[硕士论文精品]基于经济学的网格资源分配模型

巾山大学硕学位论文2010摘要论文题目基于经济学的网格资源分配模型专业计算机应用技术硕士生姜静指导教师罗文村摘要网格被视为继INTEMET技术和WEB技术之后的第三代互联网技术，能够最大限度地实现网络资源共享和调度，因此网格技术在国内外迅速发展。网格的目标就是能够实现计算、存储、软件、设备等大量异构资源之间的共享。由于网格资源具有异构性、分布性、动态性和自治性等特点，因此如何有效地管理和分配网格资源是网格系统走向实际运用的一个关键问题。本文分析了网格资源管理与分配的研究内容和意义。在资源分配中引入经济学有助于激励更多的用户贡献资源，并且能够提高资源的利用率。本文的主要工作如下1本文首先分析了现有电子商务的交易主体与网格市场的交易主体的区别。然后基于现有的电子商务模式构建一个适合网格环境的资源管理交易模型，希望可以直接融入到已有的电子商务平台，从而减少网格资源交易基础平台的建设，加速网格经济化。2本文设计了满意度评价体系。由于满意度是影响用户购买决策的主要因素，因此本文首先分析网格环境下影响满意度的因素，然后将这些因素进行量化，最后采用层次分析法确定出各个因素的权重。3本文分析了招投标机制，改进了招投标模型。用户根据自己的需求生成招标说明书，邀请各代理商进行投标，然后用户根据自己对当前任务的具体要求指定各因素的权重，形成评标函数，对各个标书进行评价，最后确定合适的标书，与该标书的代理商签订合约，开始服务。最后本文分析了常见网格模拟器的特点，在GRIDSIM模拟器上模拟实现招投标模型，分析实验结果及原因。关键词网格资源分配，满意度评价，招标模型，代理商巾山大学硕十学位论文2010ABSTRACTTITIEGRIDRESOURCEALLOCATIONMODELBASEDONECONOMICSMAJORCOMPUTERAPPLICATIONTECHNOLOGYNAMEJIANGJINGSUPERVISORLUOWENCUNABSTRACTTHEGRIDISCONSIDEREDTOBETHETHIRDGENERATIONINTERNETTECHNOLOGTOMAXIMIZETHEREALIZATIONOFNETWORKRESOURCESHARINGANDSCHEDULING，AFTERTHEINTEMETTECHNOLOGYANDWEBTECHNOLOGYTHEGRIDTECHNOLOGYALSORAPIDLYDEVELOPSWORLDWIDETHEGOALOFTHEGRIDISTOSHARECOMPUTING，STORAGE，SOFTWARE，EQUIPMENTANDALARGENUMBEROFHETEROGENEOUSRESOURCESGRIDRESOURCESAREHETEROGENEOUS，DISTRIBUTED，DYNAMICANDSELFGOVERNMENTANDSOON,SOHOWTOEFFECTIVELYMANAGETHEGRIDRESOURCESISAKEYISSUEFORPRACTICALAPPLICATIONTHISPAPERANALYZESTHECONTENTANDMEANINGOFTHEGRIDRESOURCEMANAGEMENTANDALLOCATIONINGRIDENVIRONMENTTHEINTRODUCTIONOFMARKETMECHANISMSHELPSTOENCOURAGEMOREUSERSTOCONTRIBUTERESOURCES，ANDITALSOCANIMPROVERESOURCEUTILIZATIONTHISPAPERANALYZESTHEMAINDIFFERENCESOFTHEMAINBODYOFMARKETTRANSACTIONSBETWEENEXISTINGECOMMERCETRANSACTIONSANDTHEGRIDBASEDONTHEEXISTINGEBUSINESSMODELSTHISPAPERBUILDSASUITABLEMODELFORGRIDRESOURCEMANAGEMENTINTHEHOPEOFDIRECTLYAPPLYINGINTOEXISTINGECOMMERCEPLATFORMTHISCANREDUCETHEBASISOFGRIDRESOURCETRADIILGPLATFORMCONSTRUCTION,ANDSPEEDUPTHEECONOMYOFTHEGRIDTHISPAPERDESIGNSSATISFACTIONEVALUATIONSYSTEMSATISFACTIONISTHEMAINFACTORFORTHEUSERPURCHASEDECISION,SOTHISPAPERANALYZESTHEFACTORSWHICHAFFECTTHECUSTOMERSATISFACTIONINGRIDENVIRONMENT，ANDTHENQUANTIFIESTHESEFACTORSANDDETERMINESTHEINDIVIDUALWEIGHTOFTHEFACTORSUSINGTHEAHETHISPAPERIMPROVESBIDDINGMODEL，USERSPRODUCETHETENDERSPECIFICATION一