多媒体云计算技术发展迅速,已经渗透到人们工作生活的各个方面,成为云计算领域的一个重要研究方向,受到学术界与产业界的关注。作为一种专业云,多媒体云将对多媒体行业,如影视、动画、广告,以及相关领域的发展产生重要的影响。数据体量巨大、高并发性、严格实时性及高度交互性等特征给其资源提供与任务调度技术带来了严峻的挑战。研究多媒体云的资源提供与任务调度技术,对于保障用户体验QoE(Quality of Experience)、提升系统执行效率、提高资源利用率,促进多媒体云的平稳发展,具有重要的理论和实际意义。国内外针对多媒体云的资源提供与任务调度研究取得了一定的进展,但仍存在一些亟待解决的问题。首先,现有的多媒体云资源调度模型与算法,大多侧重于多媒体业务本身的服务质量QoS(Quality of Service),但是以QoS为指标对多媒体云服务进行评价的局限性越来越明显。这些指标忽略了用户的主观感受,不能直接描述用户对服务的认可程度,仅仅是衡量了技术层面的性能。QoE不仅扩展了服务质量的概念,而且能够直接反映用户对多媒体云服务的认可程度。其次,多媒体应用的多用户、高并发和高质量等业务特性使得多媒体云系统必须保证对不确定的任务请求做出及时响应,如何公平分配任务变得尤为重要。可是,现有的大多数负载均衡算法采用元启发式算法,如遗传算法等,此类算法具有较大的时间复杂度,无法适应动态变化的多媒体云环境。再者,多媒体云系统具有规模巨大、结构复杂、动态性、开放性、综合多种IT技术等特点,容易发生服务节点失效及系统内部故障或者受到外部攻击而无法成功执行任务。当前多媒体云调度的研究工作偏重于代价与性能的权衡,而对应用可靠性方面的研究还比较欠缺。最后,多媒体云开放性、复杂性、资源动态变化等特征,使得用户在选择使用多媒体云服务时面临着安全、隐私等风险。而现有的安全方法难以有效适应目前的多媒体云环境。从上述关键问题出发,以提升用户体验及提高系统性能为目的,本文从能量、负载均衡、任务可靠性及信任机制等方面对多媒体云的资源提供与任务调度技术展开了较系统的研究,主要研究工作及创新性体现在以下几个方面:1)提出了基于QoE与能耗均衡的多媒体云资源提供方法为承载大规模的多媒体应用,多媒体云通常使用数量庞大的计算资源,从而消耗巨大的能量。对于多媒体应用,在满足用户期望的体验水平后,实现资源优化利用,降低系统能耗,实现QoE和能耗的均衡变得更为重要。本文针对视频流应用,分析影响其QoE的客观因素,提出了视频流QoE的量化模型。综合考虑QoE、能耗等因素,采用李雅普诺夫优化技术,提出了基于QoE与能耗均衡的多媒体云资源提供方法RPA-QEB,用于调整QoE与系统能耗,使二者达到均衡。实验结果表明RPA-QEB在实际应用环境下可灵活地实现QoE与系统能耗之间的均衡,在未来用户需求波动的情况下,依然保持有效性。2)提出了基于合作博弈的多媒体云视频流负载均衡策略负载均衡策略的优劣直接影响着多媒体云系统的整体性能及资源利用率的高低。综合分析视频流的业务特征、用户公平等因素,本文采用排队理论描述多媒体云系统模型,考虑合作博弈的公平性和帕累托优化等特点,提出了一种基于合作博弈的多媒体云视频流负载均衡策略CGS。该策略以寻求纳什议价解为目标,兼顾视频流任务分配的效率和公平性,并且能够提高多媒体云的整体效用。实验结果表明,CGS策略可实现多媒体云中视频流的均衡分配,同时保证了用户任务执行的公平性。3)设计了可靠性感知的多媒体云视频分析任务调度算法多媒体云中资源失效已成为常态。这类失效将对多媒体云自身的性能、可靠性和可用性产生较大影响。可靠性不高的多媒体应用会降低用户体验。针对视频分析任务的可靠性和实时性等需求,从资源可靠性和任务执行可靠性的角度,构建了视频分析任务的执行可靠性评估模型。基于该模型,设计了可靠性感知的多媒体云视频分析任务调度算法RAS_VA。该算法试图力求最大的任务可靠性,避免将任务分配到可靠性比较低的节点上执行,有效地降低了资源失效对视频分析任务的影响;同时还考虑实现最短的任务完成时间,保障视频分析任务在截止时间前完成执行。实验结果表明,与同类算法相比,可靠性感知的任务调度方法可以更好地保证多媒体云中视频分析任务的成功执行。4)提出了信任与成本感知的多媒体云视频转码任务调度方法视频转码任务具有高并发、计算密集、数据量大及时间约束紧的特征,将视频数据分发到多个多媒体云服务提供商处理是合适的选择。但云用户无力鉴别多媒体云服务提供商宣称的服务性能,多媒体云中可能存在的少数恶意或虚假服务的行为会降低云用户使用多媒体服务的信任。考虑多媒体云中各种实体的行为特征,提出了主客观信任相结合的多媒体云信任计算模型。依据该模型,针对安全敏感的视频转码任务,提出了信任与成本感知的多媒体云视频转码任务调度算法TBSA。实验结果表明,TBSA算法与传统的基于性能的调度方法相比,在确保视频转码任务调度安全、缩短任务完成时间和提高调度成功率上具有一定的优越性。