل حراج اینترنتی است که به کمک آن هم میتوان به صورت پویا برای منابع قیمت گذاری کرد و هم منبع را به کاربر اختصاص داد.
این مدل یک راه حل مناسب برای مدیریت و حمایت از اشتراک منابع در ابر است و دارای مزیتهایی از جمله محیط رقابتی و پویا برای دستیابی به قیمتنهایی و محصول مورد نظر،کاهش قیمتهای اجرایی،حذف واسطهگری و هزینههای ناشی از آن میباشد.
پیشینه پژوهش
ایده استفاده از بازارها و منابع کامپیوتری قیمتگذاری شده قدمت بسیاری دارد. سیاستهای قیمتگذاری در آغاز سیستمهای اشتراک زمانی چند کاربره مورد توجه قرار گرفتند. مقالات چاپ شده در اواخر دههی 1960 به سیاستهای قیمتگذاری اتوماتیک برای زمان کامپیوترها اختصاص داده شده بود
بلاجیو 11]،[10 توسط یانگ اولین حراج ترکیبی مبتنی بر بازار برای منابع محاسباتی توزیع شده است. هدف آن کشف منابع و تخصیص آن برای زیرساختهای محاسبات توزیع شده مانند پلنت لب است. بلاجیو حراج دوره ای، ترکیبی، یک طرفه، مهر و موم شده و قیمت دوم را بر میگزیند. طرح بلاجیو برای محیط محاسبات ابری مناسب نیست زیرا فروشندگان خارج از رقابت هستند و خریداران نمیتوانند پیشنهاد برای یک روند کار متشکل از منابع مختلف را در زمانهای مختلف ارائه دهند.
مدل میراج [12] توسط چون و همکاران ایجاد شده و یک سیستم مدیریت منابع مبتنی بر حراج ترکیبی میباشد که جهت شبکههای حسگر به کار گرفته میشود. این سیستم در یک محیط واقعی گسترش یافته و اطلاعات عملی و کاربردی در مورد رفتار کاربران ارائه میدهد. این طرح از حراج دورهای، ترکیبی، یک طرفه، مهر و موم شده و قیمت اول بهره میبرد. این طرح بسیار شبیه به طرح بلاجیو میباشد و با محیط محاسبات ابری به همان دلیل قبلی مطابق نیست.
پیاده سازی یک حراج الکترونیکی متمرکز که تا حدودی مسائل مربوط به عدالت و امنیت سیستم حراج را مورد بررسی قرار داده و از کارایی مناسبی بر خوردار است توسط لیو ارائه شده است [13] در این روش پس از اینکه مرحله جمعآوری پیشنهادها کامل شد، بخش ثالث قیمت ماکزیمم را بدست میآورد. سپس اطلاعات حراج و این قیمت پیشنهادی را به صورت رمز شده برای حراج گذار ارسال میکند.
مدل تایکون[14] ایجاد شده توسط لامی و همکارانش یک سیستم تخصیص منابع توزیع شده مبتنی بر بازار بر اساس سهم نسبی میباشد که در آن منابع به نسبت مقدار پولی که کاربر هزینه میکند، تخصیص داده میشوند.طرح تایکون نیز با محیط محاسبات ابری مطابقت ندارد چرا که مدل حراج تک کالایی توزیع شدهی آن موجب خطر بدست نیاوردن قسمتی از منابع برای خریدارانی میگردد که قصد خرید بستهای از منابع متعدد را دارند.
مدل کت نتز ایجاد شده توسط ای من و همکارانش [15]که به مقایسه بین رویکرد غیر متمرکز با رویکرد متمرکز مبتنی بر حراج برای تخصیص منبع در محیط محاسبات گریدی میپردازد. رویکرد متمرکز از حراجهای دورهای، ترکیبی، دو طرفه، مهر و موم شده و -kامین قیمت بهره میبرد. کت نتز فروش را به دو لایه تقسیم میکند: بازار خدمات و بازار منبع.
یک مکانیزم حراج پویا توسط ویولین و همکارانش برای حل مشکل تخصیص ظرفیت محاسبه در محیط محاسبات ابری ارائه می شود .[16] درحقیقت این ویژگی زمانی موثر است که در یک مکانیزم حراج، قیمت دوم با مشکل تخصیص منابع مواجه میشود. یک سرویس به نام ارائه دهنده خدمات ابر - CSP5 - معرفی شده است که میتواند اطمینان دهد که یک سود معقول و تخصیص مناسب منابع محاسبات انجام می دهد.
