文/编辑丨溪谈朱雀
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●—《前言》—●
云计算的主要好处之一是用户能够在现收现付的基础*访上**问资源，从而有可能降低成本，并使他们能够快速扩展应用程序。然而，这种方法并不一定有利于提供者。
提供商有责任确保其拥有满足用户需求的物理基础设施，并确保其性能符合约定的服务级别协议。如果没有对未来需求的准确看法，规划员工、更换服务器或冷却器以及电力供应等可变成本可能会非常困难，优化虚拟机的分布是一个重大挑战。
●—《背景》—●
人们普遍认为，云计算资源的按需定价为消费者带来了好处。他们能够根据需要启动和停止资源，从而完全控制成本，并且不必参与建设自己的基础设施、雇佣IT系统支持人员或投资维护物理机械的资本支出。
此外，如果不同的云计算资源提供商可以互操作，那么联邦云原则上允许云计算资源单元作为商品在开放市场上进行交易，从而允许资源价格平稳变化，同时市场机制允许消费者需求与提供商供应相匹配。
但是，以可变定价开放云计算资源的按需交易，实际上会让云服务提供商受益吗？提前购买商品和服务可以让供应商为未来做好计划和准备。如果供应商必须在不知道未来需求的情况下提供资源，他们如何确保利润最大化并降低成本？
这些知识以多种方式为提供者提供了好处，提供商必须确保具有所需资源的物理能力，但当消费者参与按需定价时，提供商必须预测所需的使用情况，并确保基础设施到位。
随着制造工艺的改进和规模经济的增加，基础设施的实际成本降低，而其技术能力提高。因此，提供商最好等待尽可能长的时间，然后再投资于额外的功能，以便获得最佳性价比。但是他们怎么知道什么时候是最好的时间呢？
对于任何业务，提供者都有可变成本，这些成本与正在生成的输出有关。如何规划这些？运行一千台服务器而不是一台服务器将需要更多的支持人员和工程师：如果使用的服务器太少，故障可能会增加，并导致服务中断或停机。
这种停机时间不仅在SLA（服务水平协议）罚款和退款方面成本高昂，而且在声誉风险方面也很昂贵；然而，如果雇佣了太多人，支出就会浪费在超出需求的员工身上。
电力消耗是另一个关键的可变成本。如果供应商对未来的能源需求有很好的了解，他们可以通过预测自己的需求并将其供应给能源供应商来获得折扣。
在没有事先通知使用情况的情况下，也很难有效地将客户实例调度到服务器。大多数云计算提供商在启动实例时不需要规定执行的持续时间。如此高效地调度实力以减少供电服务器的数量是一个非常艰巨的挑战。
容量规划的一个简单方法是简单地跟踪需求趋势，并确保有足够的容量（有额外的余量）来满足以前经历的最大容量。然而，企业云计算资源仅在相对较短的时间内提供给消费者，而且需求信息可能过于多变和不完整，无法在不考虑用户自身预测的情况下建立可靠的预测。
目前，大多数供应商都提供固定价格的即时交付模式。市场领导者亚马逊网络服务公司（AWS）也提供现货价格模型，其中价格根据当前的供需情况而变化，中标者可以访问资源，直到现货价格超过其最高出价。
相反，用户可以购买衍生品合同，该合同赋予用户在某个指定的日期对资源的合同权利。期货合约是一种衍生品，它保证买家在资源交付之前能够获得资源，通常是为了在签署合同时获得预付款，然后在资源交付时进行最终结算：用户有义务在合同规定的交付日期获得资源的所有权。
或者，期权合同赋予买方在某个较晚的交付日期（有时在交付日期当天或之前）以商定的执行价格购买资源的合法权利（但不是义务）。
期货和期权等衍生品通常用于小麦、石油、天然气和金属等工业投入品的许多大宗商品市场，近几十年来，各种类型的金融衍生品在全球股票、货币和债券金融市场也变得非常普遍。
从有限的意义上说，目前的商业云计算供应商已经在提供现货和远期合同。亚马逊网络服务（AWS）是云基础设施服务的主要供应商，在AWS术语中，远程托管的虚拟机及其相关软件被称为亚马逊机器实例，通常缩写为AMI或简称为实例。
AWS提供两种类型的固定价格资产类别：按需实例和保留实例。AWS按需实例是固定价格的资源，在购买后立即交付，购买价格由AWS设定。AWS保留实例允许用户通过支付预付费，在单位时间内为资源支付更低的价格。
●—《云经纪》—●
经纪人通过将买家的需求与卖家的供应相匹配来获利：经纪人使用各种方法在双方之间达成最佳价格，通常通过从任何完成的交易中收取佣金，或通过改变经纪人的价差，或费用与价差的某种组合来获利。差价是指经纪人从卖家那里购买的价格和向买家出售的价格之间的差额。