L一山大学硕十学位论文2010基于经济学的嘲格资源分配模型ACCORDINGTOTHEIROWNDEMANDS，THENASKAGENTSFORABID，THENSPECIFYTHEWEIGHTOFEACHFACTORANDFORMATSEVALUATIONFUNCTIONACCORDINGTOTHEIRSPECIFICREQUIREMENTSONTHETASKATLAST，USERSEVALUATETHEFINALSUITABLETENDER,THERESOURCESUPPLIERSUPPLIESSERVICEUNDERTHISCONTRACTTHISPAPERANALYZESTHECOMMONFEATURESOFTHEGRIDSIMULATOR,THEADVANTAGESANDREASONSOFUSINGGRIDSIMSIMULATIONTHENTHISPAPERSIMULATESBIDDINGMODEL，ANDANALYZESTHERESULTSKEYWORDSGRIDRESOURCEALLOCATION，SATISFACTIONEVALUATION，BIDDINGMODEL，AGENTIII论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名墨萄日期2口IO年6月J日学位论文使用授权声明本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。学位论文作者签名善新日期2口F。年6月JEL导师签名猡素耐导师签名夕眯吣7J日期2。年6月7日L一山大学硕十学位论文2010第一章绪论11研究背景第一章绪论网格技术【12引诞生于上个世纪90年代中期，其思想来源于电力网格41，人们希望计算力和计算资源等广泛分布的各种资源能够像电力网格一样，打开电源开关就可以使用，既不用关心是谁提供的这些服务，也不用关心这些资源位于哪里。1998年，IANFOSTER和CARLKESSELMAN在文献5中首次给出了网格的定义“计算网格是一个能为高端计算设备提供普遍的、可靠的、一致的、廉价的访问能力的基础设施。该定义强调的是对昂贵的高端计算设施、贵重仪器的合理利用，从而降低使用代价。2000年，IANFOSTER等人在文章6中进一步将网格描述为“在动态的多机构的虚拟组织中协调资源共享和协同解决问题”。该定义强调的是虚拟组织、资源共享和资源协同的思想，细化并发展了前面的定义。2002年IANFOSTER在文章7中给出了判断是否为网格的三个依据，即提供的服务是否非儿；使用的协议和接口是否标准和丌放，能否通用；能否协调非集中控制的资源。该定义强调标准的协议和接口，同时将服务质量作为一个重要方面进行考虑。网格的目标就是能够实现对计算、存储、软件、设备等大量异构资源进行共享。网格资源具有异构性、分布性，动态性和自治性等特点，因此如何有效地管理及分配网格资源是网格系统走向实际运用的一个关键问题。12当前国内外网格发展现状网格被视为继INTEMET技术和WEB技术之后的第三代互联网技术，能够最大限度地实现网络资源共享和调度，因此网格技术在国内外迅速发展。121国外网格的发展现状在国外，各个组织根据网格资源的特点以及自己的目标设计了各个不同的系T1山大学硕学位论文2010臻下经济学的刚格资源分配模型统。本文介绍以下几个典型的网格项目1GLOBUSGLOBUS81是第一个实现了开放网格服务体系结构OGSA、开放标准的项目，建立了以服务为核心的网格结构，能够为网格应用的构建提供中间件服务和程序库。工具软件GLOBUSTOOLKITSGT就是来源于GLOBUS项目，能够丌发实现多种应用程序的调度。GLOBUS将分布异构的计算资源视为一个单一的虚拟机器。GLOBUS项目主要由GLOBUS资源分配管理GLOBUSRESOURCEALLOCATIONMAMGER，GRAM、网格安全基础设施GRIDSECURITYINFRASTRUCTURE，GSI、全局二级存储服务GLOBUSACCESSTOSECONDARYSTORAGE，GASS、元计算目录服务METACOMPUTINGDIRECTORYSERVICE，MDS、GLOBUS复制管理GLOBUSREPLICAMANAGEMENT，GRM、网格FTP服务GRIDFTPSERVICE六个组件组成。其中GRAM是网格计算环境中的任务执行中心，GSI负责网格计算环境的安全，GASS简化了在GLOBUS环境中应用程序对远程IO的操作，MDS是网格计算环境中的信息服务中心，GRM能够实现快速访问数据的要求，GRIDFTP能够实现与GSI结合的安全认证、第三方传输、断点续传、并行传输、缓存等特性，优化了高带宽的广域网络坏境。2LEGION元计算系统LEGIONL9是由美国弗吉尼亚大学丌发的面向对象的、基于计算的元系统，主要由对象和类组成，为异构的、地理上分散的、高性能计算机的系统可以进行互相无缝的操作提供了软件基础设施。网格中所有的组件都被视为LEGION对象，因为该系统保存了LEGION对象的信息，因此即使对象被暂停或激活，仍然可以提供状态信息给客户。