移动设备云中的资源分配算法研究

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随着移动技术的高速发展及移动终端设备的迅速普及,移动应用的数量越来越多。在移动云计算中,移动设备可以充当边缘服务器为其它设备提供服务,有效缓解了移动设备上的资源不足问题。为了吸引更多的移动设备共享闲置资源,必须设计一种激励机制。现有的基于拍卖的激励机制大多只关注一轮拍卖而不考虑时间相关性。此外,虽然现有的单轮拍卖也可以多次使用,形成多轮次拍卖,但用户可能以更高的出价进行交易,以便在接下来的拍卖回合中获得更多的资源,这将导致预算过早耗尽,无法参与下一轮的拍卖。当大部分用户过早耗尽预算,用户之间资源竞争变小,从而导致拍卖机制失效,整体的收益受损。本文将移动设备云中的资源分配问题作为给定移动设备预算的社会福利优化问题,并考虑移动设备的较长定价时间。该问题是一个多维多选择0-1背包问题,具有NP难解性。针对该问题,首先,本文设计了一个单轮移动资源拍卖算法,并对算法的诚实性和个体合理性进行了证明。算法始终选择对资源需求量少且出价高的用户作为获胜用户,在算法中使用VCG定价机制,将用户获胜给整体收益带来的损失作为获胜用户的最终支付价格。然后,本文设计了一个长期多轮拍卖算法,在每一轮资源拍卖中运行一个单轮资源拍卖算法,根据上一轮的资源分配情况并结合用户的预算调整出价系数,避免有些用户长期获取不到资源而退出。大量的仿真结果表明,当用户数为40,改变拍卖轮数,当拍卖轮次为80时,多轮拍卖算法的收益比单轮拍卖算法提升了12.2%,比当前已有的算法提升了13.4%。当拍卖轮次为80时,改变用户数量,多轮拍卖算法的平均收益比单轮拍卖算法提升55.6%,比当前已有的算法提升了68.6%。本文在多轮拍卖算法的基础上,考虑到用户对资源的需求在短时间内不会有很大的波动,通过对拍卖周期的设定与选择,进一步改进了多轮拍卖算法。实验结果表明,当用户数为40,拍卖轮次为80时,改进后的多轮拍卖算法的收益又可提升1.22%。当拍卖轮次为80,对于不同的用户数量,改进的多轮拍卖算法平均收益又可再次提升2.72%。
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