一种多域间动态协商机制的设计与实现

S call_req （ ） call_notify （ ） create_SLA （ ） negotiate_SLA （ ） N3 N2 N1 C
̂ = α( D - C (R )) P i i i i
（3）
̂ 可正可负。 其中 α 是一个统计分析得到的系数 （正值） ， 则P i
当 Di > Ci (Ri) 时， 根据式 （2） 调整增加价格 Pi ； 当某段链 路 i 拥塞或高负载 （怎样在路由器/交换机处监测网络负载与其 所用的队列和调度策略紧密相关。若使用基于流的队列机 制， 则只要抽样有效队列长度即可。假设系统已有针对流的 负载监测机制） ， 即 C (R) - Ci (Ri) £ D £ C (R) 时， 调整 Ci (Ri) 为 上段链路内的服务值或根据式 （2） 调整降低价格 Pi 。
X
其中 X = X 1 + X 2 + + X m ，R( X ) 表示服务者提供服务 X 的收
C ( X ) 表示服务者提供服务 X 的成本。 益，
整个系统的最优化可以描述为：
max (U i ( X i) 且 å X i £ X i
X i=1 n
（1）
R( X ) 和 C ( X ) 大多已有研究成果的主要差异就在于 U i ( X i)、
γ 是一个收益率系数 其中 P e 是期望价格， （正值） 。 ̂ 的取值如下： C (P ) 的调整策略 P
i i i
3
模型性能分析
为了分析上述模型的性能， 在 ns2 中组建了由３个域组成
的网络仿真环境， 具体为三个自治域 N1、 N2、 N3， 三者之间 N1 与 N2 相连， N2 与 N3 相连， 且有预定义好的 SLA。在 N3 中包 括一个服务提供者 S， 用户 C 处于 N1 内。当Ｃ访问Ｓ时， 要跨 越自治域， 按照上面的模型 SLA 协商的基本流程如图 2 所示， 每个自治域在收到协商请求或结果时的动作如图 3 所示。
SLA 的双方是消费者和网络服务提供者， 可能为以下角
基金项目： 中央高校基本科研业务费专项基金 （No.KYZ200916） 。
1.2
动态协商模型
服务级别约定可以是动态的也可以是静态的。静态 SLA
作者简介： 郭小清 （1976—） ， 女， 博士， 讲师， 主要研究领域为计算机网络、 分布式计算； 谢忠红 （1977—） ， 女， 博士， 讲师。E-mail： gxqing@ 收稿日期： 2011-01-21； 修回日期： 2011-03-28
QC
QB
质量
成本约束如下： å Ri < RåCi (Pi) ≥ åCi
i i i
图 1 需求/服务描述 表 1 价格动态协商过程
步骤 （1） （2） （3） （4） 动作 （PA， A） 阶段的价格为 PA， 需求没 有超过服务供应资源 （A， C） 阶段的价格根据式 （2） 调 整， 需求超过服务供应资源 当价格调整到 PC 时， 服务者增加 供应资源， 趋势价格为 PB 当交易价格低于服务预期时与前 面调整策略相反 备注 A、 B 两点是系统 平衡点 服务价格的调整 不是立即达到 PB
色： 端用户、 公司、 ISP、 ASP、 承载商。若消费者集合 C＝{1， 2， …， n}， 服务集合 S＝{1， 2， …， m}， 则定价描述如下：
X i (i Î C ) —消费者 i 获得的服务；
i U i ( X i) —消费者i对服务 X i 的出价， )。 其中 X i = ( X1i , X 2i , X m
如目前的包月制和按时计费制， 在一段时间内不考虑网络性 能变化及用户需求变化而是按照预先的约定进行交易； 动态 价格机制是指 SLA 随着网络性能和用户实时应用需求的变化 在较短时间内进行协商、 定价， 由于网络部署复杂性及用户市 场需求等因素在现实通信市场还没有实例。但是只有实时的 SLA 才能真正反映供需价值， 文献[10]提出一种在 VOIP 应用中 实现动态协商的机制， 但是 VOIP 在多媒体应用中属于数据量突 发性较小的， 且当跨越多个自治域时可能由于采用的传输技术 不同， 协商参数的转换是比较复杂的， 在文献中没有考虑。当在 部署了区分服务的多个服务网络间传输数据时， 认为是跨越了 多个自治域的， 从整个系统平衡的角度给出一种协商机制。 资源利用率一直是网络性能的重要指标[6]， 也是服务商定 价的重要依据之一， 所以很多解决方案的效用函数是与它相 关的。把整个网络系统分成几个自治域， 每个域有独立的资 源管理。 R = {R1 R 2 R m} —系统可用资源，Ri 表示子系统域 i 的资源； P = {P1 P 2 P m} —系统的价格策略， Pi 表示子系统域 i 的价格策略； C = {C1 C 2 C m} —系统的代价 Ci 表示子系统 （成本） ， 域 i 的成本； D = {D1, D 2, D m} —用户需求， Di 表示子系统域 i 的需求。
的计算或估算以及约束条件。通过对一些网络实时性能属性 （如时延、 包丢失率等） 的测量或估算值设定效用函数 U i ( X i) 是常见的优化方法， 但这种方式对非弹性流量的估价是不可 行的。而且跨越多个域时 SLA 的规则可能不同， 故公式 （1） 的 协商映射过程需要探讨。
1 域间的 SLA 协商模型 1.1 问题描述
Ci (Pi) —子系统域 i 的价格函数； Ci (Ri) —子系统域 i 的资源成本。
2
模型协商场景分析
上章给出了一个基于全局平衡的动态协商模型， 下面使
用这个模型分析一个协商场景的实例。系统状态描述如图 1 所示， 表 1 描述了协商的基本过程。
价格 需求 服务 C A B
PC PB PA
QA
