基于演化博弈的跨时间的公平带宽分配算法

摘要

作为能够通过网络随时随地获取高可用计算资源的模式，云计算(Cloud Computing)得到了迅速发展。但是在发展的同时，随着不断壮大的互联网规模以及日益增多的网络应用类型，致使网络流量的需求也不断的激增，网络带宽逐渐成为影响云计算技术发展的一个重要因素。因此，如何协调网络带宽分配、减少网络延迟、提高网络吞吐量等因素，制定出适合运营商和租户间双赢的网络带宽分配模型，是云计算企业需要在竞争严重的市场中急于解决的重要问题之一。公平带宽分配能够有效解决网络带宽的优化配置，在此背景下，基于新的网络环境下对于宽带的需求以及企业在现实运营中遇到的问题，租户在现实工作生活中使用网络流量所遇到的问题，建立和设计更加贴近实际应用的带宽分配的博弈模型和相应公平分配带宽的算法，这无论从理论研究还是现实运用方面都具有重要研究意义。
　　本文首先阐述公平带宽分配的研究背景与意义，再对目前带宽分配的国内外研究现状做了详细的说明，分析且指出其不足之处。
　　其次本文结合实际的网络现状，研究了基于跨时间的公平带宽分配问题。文章首先提出了两类新型的基于链路比例的网络带宽分配模型，静态链路比例模型(SLP)以及适应性链路比例模型(ALP)。在第一类模型中网络的高可用率没有得到保障，而在第二类模型中虽然网络的高可用率得到了保障，但是忽略了对历史带宽占用的考虑。
　　因此针对以上两类模型进行分析，取其精华去其糟粕，创新性地引出了跨时间的公平带宽分配策略(FOT)，并在此基础上提出了一个演化博弈模型。
　　最后通过设计演化规则，说明演化会趋向稳定，也即，本文所提出的演化博弈下的带宽分配方法是可行的。然后通过比较分析多种带宽分配策略，证明所提出的带宽分配方法是优于其他带宽分配方法。

目录

声明

摘要

图、表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究工作

1．4 本文组织结构

第2章 基本理论介绍

2．1 云计算概述

2．1．1 云计算的定义

2．1．2 云计算的发展

2．1．3 云计算的服务模式

2．1．4 云计算的技术特点

2．2 数据中心网络概述

2．2．1 数据中心网络的定义

2．2．2 网络在数据中心的重要性

2．3 博弈理论概述

2．3．1 博弈的定义

2．3．2 博弈的构成要素

2．3．3 博弈的分类

2．4 演化博弈

2．4．1 演化博弈的概念

2．4．2 经典博弈模型

2．4．3 演化稳定策略

2．4．4 演化的效率均衡

2．5 本章小结

第3章 带宽分配算法概述

3．1 引言

3．1．1 问题描述

3．1．2 主要研究问题

3．2 带宽需求和分配模型

3．3 链路级带宽分配策略

3．3．1 静态链路比例策略

3．3．2 适应性链路比例策略

3．3．3 FOT带宽分配策略

3．4 本章小结

第4章 基于演化博弈的公平带宽分配策略

4．1 引言

4．1．1 问题概述

4．1．2 主要研究问题

4．2 个体间的演化均衡分析

4．2．1 带宽分配模型的定义

4．2．2 博弈关系的结构化描述

4．2．3 个体间的博弈收益矩阵

4．2．4 复制动态和演化稳定策略

4．2．5 博弈结果分析

4．3 公平带宽分配策略与虚拟机间的演化博弈均衡分析

4．3．1 公平带宽分配策略的博弈收益矩阵

4．3．2 博弈过程的平衡点及稳定性

4．3．3 博弈结果分析

4．4 本章小结

第5章 模拟实验及分析

5．1 引言

5．2 实验场景设立

5．3 结果与讨论

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 研究工作总结

6．2 研究工作展望

参考文献

致谢