بخشی از مقاله
خلاصه
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 که به کمک آن هم میتوان به صورت پویا برای منابع قیمتگذاری کرد و هم منبع را به کاربر اختصاص داد. مدل حراج کارایی اقتصادی در اختصاص منابع را تضمین میکند، صاحبان منابع و کاربران بصورت مستقل عمل میکنند و در نهایت بر روی قیمت منبع به توافق میرسند. یکی از مدلهای حراج که بیشتر از سایرین میتوان از جنبه سود روی آن مانور داد مدل حراج ویکری3 است. به کمک این مدل میتوان منابع را به کاربر برنده اختصاص داد.
بنابراین هدف از این پژوهش آن است که به کمک مدل حراج ویکری منابع ابر را به کاربران ابر اختصاص داد و در صورت نیاز کاربر به چندین منبع، با در نظر گرفتن اولویت در یک بازه زمانی مشخص برای برنده حراج این تخصیص انجام شود. لازم به ذکر است تخصیص با هدف افزایش رضایت ارائه دهنده سرویس از نظر سود انجام میشود.
.1 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 - - RA4 عبارت است از فرآیند تخصیص منابع در دسترس به برنامههای کاربردی ابر مورد نیاز از طریق اینترنت. تخصیص منابع در صورت مدیریت غلط میتواند گرسنگی5 در سرویسها را به وجود بیاورد [4]، که این امر اهمیت تخصیص منابع به صورت صحیح و کارآمد را نشان میدهد. استراتژی تخصیص منابع - - RAS6 یعنی همه چیز در مورد ادغام فعالیتهای ارائهدهنده ابر برای استفاده و تخصیص منابع در محدوده ابر، تا به نیازهای برنامه ابری پاسخ داده شود
تخصیص منابع ابری به صورت صحیح، نه تنها کیفیت سرویس - - QoS7 را فراهم میکند، بلکه مصرف انرژی را نیز به میزان زیادی کاهش میدهد .[1] 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
همانطور که مشخص است تخصیص منابع در محیط ابر یک تخصیص پویا است و مشکل تخصیص منابع پویا یکی از مشکلات چالش برانگیز در مدیریت منابع است. در چند سال گذشته تخصیص نابع پویا در محاسبات ابری توجه جامعه پژوهش را به خود جلب کرده است
بسیاری از محققان در سراسر جهان به کمک روشهای جدید با این چالش با هدف به حداقل رساندن هزینههای مرتبط با آن روبرو شدهاند، هر یک از این مدلها از روش خاص و الگوریتمهایی برای رسیدن به این هدف استفاده میکنند. اگرچه یک سری نتایج محسوسی بدست آمدهاند که تضمین بهبود کارائی در تخصیص منابع به صورت پویا را به همراه داشته اند، ولی جا برای بهبودی های بیشتر از نظر سود ارائه دهنده 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 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 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، هزینههای ناشی از آن و .. . می باشد. مدل حراج کارایی اقتصادی در اختصاص منابع را تضمین میکند، صاحبان منابع و کاربران بصورت مستقل عمل میکنند و در نهایت بر روی قیمت منبع به توافق میرسند. در مدل حراج بایستی همگام با افزایش تعداد کاربران، سیستم قابلیتهایی نظیر پاسخگویی به حجم انبوه تقاضا - مقیاس پذیری - ، حفظ عدالت، تحمل پذیری در مقابل خطاها را داشته باشد.
-2-1 پیشینه پژوهش
ایده استفاده از بازارها و منابع کامپیوتری قیمتگذاری شده قدمت بسیاری دارد. سیاستهای قیمتگذاری در آغاز سیستم های اشتراک زمانی چند کاربره مورد توجه قرار گرفتند. مقالات چاپ شده در اواخر دههی 1960 به سیاستهای قیمت گذاری 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 به خوبی طراحی شده است به طوری که خریدار میتواند جایگزینی مکمل بودن را بین انواع مختلف منابع بیان کند. با این حال برای محیط محاسبات ابری مناسب نیست زیرا فروشندگان خارج از رقابت هستند و خریداران نمی-توانند 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. خریداران همان کاربران نهایی هستند و فروشنده نماینده ای از طرف حسگرها میباشد، برگزارکننده حراج یک برنامه کمکی قابل اجرا بر روی سرور وب نرمافزار نهایی میباشد و کالای مورد نظر، دسترسی به حسگر است.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 جمع آوری 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. عامل حراج این اطلاعات را روی وب سایت خود منتشر کرده و پیامی را برای برنده 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. هدف این مدل فراهم کردن امکان تفکیک ارزش برنامههای کاربران در یک محیط محاسبات خوشهای میباشد. تایکون از الگوریتم حراج اشتراکی برای تخصیص سریع و مطمئن منابع بهره میبرد. خریداران عاملهای کاربر هستند، فروشندگان همان میزبانها و منابع در خوشه میباشند، متصدی حراج یک فرایند قابل اجرا بر روی میزبان میباشد و کالای مورد نظر حق دسترسی به منابعی چون پردازنده است. همچنین بر روی هر میزبان چندین حراج گذار مستقل میتواند وجود داشتهباشد.
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.
بر خلاف موارد قبلی، طرح کت نتز بسیار منطبق با محیط محاسبات ابری است چرا که خدمات منبع، پایه، ترکیبی به لایههای SAAS، PAAS، IAAS در ابر مربوط هستند. با این حال، مدل حراج ترکیبی کت نتز فاقد توانایی تخصیص برای برنامه کاربردی مبتنی بر روند کاری میباشد که متشکل از سرویسهای متعدد در حال اجرا به طور غیر همزمان است.
یک مکانیزم حراج پویا توسط ویو لین و همکارانش برای حل مشکل تخصیص ظرفیت محاسبه در محیط محاسبات ابری ارائه می شود
درحقیقت این ویژگی زمانی موثر است که در یک مکانیزم حراج، قیمت دوم با مشکل تخصیص منابع مواجه می شود. یک سرویس به نام ارائه دهنده خدمات ابر - CSP8 - معرفی شده است که می تواند اطمینان دهد که یک سود معقول و تخصیص مناسب منابع محاسبات انجام می دهد.
در این مقاله، توسعه یک الگوریتم تخصیص منابع جدید با استفاده از روش حراج برای مشکل تخصیص منابع در محاسبات ابری وجود دارد که یک چارچوب نظری برای مقابله با توزیع ظرفیت در محاسبات ابری ارائه شده است. بر اساس مکانیسم پیشنهاد شده، تخصیص موثر ظرفیت با تصمیمگیری ساده و تولید درآمد مناسب به کمک CSP انجام میشود. در مواردی که تعداد کاربران و منابع به اندازه کافی بزرگ هستند، مشکلات بالقوه در مکانیزم قیمت دوم وجود دارد، از جمله تغییرات درآمد . CSP قادر به ایجاد معیارهای قیمتگذاری بیشتر و در نتیجه بهبود بهرهوری سیستم است.