3APPLES系统APPLES加1APPLICATIONLEVELSCHEDULER系统是由美国圣地亚哥加利福尼亚大学开发的应用层调度系统。应用程序通过内嵌APPLES代理来实现网格资源的调度，应用单元的实际执行由本地资源调度器负责。APPLES调度器支持在线调度和面向应用程序的调度策略，但是不支持调度服务质量QOS。2巾山大学硕士学位论文2010第章绪论4NIMRODG项目NIMRODG1是由澳大利亚蒙纳士大学开发的一个网格资源代理，运用经济学原理来管理和操纵任务，从而实现资源的管理与分配。NIMRODG由调度器、分派器、作业管理引擎和智能主体这四个关键构件组成。用户可以提出QOS要求，如预算、首选最优策略和完成期限等，然后调度中心根据用户提出的要求周期性地调度整个应用程序，保持负载平衡。5DATAGRIDDATAGRIDT佗1的核心中间件系统是由GLOBUSTOOLKIT扩展而来的。DATAGRID具有海量存储管理能力，能够用统一的接口屏蔽不同站点的数据存储方式和处理方式之间的差异，无缝融合分布的资源存储资源。6NETSOLVENETSOLVELL31是一个基于客户机代理服务器模式的远程调用组件，允许一方远程访问另一方的软硬件设备，能够提供资源发现，保证容错性和负载平衡。NETSOLVE系统集成了网络资源，提供用户一个桌面应用接口，屏蔽了动态性与异构性。NETSOLVE的调度是分布式架构的，一个代理可以通过向其它代理要求援助来完成工作。7CONDORCONDORLL41项目是一个用于高性能计算任务的工作流管理系统，与其它并行系统有着类似的功能，例如任务队列机制，调度策略，优先调度，资源管理。CONDOR有多个CONDOR池，每个CONDOR池都采用平面型机器架构FLATMACHINEORGANIZATION。消费代理广播用户的需求，CONDOR收集器COLLECTOR侦听可用资源的广播，提供资源信息存储服务。CONDOR资源代理周期性地将该机器上的服务广播给收集器COLLECTOR。CONDORT1匹配器MATCHMAKER向收集器查询资源发现情况，从而决定资源请求和供应是否匹配，然后将匹配结果通知代理。匹配的代理直接和对方联系，如果他们满意，消费者代理将在该资源上启动计算。资源请求和供应使用分类广播语言描述，C1ASSADCLASSIFIEDADVERTISEMENTLANGUAGE包含一个查询语言，允许广播代理通过包含他们资源供应和请求的约QI山大学硕十学位论文2010基丁经济学的嘲格资源分配模型束来描述他们的匹配情况。CONDORLL41被理解为是一个平面机器架构的计算网格，使用一种扩展大纲和混合型的命名空间。CONDOR采用集中式调度来查询实现资源发现，并采用周期PUSH方式发布，但它不支持QOS。CONDORG的调度设计吸取了GLOBUS关于调度的思想，它的一个主要目的就是通过网格环境一一个私人桌面AGENT提供保存局部资源管理者的所有信息的能力。CONDORG允许终端用户去改进他们计算的效率，同时还提供了统一视图和一个熟悉可靠的访问途径，便于终端用户查找使用分散的资源。8JAVALINJAVALINI。5I是一个基于JAVA的框架，主要用于并行计算。JAVALIN系统主要由客户或应用、代理和主机三个组件组成，主机主要提供客户所需的计算资源，客户端负责寻找可用的计算资源，代理负责分配映射计算资源。它所支持的计算模型主要有BRANCHANDBOUND和PIECEWORK。该模型具有高度自治性，因此比较适合参数扫描型的应用，例如光线追踪。122国内网格的发展现状我国也丌展了许多有关网格方面的研究工作，在资源环境、科学研究、制造业、信息管理、服务业等方面进行了应用研究，其中有些项目已完成。例如清华大学的先进计算基础设施ADVANCEDCOMPUTATIONALINFRASTRUCTURE，ACI和以中科院计算为主的国家高性能计算环境NATIONALHIGHPERFORMANCECOMPUTINGENVIRONMENT，NHPCE1161，还有一些项目正在进行中，部分项目如下1中国国家网格中国国家网格1171项目是国家“863“项目计划，目的是为了建立高性能计算环境，希望能够高效地支持资源环境、科学研究、信息服务和先进制造等应用的高性能计算与协同工作，实现资源共享。2中国教育科研网格教育部对网格在教育科研上的应用十分重视，因此提出了中国教育科研网格项目OSL，并将其作为“CERNET中国教育科研网高速地区网和重点学科信4，山大学颁十学位论文2010第。章绪论息服务体系建设“项目中的重要项目之一。3织女星网格项目织女星网格项目119由中科院计算所领导开发的，它是在2001年提出的，主要是借助网格技术、WEBSERVICES和数据库技术等技术，研究信息网格的相关机制与体系结构。13课题研究的意义资源管理分配是网格系统最基本的服务之一。如何合理、高效地实现资源的管理与分配影响着应用程序的执行效果。资源的优化配置能够最大化资源的效用。如何有效地管理及分配网格资源是网格系统走向实际运用的一个关键问题。本文在现有网格资源管理分配调度系统的基础上，结合电子商务贸易模式，提出一种可以无缝融入到现有电子商务平台的网格资源管理分配模式，以减少基础建设的投入，加快网格经济化。