企业多类型应用云迁移效益优化模型与资源分配算法研究

By promising to reduce the cost of IT organizations through lower capital and operational expense stemming from the cloud's economies of scale, and with scalable resources in the pay-per-use manner at relatively low prices, cloud computing is prompting many enterprises to migrate their existing enterprise applications to the cloud or directly deliver new services as an alternative to implementing their own server infrastructures. In order to enable enterprises to benefit from cloud computing, it is very important to implement a secure and cost-effective migration of enterprise applications to cloud. Thus, in order to realize reasonable and effective migration solutions for enterprises, it is important to consider the characteristics of target cloud platform, understand the requirements of data or service migration, and analyze the migration cost and utility to be achieved. This project considers the migration of multiple enterprise applications to the cloud, investigates the partial migration scheme under hybrid cloud architectures, and proposes the benefit optimization model for migration of multiple enterprise applications to the cloud. By analyzing the optimization model, this project provides the optimal migration components and resource allocation solution, and proposes distributed resource allocation algorithms for migration, thus realizing the optimal migration objective for enterprises. The migration scheme and resource allocation algorithms proposed in this project can minimize enterprise application deployment costs, guarantee Quality of Service of enterprise applications after migration, and improve the utilities of enterprises and users. The research results from this project can provide an effective and feasible scheme for steady transition from cloud computing to cloud networks.

云计算通过规模经济效应、采用即用即付的弹性廉价资源供给方式降低IT组织的运营和维护成本，允许企业将部分工作负载或应用程序迁移到云中，或者直接在云中定制服务器基础设施以部署企业自身的服务。若要充分发挥云计算为企业应用带来的优势，迫切需要一种安全有效且成本-效益好的企业应用云迁移机制。为此，设计合理有效的企业应用云迁移解决方案，需要综合考虑目标云平台的自身特性，了解数据或服务迁移的需求，分析迁移存在的成本与实现的效用。本项目分析企业多类型应用云迁移问题，研究异构云架构下企业应用的部分迁移策略，建立多类型应用云迁移的效益优化模型，给出最优的应用迁移集合和资源分配方案，提出迁移过程中的分布式资源分配算法，以实现企业应用的最优云迁移目标。项目提出的迁移方案与资源分配算法能最小化企业应用云迁移部署成本，保障迁移后企业应用的服务质量，提升企业和用户的效用，为云计算向云网络快速平稳过渡提供切实可行的方案。

云计算的规模经济效应能有效降低IT组织的运营和维护成本，允许企业将部分工作负载或应用程序迁移到云中，或者直接在云中定制服务器基础设施以部署企业自身的服务。但若要充分发挥云计算为企业带来的优势，需要设计合理有效的企业应用云迁移解决方案，而这正是本项目关注并重点解决的问题。. 本项目考虑企业多类型应用云迁移与部署问题，分析企业应用云迁移面临的资源约束与迁移成本，探讨企业应用云迁移后实现的效用，从而建立企业多类型应用云迁移的效益优化模型，即在物理机资源约束的前提下最大化企业应用云迁移效用和迁移成本之差。利用非线性规划分别分析耦合和非耦合效益优化模型的最优解，得到企业应用的最优迁移集合与最优资源分配，针对企业弹性应用设计基于子梯度的资源分配算法，针对企业非弹性应用基于智能优化方法设计资源分配算法，实现企业应用的最优迁移目标。利用稳定性理论讨论云迁移资源分配算法的性能，利用LINGO优化软件得到云迁移效益优化模型的最优解，并利用NS2仿真软件模拟企业应用云迁移架构并分析算法的性能，包括有效性、收敛性和稳定性。. 项目执行期间，出版了2部学术专著，授权了5项发明专利，获得1项河北省社会科学优秀成果奖二等奖，发表了20余篇学术论文，包括Enterprise Information Systems, Operational Research、Journal of Industrial and Management Optimization、RAIRO-Operations Research、Journal of Systems Science and Systems Engineering等国内外期刊。本项目研究成果能最小化迁移后的服务性能损耗，降低企业应用云迁移部署成本，实现企业应用的云迁移优化目标，保障迁移后企业应用的服务质量，为云计算向云网络快速平稳过渡提供切实可行的方案。