基于合作博弈的IaaS数据中心公平网络带宽分配算法

在IaaS（基础设施即服务）数据中心环境中，公平的网络带宽分配是一项关键挑战。随着虚拟化技术的普及，云租户可以租赁数据中心内的共享资源，享受个性化的云计算服务。然而，由于数据中心网络依赖于传统的传输层协议，缺乏虚拟机层面的带宽保障，这导致了带宽分配的不均衡和不公平现象。 本文的研究针对这一问题，将数据中心网络带宽分配问题转化为一个合作博弈模型。作者郭鉴、刘方明和吕自成、金海提出了一种名为Falloc的算法，其核心是采用Nash谈判理论。Nash谈判解在此背景下被用于达成两个关键目标：一是为每个虚拟机提供基础带宽保证，确保基本服务的稳定性；二是根据虚拟机的实际需求，按照权重成比例地共享剩余带宽，实现资源的公平利用。 Falloc算法通过协商机制，寻找数据中心内非对称Nash谈判解，即在满足每个参与者利益最大化的同时，保持整体系统的稳定。为了将这个理论框架转化为实际操作，作者设计了一种在线算法，使其能在实时环境中有效地执行。 实验结果表明，Falloc算法能够根据不同虚拟机的网络需求进行动态调整，确保带宽资源的公平共享，同时兼顾带宽保证和成比例共享之间的平衡。通过大规模的真实数据仿真实验，文章证实了Falloc在保证公平性的同时，能够显著提高网络资源的利用率。 关键词：IaaS数据中心、公平性、带宽分配、Nash谈判解，揭示了在虚拟化环境中如何通过合作博弈理论解决网络资源分配难题，为数据中心网络优化和资源管理提供了创新思路。这种研究对于提升数据中心服务质量，降低租户间的冲突，以及整体提升数据中心运营效率具有重要意义。