SCDA مدل ایجاد شده توسط تان و همکارانش [17] یک مدل تبادل ترکیبی تکراری برای تخصیص منابع در محیطهای محاسبات گریدی پیشنهاد میکند و هدف این مدل حذف نمودن نوسانات غیر ضروری قیمت بازاری در حراج های متداول دو طرفه پیوسته میباشد. SCDA از حراجهای پیوسته، تک کالایی، دو طرفه، مهر و موم شده و -Kامین قیمت بهره میبرد.
ایزکیان 19]،[18 یک مدل حراج دو طرفه پیوسته در محاسبات گریدی جهت تخصیص منابع محاسباتی ارائه میکند. در این مدل عاملهای مصرف کننده همان خریداران، عاملهای ارائه دهنده مالکان منابع، کالای مورد معامله منابع محاسباتی و عامل حراجگذار متصدی حراج میباشد.
مشکل این روش جهت پیاده سازی در ابر این است که در این روش فقط منابع محاسباتی در نظر گرفته شده است و امکان تخصیص همزمان یا ایجاد روند کاری وجود ندارد.
برای اولین بار توسط هنگ ژانگ و همکارانش چارچوبی برای حراج برخط راستگو در محیط ابر که در آن کاربران با خواستههای ناهمگن میآیند، ارائه شده است .[20] این چارچوب به نحو مطلوب از انواع مورد نیاز برای طراحی، از جمله،طراحی پویا برای انعکاس به موقع نوسانات روابط عرضه و تقاضا. طراحی مشترک برای حمایت از خواستههای کاربران ناهمگن. طراحی راستگو برای جلوگیری داوطلبانه از تقلب، پشتیبانی میکند.
وو [21] مدل حراج معکوس VCG را بر روی محاسبات ابری ارائه میدهد. در این روش مصرفکنندهها برگذار کننده حراج میباشند. این روش نیازهای موجود در ابر را برآورده میکند اما با توجه به حراج معکوس، فقط رقابت بین فروشندگان وجود دارد و خریداران برای خرید منبع مورد نیازشان رقابتی ندارند. همچنین در این روش هر فروشنده فقط میتواند در یک حراج شرکت کند در نتیجه عدالت در بازار به درستی رعایت نمیشود.
مطالعات انجام شده در مقاله لینکوان ژانک و همکارانش برای تخصیص منابع در بازار ابر، از طریق ماشین مجازی - VM - در حراج است . این مقاله منابع موجود را با معرفی حراج ترکیبی از ماشینهای مجازی ناهمگن، و تأمین کننده ماشین های مجازی مدل های پویا تعمیم میدهد. حداکثر رفاه اجتماعی تحت تأمین منابع پویا ثابت NP-hard است و مدل از یک برنامه صحیح خطی تبعیت میکند.
فوجیوارا [23] مدل حراج خود را بر اساس مدل ترکیبی دو طرفه ارائه می دهد و دو نوع بازار لحظه ای و آینده را طراحی میکند. نکته مهم در این روش حراج ترکیبی یک مرحله ای می باشد بدین معنا که حراج گذار چندین منبع را به طور همزمان به حراج میگذارد و مصرف کنندهگان نمی-توانند برای ترکیبی از منابع پیشنهاد خود را ارائه نمایند.
تیموری [24] یک روش حراج دو طرفه پیوسته جهت مدیریت منابع در گرید ارائه میدهد که درآن خریداران و فروشندگان با توجه به زمان، قیمت خرید و فروش خود را تعیین می نمایند. در این الگوریتم بر خلاف سایر روش استاندارد حراج دوطرفه پیوسته، حراج گذار علاوه بر مشخص نمودن برندگان، خود نیز با در نظر گرفتن زمان باقیمانده تا پایان دوره به پیش بینی قیمت خرید و فروش میپردازد که باعث میشود هزینه انتقال پیغام کاهش یابد.
سیم [25] یک روش مبتنی بر بازار جهت مدیریت منابع ارائه میکند که دارای دو بخش استراتژی گرداندن بازار و پروتکل رها سازی یک مذاکره میباشد. با استفاده از استراتژی اول، عامل ها قادر خواهد بود با در نظر گرفتن سه تابع فرصت، رقابت و زمان، مذاکرات و تخصیص را انجام دهند و در بخش دوم هزینه های مربوط به ساده سازی مورد بررسی قرار میگیرد.