使用招投标模型，能够减少协商时间，加快资源分配，提高单位时间内的有效交易量。改进招投标过程，增加投标书数，提高交易成功率。分析影响消费者购买决策的因素，构建满意度评价指标体系，降低交易失败率，提高资源分配的成功率，优化资源的配置。14本文的主要工作1分析了网格资源管理与分配的研究内容和意义。介绍了经济学用于网格资源管理的适用性，认为网格环境下市场机制的引入有助于激励更多用户贡献资源，并且能提高资源的利用率。总结了相关的网格资源管理经济学模型，以及研究现状。2分析现有电子商务交易主体与网格市场的交易主体的区别。基于已有的电子商务模式，本文构建了一个适合网格环境的资源管理交易模型，希望可以直接融入到已有的电子商务平台，从而减少网格资源交易基础平台的建设，加速网格经济化。3设计满意度评价体系。由于满意度是影响用户购买决策的主要因素，因此本文首先分析网格环境下影响满意度的因素，然后将这些因素进行量化，最后采巾山大学硕十学位论文2010堪丁经济学的【9格资源分配模型用层次分析法确定出各个因素的权重。4本文分析了招标机制，改进了招投标模型。用户根据自己的需求生成招标说明书，邀请各代理商进行投标，然后用户根据自己对当前任务的具体要求指定各因素的权重，形成评标函数，对各个标书进行评价，最后确定合适的标书，与该标书的代理商签订合约，并丌始服务。15本文的组织和内容安排本文接下来的部分组织如下第二章介绍网格资源的特点及管理系统的功能。分析引入经济学的原因及优点。介绍现有网格经济学研究项目及常见的网格资源分配策略。第三章根据已有的电子商务模式，结合网格资源特点，设计一个网格管理模型，分析各角色的作用。由于满意度是影响用户购买决策主要因素，因此分析网格环境下，影响满意度的因素，将这些因素进行量化，采用层次分析法确定出各个因素的权重。第四章改进招投标模型，设计评标函数。消费者根据自己的需求产生招标说明书，邀请各代理商进行投标，最后消费者根据自己对当前任务的具体要求以及个人偏好指定各因素的权重，形成评标函数，对符合条件的标书进行评价，最后选择合适的标书，与该标书的代理商签订合约，代理商通知资源提供者与消费者通信服务。第五章介绍常见网格模拟器和GRIDSIM模拟器的优点，模拟实现招投标模型，分析实验结果及原因。验证经济模型能够优化资源配置，验证引入代理商，能够提高投标书的数量，使竞争能够更激烈，减少某些资源提供者因为忙着服务而没能进行投标，以至于消费者失去最优的选择。观察满意度对资源分配失败率的影响。第六章对本文工作进行总结和前景展望。指出本文工作的不足以及对未来的展望。6T，山大学硕学位论文2010第二章网格环境下的资源管理第二章网格环境下的资源管理21网格资源的特点网格中的资源在种类和功能多样性上，与以往的分布式系统、集群系统、并行系统相比，有着很多的不同。主要有以下特点【2011动态性。资源可以随时加入或离开网格系统，资源的存在时间可长可短，提供的服务质量也可能时好时坏。即网格资源的具体特性，例如使用时间，状态和负载，都是随时间的变化而变化。2异构性。网格环境中的资源种类很多，同样的资源，但具体的参数可能不同，例如同样是CPU，它的具体参数是不同的。同样的计算机资源，可能运行在不同版本的操作系统上。同样的资源提供的功能和访问的方式可能不同，本地管理策略和共享规则也可能不同。3二分特性。网格资源的拥有权与使用权可能属于不用的人。拥有权肯定是属于具体的资源拥有者的，但是使用权却不一定。除了一部分专用的网格资源是专门提供给网格用户使用之外，大部分的资源都是既可以为资源拥有者使用，也可以为其它资源需求者使用，因此如何分配空闲的资源给资源需求者是个关键问题。4自治性。网格资源有着不同程度的本地自治能力。网格资源处在本地管理机构的管理之中，有着属于自己的本地管理策略。网格管理系统不能把网格的意愿强加到本地管理者上，必须尊重本地管理者，迁就本地管理者的策略，不能替代本地管理系统。网格管理者应该根据资源的特点设计管理系统的功能。为了屏蔽网格资源的异构性，就需要为用户提供统一的访问接口；尊重资源的本地管理机制和策略，使资源更好地为网格服务；保证用户请求的访问质量，就必须隐藏网格资源的动态性；全面检查网格用户的请求，保证资源的安全和资源拥有者的权益。7中山大学硕十学位论文2010转丁经济学的刚格资源分配模型22网格资源管理系统的功能网格资源管理系统负责管理网格环境中各种大量异构资源之间的合理调度和分配。例如处理机、网络带宽、进程、磁盘存储、任务等。为了实现该目标，网格资源管理系统需要提供如下功能【2111支持适应性、可延展性EXTENSIBILITY和可扩展性SCALABILITY；2保证本地站点的自治性，有着自己的管理策略，同时允许不同管理策略的站点之间可以进行互操作，分配各种资源，协同工作，实现资源共享；3采用全局和局部资源管理系统相混合的策略，实现全局调度与局部调度相结合，优化资源配置；4仿真各种资源，监控并记录资源的执行情况，具有相对较好的实时性，能够及时调整资源的分配；5支持服务质量QOS和计算经济COMPUTATIONALECONOMY，从而保证资源的服务质量；6各种不同管理策略的资源管理系统间能通过一致的通信协议集进行通信，如发现、分发、交易等协议，使得信息完全交流；7保证资源提供者和资源消费者直接的相互信任，提供不同信任机制的交流，但不能因此增加基本操作的丌销从而降低系统的效率；8规范化和标准化作业执行的流程；9静态调度和动态调度相结合，考虑调度的状态估计和资源模型，从而实现资源的优化配置；10当负载不均时，任务能够迁移，从而保证负载平衡和系统的稳定性；11具有很好的容错、稳定性；12提供访问控制、身份认证等安全机制，保证任务的安全性，保证用户的权益。