随着云计算需求的不断增长,云服务的种类也在不断增多,云供应商之间的竞争越来越激烈。为了吸引更多的云用户并建立忠实的用户群体,研究融合免费服务与注册服务的云架构,即免费-注册云架构,并进行性能分析及系统优化。首先,从形成稳定客户群体的角度出发,将会员制度应用在云计算系统中,提出一种基于会员制的免费-注册云架构。将免费服务视为第一次服务,注册服务视为二次可选服务,构建带有二次可选服务的多虚拟机排队模型。其次,针对空闲资源带来的能量消耗问题,在全部虚拟机中引入休眠机制,提出一种基于虚拟机异步休眠的免费-注册云架构。将免费服务视为第一次服务,注册服务视为二次可选服务,全部虚拟机休眠视为全部服务台休假,构建带有二次可选服务的异步多重休假排队模型。然后,均衡系统的节能效果及匿名用户的响应性能,在部分虚拟机中引入休眠机制,提出一种基于部分虚拟机异步休眠的免费-注册云架构。将免费服务视为第一次服务,注册服务视为二次可选服务,部分虚拟机休眠视为部分服务台休假,构建带有二次可选服务的部分虚拟机异步多重休假排队模型。最后,利用矩阵几何解方法进行排队模型的稳态分析,从匿名用户平均响应时间及系统节能率等方面评估系统性能。分别针对基于会员制的,基于虚拟机异步休眠的及基于部分虚拟机休眠的免费-注册云架构构造收益函数,研究匿名用户的Nash均衡与社会最优行为。面向匿名用户制定注册成为VIP(Very Important Person)用户的定价方案,调整匿名用户的到达行为,实现纳什均衡与社会最优的统一。