一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，包括如下步驟：步驟1）基于排隊論對多數據中心用戶受益情況和服務質量建模；步驟2）根據步驟1）所建立的模型，確立各數據中心的最優(yōu)定價策略；步驟3）根據所確定的最優(yōu)定價策略，確定多數據中心之間的負載路由策略。本發(fā)明方法從服務提供商的利益出發(fā)，將多數據中心間的負載分配，服務定價以及能耗成本優(yōu)化統一起來；在滿足服務提供商利益的基礎上通過負載均衡算法，實現對數據中心能耗成本的優(yōu)化。
【專利說明】一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及云計算和數據中心管理領域，尤其涉及一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002]目前,云提供商一般會采用一種靈活的定價模式(Flexible pricing scheme)來調節(jié)服務請求量，使得自身的收益達到最大。如Amazon在需求量較低時廉價出售云資源，以提高資源的利用率，實現其商業(yè)收益的最優(yōu)。
[0003]顯然，不同的價格水平對市場需求量有著直接的影響。如圖1(a)所示，當價格增長時，需求量隨之減小，兩者呈反比關系，并且這種關系呈現一定隨機波動性。圖1(b)顯示三種不同價格水平下，需求量隨時間的變化情況。由此可見，價格水平決定著需求量(但不是唯一決定因素)，而需求量對數據中心的能耗管理則有著顯著的影響。當前，許多云提供商，如Amazon、Google等均在全球多地建立多個數據中心,將數據中心部署在不同地理位置不僅便于擴展云服務市場，而且有利于削減能耗成本(利用溫差、電價差別等)。考慮如圖2所示的多數據中心環(huán)境:假定云提供商P在不同區(qū)域建立了多個數據中心，由于地域差異，電力價格及面向的用戶市場均不同。例如，時刻h，數據中心的服務價格為Ptl，到^時刻，云提供商P為了刺激消費，將服務價格調低至pl，此時各地的市場需求量對價格調整可能有不同的反應。與此同時，各地的電力價格也可能發(fā)生了改變(如采用階梯電價或分時電價)。此時，如果能將負載轉移到需求量和電價均較低的數據中心，將能夠有效地提高資源的利用率并降低數據中心的能耗成本。
[0004]由于不同數據中 心具有異構性大、跨區(qū)域等特點，上述優(yōu)化策略面臨如下幾個方面的挑戰(zhàn):
[0005]1、負載轉移需要花費一定的時間，可能造成用戶QoS性能的下降；
[0006]2、不同數據中心服務能力并不相同，并且規(guī)模有限，負載分配須考慮數據中心的異構性；
[0007]3、數據中心價格調整的目的是為了獲取自身利益的最大化，能耗優(yōu)化策略應與價格調節(jié)策略協調一致，兩者不存在沖突；
[0008]4、現實環(huán)境中的負載流量受多種因素影響，具有隨機波動性，能耗優(yōu)化策略應能有效適應負載流量的動態(tài)變化。

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，針對多數據中心之間存在電價成本、服務流量等差異的特點，提出一種多數據中心環(huán)境下基于動態(tài)定價策略的能耗成本優(yōu)化機制，將服務定價、負載分配以及服務器狀態(tài)控制等機制統一考慮，制定出一個協調一致的系統優(yōu)化方案。
[0010]技術方案:為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:[0011]一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，將服務定價、負載分配以及服務器狀態(tài)調節(jié)等相關策略統一考慮，制定出一個協調一致的系統優(yōu)化方案，從而達到有效削減數據中心能耗成本的目的。首先建立起市場需求的變化模型，利用排隊理論分析服務價格、任務響應時間以及服務能力等性能指標的關聯關系，據此設計出合理的負載路由機制及具有QoS保證的能耗成本優(yōu)化策略。具體包括如下步驟:
[0012]步驟I)基于排隊論對多數據中心用戶受益情況和服務質量建模；
[0013]步驟2)根據步驟I)所建立的模型，確立各數據中心的最優(yōu)定價策略；
[0014]步驟3)根據所確定的最優(yōu)定價策略，確定多數據中心之間的負載路由策略。
[0015]具體的，所述步驟I)中，模型的建立需要考慮數據中心的如下條件:每單位服務能力消耗的能耗、服務能力、服務器數量、電力價格(數據中心的成本價格)、規(guī)模上限、延遲約束。
[0016]具體的，所述步驟2)包括以下步驟:
[0017]步驟201)確定數據中心需求函數；
[0018]步驟202)確定需求函數同服務價格(賣出價格)、服務器數量之間的一一映射關系;
[0019]步驟203)根據202)中所確定的映射關系，求解得到最優(yōu)定價策略。
[0020]具體的，所述步驟3)包括以下步驟:
[0021]步驟301)求解數據中心的負載分配策略，即負載路由策略；
[0022]步驟302)根據已知的路由向量，求解得到數據中心的整體服務能力；