上面所列的功能是一个理想的网格资源管理系统应该具备的功能，事实上已经出现的各种网格系统都只提供了其中的一部分，或只是在一定程度上支持某些功能，因此需要继续对资源管理分配进行研究。8中山大学硕士学位论文2010第二章网格环境下的资源管理23在网格资源管理分配中引入经济学在网格中引入经济学主要是基于以下理由222611采用经济模型，根据经济学原理分配资源的最主要目的是实现资源优化配置。2众所周知，我们现实生活中的各种商品的价值、状态等等均不同，但是经济学原理能够很好地管理这些商品的分散性和异构性，实现现实生活中各种资源的合理分配。这是由于市场经济是一种基于分布自主决策的资源分配机制，每个市场参与方能够根据市场价格和自身偏好进行自主决策。而网格环境下的资源类似于现实生活中的这些商品，因此采用经济学原理也能很好地管理网格资源。3“天下没有免费的午餐”，就是说资源的使用并不是无偿的。基于经济学中的激励机制，只有付给资源提供者一定的费用，给予补偿，才能吸引更多的资源拥有者加入网格。4网格环境是一个异构的、动态的分布式环境，资源的使用和供应都在不断地变化。经济学的价格机制很好地反映了资源供需情况的动态变化，通过需求变化调整资源的分配从而实现资源的优化分配，这样就能很好地适应网格的动态性。实现了资源的联合分配以及作业执行时的再优化。同时BUYYA在文章【27】中指出了应用经济学原理为网格资源管理建模的合理性，认为基于市场经济的网格资源管理模型更适合分布的、复杂环境下的网格资源管理；资源用户相当于商品消费者，资源提供者相当于产品制造商；用户使用供应商的资源并支付费用。基于经济理论的基本网格资源管理体系如图21所示。在网格资源分配中引入经济模型可以达到以下效果28L1资源消费者根据实际情况随时请求所需资源，调度中心能够根据当前资源使用情况动态分配资源，使负载均衡；2资源请求者和资源提供者能根据自己的实际情况做出决策，使各自的效用和利益最大化3分布式协商调度，资源拥有者和资源请求者能够按照经济机制直接协商达成一致意见，实现分散决策，避免了因集中决策引起的单点故障。该模型是以9LFI山大学硕十学位论文2010基丁经济学的嘲格资源分配模型用户为中心，而非系统，有利于建立一个高度自治、自适应能力更强的系统；网格节点N签约一一信息网格浏览器胎网格竹点I定价算法作工安全一YJ技务器麻编业一交易”。K碰代作业调度器QOS7、刈环1计穆境理L。控I资源预留制1一一易。善交易管理器作业执行卜，资源分配TL配簧代理P存储图21基丁经济理论的网格资源管理体系渊4基于价值的分配，价格由价值决定，但是受需求变化的影响，对于所有资源采用统一的衡量标准。在市场机制的作用下，用户可以以等价交换为基础，自由地进行资源交易；5根据经济学的激励机制，给以经济补偿，可以吸引更多的资源拥有者贡献他们的空闲资源，加入到网格系统中，有利于建立更大规模的网格系统，同时使资源提供者的竞争更大，也有利于形成正确合理的市场。24七大基本经济模型在网格市场中，最关键的两个角色是资源消费者和资源提供者，资源消费者作为买方，资源提供者作为卖方，为了追求各自利益的最大化，它们都会制定自己的策略和要求。网格系统通过不同的经济机制就能够满足不同的计算应用和环境的需要。网格中常用的传统经济模型主要有7种商品市场模型、多价格模型、议价模型、招投标模型、社区模型、拍卖模型、按比例分配资源模型、垄断模型等等。1商品市场模型在商品市场模型291中，资源提供者可以根据规则给资源定价，消费者根据消10中山大学硕学位论文2010第二章网格环境下的资源管理费的资源数量来支付费用。资源提供者可以根据各种参数进行定价，例如费用、使用时间、预订、需求和供应。这些参数既可以是统一确定的，也可以是根据资源的供需关系而时刻变化。根据价值理论，价格由价值决定，受供求的平衡关系影响，因此具体的价格可以供求关系确定。在某一段时间内，资源的价格是不随供应和需求量的变化而变化，而是保持不变的，但是同时也要保持服务质量不变。然而在现实生活中，价格总是随着供求关系的改变改变。因此当需求增加或供应减少，价格将提高或降低，直到供求之间达到一个新的平衡关系。在网格市场目录GRIDMARKETDIRECTORY,GMD服务中，资源提供者发布对应资源的使用价格，同时需要向网格交易服务GRIDTRADINGSERVICE，GTS提交价格变化的规定。