基于智能代理的网格资源双向组合拍卖机制的设计与仿真实现

论文摘要

网格是一种解决复杂科学问题的新兴计算平台,网格中包含大量异构、分布式、跨管理域的资源,这给网格资源管理带来了极大的挑战。传统的以系统为中心的资源管理策略只考虑系统的吞吐率和执行任务的总时间,没有考虑用户的效用,也不能激励资源拥有者贡献他的资源。网格经济学的提出能够有效的解决上述问题,其中拍卖模型能够更好的促进竞争,完成资源的优化配置,具有较高的经济效率。本文设计了一种基于智能代理的网格资源双向拍卖机制,包括网格资源双向组合拍卖协议和智能代理的竞标价格决策机制两个部分。在双向组合拍卖协议部分,用户和资源同时密封投标,网格信息服务器作为拍卖组织者负责匹配双方投标。组合拍卖的胜标确定是一个NP完全问题,由于传统算法的局限性,引入稻田优化算法、联赛冠军算法、蝙蝠优化算法和群搜索优化算法解决该问题。胜标参考的指标除了市场盈余还包括总体威望,其目的是提高用户和资源方的满意度。设计了基于反馈评分的威望系统,反馈评分是威望更新的直接依据,并引入威望衰减系数和评分用户的信誉度等来减弱恶意行为对系统造成的影响,增强威望系统的健壮性。在竞标价格决策机制部分,设计了基于BP(back propagation)神经网络的竞标价格决策机制以增加资源消费者和资源提供者的收益,减少因获取知识不充分给他们带来的损失。以投标者的历史竞标数据作为BP神经网络训练的样本,综合考虑各种影响投标价格的因素,动态的适应市场变化,达到科学决策的目的。本文对所设计的基于智能代理的网格资源双向拍卖机制在GridSim平台上进行了仿真实现和性能评价,从分析结果得出,双向组合拍卖协议能够在增加较少时间开销的条件下提高市场盈余和用户成功交易的任务数；基于BP神经网络的竞标价格决策机制能够提高用户方和资源方的收益。测试结果表明本文设计的拍卖机制是可行有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 网格
• 1.1.1 网格的概念
• 1.1.2 网格提供的服务
• 1.2 网格资源管理
• 1.2.1 网格资源的特点
• 1.2.2 网格资源管理的目标
• 1.2.3 网格资源管理模型
• 1.2.4 网格资源管理模型的比较
• 1.3 网格经济学模型
• 1.3.1 适合网格环境的市场模型
• 1.3.2 评判市场模型优劣的标准
• 1.4 网格资源拍卖的研究现状
• 1.5 课题来源
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 拍卖的基本理论
• 2.1.1 拍卖的定义
• 2.1.2 拍卖的方式
• 2.2 Pareto有效性
• 2.3 最优化方法
• 2.4 群体智能算法
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 最新研究进展
• 2.5 BP神经网络
• 第3章 网格资源双向组合拍卖机制设计
• 3.1 双向组合拍卖机制整体框架
• 3.1.1 拍卖中涉及的角色
• 3.1.2 双向组合拍卖整体流程
• 3.2 双向组合拍卖协议设计
• 3.2.1 网格资源提供者提供的资源
• 3.2.2 网格资源消费者的投标描述
• 3.2.3 网格资源提供者的投标描述
• 3.2.4 计算网格资源提供方的任务报价
• 3.2.5 胜标确定规则
• 3.2.6 双向组合拍卖协议的Pareto有效性证明
• 3.3 双向组合拍卖的胜标确定方法设计
• 3.3.1 计算复杂度分析
• 3.3.2 问题化简
• 3.3.3 资源分配矩阵约束调整
• 3.3.4 基于联赛冠军算法的胜标确定方法
• 3.3.5 基于稻田优化算法的胜标确定方法
• 3.3.6 基于蝙蝠启发算法的胜标确定方法
• 3.3.7 基于群搜索优化算法的胜标确定方法
• 3.4 基于用户反馈评分的威望系统设计
• 3.4.1 威望计算
• 3.4.2 防止恶意评分行为
• 3.4.3 威望系统有效性分析
• 3.5 基于BP神经网络的竞标价格决策机制设计
• 3.5.1 市场供求关系预测
• 3.5.2 资源消费者代理竞标价格决策机制设计
• 3.5.3 资源提供者代理竞标价格决策机制设计
• 第4章 仿真实现与性能评价
• 4.1 仿真平台
• 4.2 仿真实现
• 4.2.1 双向组合拍卖协议的仿真实现
• 4.2.2 胜标确定方法的仿真实现
• 4.2.3 威望系统的仿真实现
• 4.2.4 竞标价格决策机制的仿真实现
• 4.3 性能评价
• 4.3.1 仿真环境设置
• 4.3.2 双向组合拍卖协议的性能对比
• 4.3.3 胜标确定方法的性能对比
• 4.3.4 竞标价格决策机制的性能对比
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