NGN 基于包传输支持实时流量业务和非实时流量业务[1]， 区分服务 DiffServ 是 IETF 为支持多媒体实时应用提出的一种 QoS 模型 [2]， 模型在网络的边缘结点依据域间的 SLA （Service Level Agreements） 对数据流进行分类， 分组通过首部的 DSCP （Differentiated Services Code Point） 被标记为特定的服务类 存于 IP 包头部的 TOS 字段后注入网络， 转发分组的核心路由 器通过检查分组首部的码点判别其所属的服务类， 然后决定 下一步的转发行为。 DiffServ 的易扩展性使其成为 Internet 的主要部署技术。 但在实践过程中由于 ISP 间采用多种网络技术以及 SLA 部署 在不同的网络层次等因素导致服务提供商面临 SLA 部署、 认 [3] 证、 公平、 安全、 拥塞控制等诸多挑战 ， DiffServ 网络的服务价 格机制成为一个开放性问题。目前的网络服务定价机制主要 是基于连接、 基于时间、 基于流量或三种的组合[4]， 不能客观地 体现用户与服务者的供需价值。基于协商， 根据动态 QoS 分 配网络资源的价格机制已经引起业界和研究者的重视， 提出 了很多解决方法[5-9]， 但这些机制大都基于边界拥塞代价 （动态 的计算或估算值） 求解最优价格， 导致产生的用户费用持续抖 动且计算复杂。本文关注的是多个自治域间的 SLA 协商机 制， 试着从系统供求平衡的角度来实现网络服务定价。
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Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用 略与价格。 在以上协商过程中， 把系统假定为一个交易市场， 服务者 观察现货价格， 制定期望价格， 所以在协商初期假设通过期望 资源价格调节当前服务价格。关于市场模型在文献 [11] 中有 详细描述， 在本协商过程中系统假设与此相同。 没有描述在协商过程中的 SLA 翻译部分， 并以网络部署 了区分服务且支持 MPLS 或 ATM 映射为前提 （这基本符合目 前运营网络的部署情况） 。运营商之间协商属于多个自治域 交互的范畴， 文献[12]提出了解决这个问题的框架， 但是在国 内市场中的不同 ISP 间带宽交易质量差主要是行政和利益分 配方面的矛盾导致的。
消费者的最优化问题为：
CSi = max |U i ( X i) - P i ( X i)| 且|P i ( X i)| < Bi
Xi
Bi 表示消费者 i 的 其中 P i ( X i) 表示消费者对服务 X i 的付费，
预算。 服务者的优化问题为： max | R( X ) - C ( X ) |
Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用
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一种多域间动态协商机制的设计与实现
郭小清， 谢忠红 GUO Xiaoqing， XIE Zhonghong
南京农业大学 信息科技学院， 南京 210095 Department of Computer Science and Technology， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China GUO Xiaoqing， XIE Zhonghong.Design and implementation of dynamic negotiation mechanism in puter Engineering and Applications， 2011， 47 （19） ： 21-23. Abstract： Aiming at realtime negotiation based on Service Level Agreement （SLA） between multi-domain in DiffServ network， a dynamic negotiation model based on system equilibrium is proposed after analyzing the optimization object and constrains for consumers and network providers.The model can alleviate price fluctuation and achieve efficient resource allocation. Then one negotiation case based on the model is presented.Moreover， the model’ s performance is tested through simulations. Key words：multi-domain； negotiation； dynamic； Service Level Agreement （SLA） 摘 要： 针对区分服务网络中多域间基于服务级别约定 （SLA） 的实时协商问题， 在分析协商过程中消费者和服务者的优化目标 和约束后， 从系统平衡的角度， 提出一种多域间的动态协商模型。此模型能够减少价格的频繁抖动， 提高资源分配的有效性， 并 给出一个具体的协商场景实例。最后通过实验验证了模型的有效性。 关键词： 多域； 协商； 动态； 服务级别约定 DOI： 10.3778/j.issn.1002-8331.2011.19.007 文章编号： 1002-8331 （2011） 19-0021-03 文献标识码： A 中图分类号： TP393