一个受资源消费者GSC的信誉度、时段、负载等因素影响的价格规范如下RESOURCEID资源标识PROVIDERID资源提供者标识PEAK_TIME_PRIEE9AM一6PM上班使用高峰时段的价格OFFPEAKTIME上班时段的价格PRICE非PRICE_HOLLDAY_TIME节假R的价格LUNCHTIMEPRICE12302PM午时段的价格RAISEWHENHIGHDEMAND重负载时的价格LOWWHENLIGHTLY_LOADED轻负载时的价格REPUTATIONCREDIT对的声誉、信誉度的要求THRESHOLDOFGSCGSC资源提供者的定价是由产品的内在价值和所希望的盈利决定的，但是资源消费者的心里承受价格是由以下因素来决定的，例如资源的供求情况、资源强度和感知服务质量等，因此，网格经济中资源的价格应该根据以下函数来进行定义，由里面的具体参数值确定资源价值函数资源的内在价值，资源质量，服务开销，供求情况，用户感知的服务质量，优先权。其中供求情况，用户感知的服务质量，优先权这三个参数总是随着时间和应用的变化而变化，因此很难确定。不过，一些消费者习惯于定期地使用资源，例一I，山大学硕十学位论文2010基丁经济学的网格资源分配模型如一周的某几天或者一天的某个时候。由于计费的资源因素很多，因此消费者需要使用高级编程语言来编写它们的应用，实现自动化计价。例如，NIMROD采用了一种可选择的编程语言来编写应用和用户的具体要求，如资源信誉度、最后期限和用户的预算，很好地解决了这些问题。NIMROD中的网格资源中介者GRIDRESOURCEBROKE，GRB通过以下几个步骤来完成一个应用的协商与交易1代理查找符合条件的资源，查看服务提供者信息；2选择某一个合适的资源，通过和GMD及GTS的协商来确定最终服务价格；3网格代理选择一个满足其使用函数和目标最低价格和在最后期限之内的资源，选择一个合适的算法完成作业的映射；4资源消费者使用服务资源来执行作业，完成后进行付费。2牌价模型牌价模型1291与商品价格模型虽然在某些方面很相似，但是它们之间还是有很多区别，最大的区别在于牌价模型会发布专门的告示，为了吸引新的消费者去建立市场共享，鼓励使用者考虑使用更便宜的时间。这时候代理就可以直接使用牌价，而不需要浪费时间去和GSP协商价格，一般情况下这时候的价格比较便宜。例如，在假期，由于对资源的需求将变少，因此GSP为了提高资源的有效利用率，就会使用临时的价格去吸引新的用户。也可以说，牌价的使用具有条件性，只适合某些使用者。该模型具体的交易过程如下1GSP在GMD中发布相关资源的优惠价格和优惠条件；2GSC浏览GMD，查看是否有满足其使用要求的优惠价格，确认自己是否符合条件；3若符合条件，通知代理询问这些牌价资源是否可利用，如可用可通知GSC使用；4剩余步骤类似于商品市场模型。3议价模型前面几个模型都是由GSP确定资源的费用价格，即价格是由GSP规定的。12IL山大学硕十学位论文2010第二章网格环境下的资源管理但在议价模型1291中，代理和GSP都有它们自己的目标函数，都是追求自己的利益最大化，并以此为宗旨进行协商直到双方同意。资源代理为了得到更低的获取价格和更长的使用期限，会以一个较低的价格丌始，而GSP会为了得到更多的利益会以一个较高的价格开始，然后双方开始进行协商，直到由于其中一方不想再继续协商或者达成双方都较满意的价格而中止。由于该模型需要一个较长时间的讨价还价过程，以追求最低价格，因此要求资源消费者对任务时间非常宽松才适用。该模型的缺点就是可能导致资源的利用率较低。牌价模型比较适合于市场的供求关系和服务价格都不明朗的情况。4投标合同模型招标合同模型1291是在分布式坏境中使用最广泛的模型。常用于商业中管理商品和服务的交换。招投标机制是一种有效的资源配置机制。网格经济中，请求任务所需资源的消费者叫做招标人，而那些可能解决这个任务的资源提供者叫做投标人。整个招投标过程如下1招标人公布任务所需的资源要求，邀请潜在的可能的资源提供者竞标；2感兴趣的资源提供者评估这个招标书，如果有合适的资源就提交它们的竞标书；3资源消费者对各个资源提供者的竞标价进行评价，接着和最合适的GSP签订协议；4资源消费者和GSP进行通信，使用资源，任务完成后支付费用。该模型的优点在于如果签约的资源提供者提交的服务结果不能使资源消费者满意，那么资源消费者还可以向别的资源服务者请求服务。这种机制的不足在于，如果一个更有能力的资源服务者当时正处于忙的状态，则导致一个更没有能力的资源服务者将得到授权。另一个限制是，消费者不需要去通知潜在的投标者授权己经结束。有时招标人会因为一些原因而收不到任何竞标1所有潜在的资源服务者都在忙于处理别的任务，无暇投标；2一个潜在的资源服务者虽然处于闲散状态，但正在考虑一个更有利益的竞标；3没有哪个空闲的资源服务者有能力处理这个服务。13中山大学硕学位论文2010基丁_经济学的网格资源分配模型为了解决这些问题，消费者可以要求资源提供者尽快的给予答复，这样就可以使得消费者能够修改招标要求。比如，消费者可以改变最后期限或者预算来等待新的资源提供者，或者吸引存在的资源提供者提交它们的竞标。这种招标模型允许不经过协商而直接签订合同，被选择的资源提供者可以拒绝或接受一个承包授权。因此这种模型可以简化协议和提高某些服务的效率。5拍卖模型拍卖模型是高价中标，招标模型是低价中标，从中标的本质上来讲是一样的，但是它们适用的场合不同，拍卖模型处理的是一个资源提供者对多个资源消费者的情况，即求大于供的情况，而招标模型处理的是一个消费者对多个提供者的情况，即供大于求的情况。