سیم با اصلاح الگوریتم خود یک مدل مدیریت منابع برای محاسبات ابری ارائه میکند [26] که شامل یک واسط متشکل از عاملهای مصرفکننده، ارائه دهنده و کارگذار میباشد دو عامل زمان و قیمت نقش اساسی در کشف منابع و مذاکرات ایفا میکنند و کارایی بر اساس این دو معیار مورد ارزیابی قرار میگیرد. سیم در ادامه الگوریتم مذاکره خود را بر روی محاسبات گریدی بهبود میدهد و یک مذاکره همزمان بین مصرفکننده-کارگذار و کارگذار-ارائه دهنده معرفی میکند [27] در صورتی که ارائه دهنده یا کارگذار منصرف شود می بایست جریمه پرداخت کند مشکل اصلی در این روش مذاکرات نقطه به نقطه میباشد که باعث میشود عرضه و تقاضا به درستی تنظیم نشود و در نتیجه قیمتگذاری عادلانه نباشد.
ایده ارائه شده در [28] با توجه به اینکه مشتری ها در اینترنت از طریق شبکه نظیر به نظیر به یکدیگر متصل شده اند و پیدا کردن منبع مورد نظر با قیمت مناسب برای مشتری کاری خستهکننده است ارائه سیستمی پیشنهادی با توجه به نیاز کاربرانی که برای بار دوم در مزایده شرکت میکنند است. در واقع این روش به کمک سابقه پیشین مشتریها منابع را به آنها پیشنهاد میکند و در صورتی که منبع کافی وجود داشته باشد از حراج ویکری و در صورت وجود کم منبع حراج دوطرفه برای مشتری و ارائهدهنده خدمات در نظر گرفتهمیشود. در این روش نیاز کاربر برای درخواستهای ترکیبی در نظر گرفته نشده است
باتوجه به مطالب گفته شده، در ادامه به بررسی مدل پیشنهادی می پردازیم و در آخر نیجه گیری بیان میشود.
مدل تخصیص سرویس
با توجه به مطالب گفته شده و مطالعات انجام شده، با عنایت به اینکه از مدل حراج برای تخصیص منابع در محیطهای توزیع شده و گرید استفادههای بسیار زیادی شده است 8]،6،4،[3، میتوان در محیط ابر نیز از آن استفاده کرد ولی موضوعی که باید به آن توجه کرد، در نظر گرفتن سود و رضایت هردو عامل ارائه دهنده سرویس ابر و کاربر است و یکی از مدلهای حراج که بیشتر از سایرین میتوان از جنبه سود روی آن مانور داد مدل حراج ویکری است.
حراجهای ابری باید ترکیبی باشد، یعنی یک فرایند پردازش ابری در عمل اغلب برای اجرای موفقیت آمیز خود یک دسته از نمونههای منبعهای ناهمگن را مطالبه میکند [2] و بنابراین یک حراج ابری ذاتا یک مزایده ترکیبی بشمار میرود. با توجه به این موضوع برنده حراج باید به تمامی منابع مورد نظرش جهت شروع فرایند دسترسی پیدا کند، یعنی برنده حراج یا به همه منابع مورد نظر دسترسی پیدا میکند یا به هیچ کدام از آنها، با عنایت به اینکه این عمل ممکن است متقاضی را در یک حلقه قرار دهد و سرعت دسترسی به منبع را به تعویق اندازد، میتوان منابع را طی مراحل مختلف به متقاضی اختصاص داد. با این تفاوت که برنده حراج مرحله اول در صورت شرکت مجدد در حراج، برای دسترسی به سایر منابع مورد نظرش دارای اولویت بالاتری خواهد بود.
روش معرفی شده براساس سیستمی طراحی میشود، که این سیستم شامل چهار موجودیت؛ مصرف کنندهها، که جهت دریافت سرویس مورد نظر خود به ابر مراجعه می کنند. ارائه دهندگان، که سرویس خود را در ازای دریافت سود به مصرف کنندگان واگذار میکنند. بازار حراج که اجرای معاملات و نحوه تخصیص سرویس ها را مشخص میکند و واسط معاملات که کلیه پیام های مربوط به امور انجام شده در روند تخصیص منابع توسط این قسمت منتقل میشود.
سیستم حراجگذار خود شامل دو بخش است: بخش سرویس اطلاعاتی ابر و بخش مدیریت پیشنهادها. سرویس اطلاعاتی ابر این اجازه را به سرویس-دهندههای ابر میدهد تا اطلاعات خود و منابع موجود خود را در این سرویس ثبت کنند تا کاربران بتوانند منابع مناسب و مورد نیاز خود را راحتتر پیدا کنند. مدیر پیشنهادها، وظیفه مدیریت درخواستهایی که از طرف کاربران برای دریافت منابع داده می شود را بر عهده دارد.