[0023]步驟303)在延遲和服務價格約束的條件下，求解各數據中心的最優(yōu)服務器數量，最終得到最優(yōu)能耗解。
[0024]所述數據中心設置有備用服務器。由于服務器能耗的因素有很多，比如服務器失效、突發(fā)流量等，設置備用服務器(處于空閑態(tài)的服務器)能夠保證對用戶的服務質量。
[0025]有益效果:本發(fā)明提供的基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，相比較現有技術，具有如下優(yōu)勢:
[0026]1、在多數據中心之間，根據不同數據中心間的服務需求量和電價差別，通過將動態(tài)服務定價、負載分配策略統一考慮，制定出了一個協調一致的系統優(yōu)化方案；不僅降低了數據中心的整體能耗成本，而且使得數據中心的收益達到最優(yōu)；
[0027]2、通過分析服務定價與數據中心能耗成本之間的關系，建立起數據中心的服務定價和負載路由模型；從服務提供商的利益出發(fā)，將多數據中心間的負載分配，服務定價以及能耗成本優(yōu)化統一起來；在滿足服務提供商利益的基礎上通過負載均衡算法，實現對數據中心能耗成本的優(yōu)化；
[0028]3、將數據中心管理問題和定價問題進行有機結合，為有效解決云計算數據中心的管理問題提供了新思路；
[0029]4、數據中心定價方法和負載路由策略簡單有效、正確率高，可以適用于大規(guī)模的數據中心環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為服務價格與市場需求量變化關系示意圖；其中(a)為數量與價格之間的關系，(b)為數量與時間之間的關系；
[0031]圖2為多數據中心架構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0033]一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，包括如下步驟:
[0034]步驟I)基于排隊論對多數據中心用戶受益情況和服務質量建模；
[0035]步驟2)根據步驟I)所建立的模型，確立各數據中心的最優(yōu)定價策略；
[0036]步驟3)根據所確定的最優(yōu)定價策略，確定多數據中心之間的負載路由策略。
[0037]數據中心對每個接入服務的用戶設定一個服務價格以獲取一定的收益，用戶訪問數據中心，不僅需要考慮服務價格，同時也要考慮服務質量。為了簡化模型，本案使用延遲成本來描述用戶對服務質量的滿意程度。任務響應時間越長，延遲成本就越高，而用戶的服務質量滿意度就越低。延遲成本可表示為任務響應時間的函數，常用的成本函數有線性函數、指數函數等。只有當服務價格和延遲成本之和小于用戶保留價格時(心理價位)，用戶才會選擇訪問數據中心。以下針對圖2所示的多數據中心環(huán)境，采用基于重載近似的大規(guī)模排隊理論，將其建模成排隊模型?；谠撃Ｐ?，研究在穩(wěn)定的系統狀態(tài)下不同系統參數(服務價格、延遲成本、服務器數量等)之間的關聯關系。為了清晰地表述本案內容，將本案中變量的記法和描述列于表I之中。變量的具體定義將在行文中詳細闡述。
[0038]表格I變量的符號
【權利要求】
1.一種基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I)基于排隊論對多數據中心用戶受益情況和服務質量建模； 步驟2)根據步驟I)所建立的模型，確立各數據中心的最優(yōu)定價策略； 步驟3)根據所確定的最優(yōu)定價策略，確定多數據中心之間的負載路由策略。
2.根據權利要求1所述的基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，其特征在于:所述步驟I)中，模型的建立需要考慮數據中心的如下條件:每單位服務能力消耗的能耗、服務能力、服務器數量、電力價格、規(guī)模上限、延遲約束。
3.根據權利要求1所述的基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，其特征在于:所述步驟2)包括以下步驟: 步驟201)確定數據中心需求函數； 步驟202)確定需求函數同服務價格、服務器數量之間的一一映射關系； 步驟203)根據202)中所確定的映射關系，求解得到最優(yōu)定價策略。
4.根據權利要求1所述的基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，其特征在于:所述步驟3)包括以下步驟: 步驟301)求解數據中心的負載分配策略，即負載路由策略； 步驟302)根據已知的路由向量，求解得到數據中心的整體服務能力； 步驟303)在延遲和服務價格約束的條件下，求解各數據中心的最優(yōu)服務器數量，最終得到最優(yōu)能耗解。
5.根據權利要求1所述的基于動態(tài)定價策略的多數據中心成本優(yōu)化方法，其特征在于:所述數據中心設置有備用服務器。
【文檔編號】G06Q30/02GK103530801SQ201310519850
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權日:2013年10月29日
【發(fā)明者】東方, 羅軍舟, 王巍, 黃彬彬 申請人:東南大學