拍卖模型【30L主要有三类角色买方、卖方以及拍卖师，由拍卖师设定了一系列买方和卖方都认可的规则，然后由拍卖师确定拍卖的丌始与结束。在网格市场中，由网格资源提供者扮演卖方，首先设定资源使用的底价或基价，然后网格资源代理扮演买方，代表资源消费者出价，如果资源消费者的出价都未达到资源提供者的最低成交价，拍卖结束；若资源提供者还想出售该资源，需重新丌始新一轮的拍卖。若有资源消费者出的价格达到了最低成交价，而且没有资源提供者愿意出更高的价格时候，拍卖师宣布拍卖结束。资源消费者将按照拍卖结束时的价格使用该资源。6按比例分配资源模型按比例分配资源模型301分配给用户应用的资源比例与其投标价和其它用户投标价的比例成正比。该模型主要是在合作式问题解决环境中能够发挥很好的作用，例如集群在单管理域中以及一些资源必须共享的环境，以及一些大型数据库中。7社区模型在社区模型1301中，资源消费者与资源提供者是合作互助的形式，类似于资源交换，该模型的成员既是资源提供者，也是资源消费者，它们各自将自己的空闲资源提供到整个网格，同时也可以从网格中获取自己需要的资源。8垄断模型14TLI山大学硕十学位论文2010第二章9【】4格环境下的资源管理垄断模型是一种恶性竞争的结果，不符合一般市场的规律。因为在垄断模型中，由于价格竞争力不足，也可能由于资源稀缺，只有一个网格资源提供者垄断了网格市场，资源消费者没有其它选择，是一种变态的市场竞争结果，属于某种极端情况，很少会发生。25现有的网格经济学研究项目1GESA网格经济学服务框架GRIDECONOMICSERVICESARCHITECTURE，GESA13Q是全球网格论坛GLOBALGRIDFORUM，GGF的一个工作组计划，它包括了以下几个关键组件网格银行服务GRIDBANKINGSERVICES，GBS、可交易的网格服务CHARGEABLEGRIDSERVICES，CGS和网格经济学服务接ELGRIDECONOMICSERVICESINTERFACE，GESI。这个项目就是以开放网格服务架构OPENGRIDSERVICEARCHITECTURE，OGSA已有的规范为基础，提出一些关于网格经济学服务架构的国际标准和规范。2GCOMMERCEGCOMMERCEL321是一种网格资源管理框架，是由美国田纳西大学提出的，主要将经济学原理应用到网格中，实现资源的动态分配。该项目提出的最主要的理论就是资源的相对价值是随供需变化而变化，以及价格调整的问题。3GRACE网格经济学框架GRACET331是一个基于GLOBUS进行了扩展的、分布式的、可计算的经济学体系框架，是澳大利亚MONASH大学的BUYYA早期对市场机制在分布式系统中的研究成果，主要讨论了运用多种经济模型分配分布式环境中的资源管理调度问题。图22是GRACE的基本架构。其中使用网格资源代理GRBGRIDRESOURCEBROKER和网格服务提供者GSPGRIDSERVICEPROVIDER来分别代表资源的买方和卖方。GRB负责资源发现、选择、绑定等关键任务。它的各个组件功能如下作业控制代理JOBCONTROLAGENT接收并规范化用户作业；部署代理DEPLOYMENTAGENT负责作业与实际资源之间的映射；交易管理器TRACEMANAGER负责与每个网格服务的提供者协商资源中山大学硕学位论文2010幕丁经济学的|】C9格资源分配模型价格；网格浏览器GRIDEXPLORER和资源调度器SCHEDULERADVISOR负责发现和选择合适的资源。在众多的GSP中，GRB也是通过相应的策略来选择最符合其需求的资源来完成其任务。一GMD网格泖龄器网作。、GBANK格业使控。资源调度器GSP用制心7、R代N一理器LGSP者理吲GSP卜部署代理PII图22基于GRACE的基本架构F331网格资源提供者GSP即单个网格节点，通过自身策略达到获取资源收益的目的。例如GSP可以通过提供具有竞争性的资源价格来吸引资源消费者，从而最大化其资源的利用。GSP的架构如图23所示。图23GSP的架构图331网格资源代理GRBGRIDRESOURCEBROKER和网格服务提供者GSP均具有与自身身份相对应的期望和策略。GSP和GRB必须通过相应的机制来表达各自16叶1山大学硕学位论文2010第二章网格环境下的资源管理的需求，这样才能形成网格市场。网格资源的消费者与其代理交互的信息可以包括任务预算以及任务执行的期限，而网格资源的提供者也需要表示它们的定价策略和机制，从而帮助他们实现利润和资源利用的最大化。GRACE架构提供了多种可选择的价格协商机制，例如固定价格、拍卖、招投标、垄断等多种经济模型。26常见的网格资源分配策略在网格资源管理中引入了经济学，按照经济学原理来分配资源，有利于资源的优化配置。网格调度算法需要考虑到资源服务的费用、资源提供者的信誉度、资源提供者的优化策略以及任务所需的QOS要求等等，因此可以把网格环境下的资源调度视为在多个限制条件下的多目标的最优化问题。网格经济中资源调度时经常考虑的参数列表如下资源费用；用户愿意支付的服务价格，即作业预算；用户定义的请求最低完成时间，即作业的最终期限。N个IOBS在M个分布式计算节点上的执行模型的相关定义如下户石，五，OOO，是N个JOBS构成的集合；R_百，呸，是M个资源构成的集合，T丁U，表示JOBZ在资源上的预期执4YI舯J口用户定义的完成JOBZ的最终期限；E为用户愿意为JOBZ支付的服务费用费用函数MB，为某一次资源分配时段使用资源的费用。目前网格经济中常见的资源分配策略有三种1完成时间最优算法完成时间最优算法【341是在预算范围内尽量快地完成JOB，主要过程是首先对每个资源，估算Z的最早完成时间，然后按照最早完成时间对资源进行升序排列，最后从队首开始匹配，如果该Z的成本小于或等于忍，则分配Z给这个资源，重17RIL山大学硕十学位论文2010擎丁经济学的C9格资源分配模型复以上步骤直到所有JOB分配完毕。该算法的步骤及伪代码如下步骤1查询信息服务器上的资源信息，查找是否有可用资源，返回可用资源集合R；步骤2与资源提供者协商该段时间的服务价格，采用相应经济模型来确定服务资源费用M0，_；步骤3FOREACHJOBJIIN3DOUNTILALLJOBSINJARESCHEDULEDR要有未处理的Z就继续循环，知道集合J为空为止木SELECTRKWHILEM，RK尽，LC选取R中完成Z花费小于E的资源组成新的资源集合R，LCFOREACHRKINRCALCULATETJF，RK术根据以前的完成时间以及的。蚪LY厶匕H匕，估计，预期完成时间丁U，屹木ENDFORSORTRESOURCEBYTHEINCREASINGORDEROFTO“，术按照，预期最早完成时间升序排列资源术IFMINIMUM丁U，屹。，。万1，21即矩阵中对角线上的值为1，其余值为相应判断中山大学硕士学位论文2010第二章刚格环境下的资源交易模型值的倒数。3计算各指标权重。具体计算过程如下1计算矩阵A的最大特征值五及相应特征向量。计算最大特征向量的公式如下所示口JF掰七三一，32口扩UG。，甜，“。R可以近似的看作A对应于最大特征值的特征向量。计算最大特征值的公式33如下332由于在实际应用中构造判断矩阵不可能达到完全一致，所以要求判断矩阵具有一定的一致性即可。将对判断矩阵A的一致性要求转化为A的绝对值最大的特征值和该矩阵的维数相差不大。一致性检验公式如34所示CR百CI，其中CI生墨，净4，对可以查找平均随机一致性指标表获得如表32所示。表32平均随机一致性指标RI矩阵阶数L2345678RLO0052O89112126136141矩阵阶数9101112131415RL1461491521541561581593对A的特征向量进行标准化处理，此时得到的向量即为各指标的权向量。以此类推，计算各指标的权向重。4计算最终合成权重。用二级指标分别乘以在相应一级指标下的二级指标权重，累加后得到一级指标，然后一级指标乘以在相应一级指标权重，累加后得到满意度。接下来以一级指标商品因素下各指标的权重计算为例，首先，根据问卷一甜一一妒一口一咋扣下行瑚一刀、，型厂一【一4一，警胛肖L一聆RII山大学硕十学位论文2010转丁经济学的|】C9格资源分配模型调查所得的原始数据，构造判断矩阵AI，I，37，251，1，37，2“573，73，17141552，52，1514，1根据公式32计算出矩阵A的最大特征向量U013，013，033，04LR，最大特征值K422，根据表32查得平均随机同一指标数RI089，根据公式34对矩阵A进行一致性检验。过程如下CR墨坐坚二竺兰墨4224X089O065、喜；II塞图4I招标流程幽43评标函数的设计招投标模型的相关定义RP为消费者预算，P表示资源集合X中T单价；C】表示第J份投标书的代理商L的历史满意度；虻表示满意度的权重，W，表示价格的权重；模型假设假设L所有投标人的报价策略是对称的，他们的报价PJ1，2，N服从独立同分布。它一般是由投标人根据投标经验和对竞争对手以往的投标报价习惯F1I山大学硕十学位论文2010基丁经济学的列格资源分配模型的分析来确定，同时还考虑了适当的风险。假设2招标人对任何投标人都没有任何偏好，所有投标人都是风险中性的。假设3所有的投标人是理性又有竞争经验的，也就是说，他们能够妥善处理投标竞争中的任何可能的环境变化。假设4不存在投标人合谋故意抬高或压低价格。投标中报价相等是小概率事件，假设它不发生。假设5在经济激励机制和个人理性的调节下，代理商与资源提供者的利润分配已达到一个纳什均衡点，即代理商的数量不会很少，也不会很多。招标人在收到标书之后，需要对标书进行评估，才能选出自己满意的资源。也就是说，评标函数就是资源选择的效用函数。首先，对于任务的最终期限要求是硬性规定的，但是任务的执行、时间是可长可短的，也就是说，只要能完成预期任务要求，具体的时间可以是任意的，对消费者的效用也是相同的，可用无差异曲线来表示。设任务长度L为400，速率V，时间T，则它的无差异曲线如图42所示。图42效用的无差异曲线然后在满足以上基本要求的情况下，满意度是招标人评估标书选择资源的关键因素之一，而价格则是直接的利益关系因素。因此基于以上模型假设与定义建立的相关公式如下投标人报价如公式41所示。尸眈窆彬N，41FL当招标人不清楚市场状况时，可以采用无标底招标，将其设为投标人的有效平均报价如公式42所示；中山大学硕士学位论文2010第四章堆丁招标模型