在商品市场中，除了价格之外，供应商之间无法对商品进行区分，对买家来说，重要的是他们支付了自己满意的价格，对卖家来说，重要是他们收到了自己也满意的价格；通常情况下，买卖双方都能容忍经纪人的费用和/或价差，因为经纪人是流动性的提供者：买卖双方不必花时间寻找交易的潜在对手，然后与他们谈判，也不必担心永远没有交易对手。
经纪人的目标是满足这些当事人的要求，同时确保他或她获利。在这项工作中，我们专注于通过衍生品合同购买资源的预付权或义务来实现这一点的简单方法。当衍生品合同到期并交付相应的资源时，经纪人可以将资源出售给需要使用这些资源的客户：在这种情况下，经纪人将衍生品作为在未来需求和供应的不确定性中对冲风险的机制。
●—《市场需求数据》—●
任何公共领域的真实数据集显示了云计算资源的历史需求数据，这些数据汇总在大量用户上，在诸如 WZH 模型中的协调员等代理需要操作的时间尺度上。然而，直观地说，我们可以预期任何一个用户的需求都会有周期性波动。
但也可以预期，在某些市场领域，该部门内用户群体（或“用户群”）的需求将存在显著相关性。如果所有部门的需求都足够去相关，那么总需求将是一个持续的“白噪声”，而为这种需求做准备将相对简单。
然而，尽管这种总体白噪声需求稳定状态是可取的，但在实践中不太可能持续实现。正是现实世界市场总需求中难以预测的高峰和低谷的存在，使得为需求充分配置的问题成为一个深刻而具有挑战性的研究问题。
出于这个原因，我们使用了关于现实世界市场活动的公共领域数据，这些数据可以合理地作为某些市场领域对云计算的真实需求的良好代表，并且已知存在高峰和低谷。我们的信念是，通过证明这些现实世界代理数据的成功，我们可以合理地声称，我们的系统的成功 也可能 适用于任何其他类似的波动需求模式。
假设电子商务应用程序对计算资源的需求将与应用程序执行的销售相关（例如，在线销售的增加将导致Web服务器和信用卡处理的增加）。根据这一假设，从英国国家统计局获得了1988年（最早可用）至2011年四个不同市场部门的非季节性调整后按当前价格计算的销售指数的数据集。
之所以选择这四个行业，是因为它们与IT使用密切相关，并且在此期间它们的变化不同，因此可以在许多市场条件下评估新模型。收集这些统计数据的持续时间代表了现代需求频繁变化的典型时期，既有衰退又有增长的时期。
因此，这是一个合理的市场方差模型。需求模式在0（ N 个用户中没有一个提交资源请求）和1（所有 N 个用户都提交资源请求）之间进行了规范化。这允许在低需求和高需求的两端之间评估模型。
●—《结论》—●
代理通过激励用户准确预测自己的使用情况，将用户的按需行为转化为预留实际需求。反过来，提供商可以更好地了解整个用户群的未来需求，而不仅仅是资源密集到足以购买自己的预留实力的客户。
这也意味着，在我们这里介绍的系统中，供应商有 12 个月或 36 个月的市场需求指示，或者没有指示（根据按需实例的情况）。这些信息可用于规划未来的人员配备水平，更有效地安排工作量，或通过购买电力的摆动选项来降低成本。
对于用户来说，可以通过预测部分或全部资源需求以及与这些预测相匹配的购买选项来降低成本。选项为用户提供了节省成本的潜力，而不会将他们锁定在更高的价格或迫使他们购买资源。
WZH 机制的扩展被提出并在基于代理的模拟中实施，该模拟使用真实世界的经济需求数据，使用 Amazon Web Service 云实例的当前成本，以及用户根据先前的需求提交概率。
结果发现，经纪人在若干市场条件下在这种情况下获利，从而表明稳定的商业实施是可行的。还发现经纪人可以通过考虑过去的表现和购买长期合同来增加利润。
在本文讨论的最坏情况下，经纪人仍然赚取不平凡的利润。对经纪商操作程序的微小更改，例如购买长期预留实例合约，可以将利润提高30%以上。
工作表明，计算能力的金融经纪具有作为可行的商业主张的潜力，并且所有各方都可以从这样的系统中受益。这种方法的优点是可以获得对未来使用需求的预测，随后可用于规划未来的容量需求，从而可以满足服务级别协议中详述的性能目标。
如果适当地应用于云计算，可以为消费者和服务提供商带来好处，而且（至关重要的是）经纪功能也可以是一项有利可图的业务。将美国和欧洲期权以及其他衍生品的预测优势与现有现货和按需定价的便利性相结合，可能会使云计算市场的所有参与者受益：提供商、用户和中介机构。
通过从本文中获取结果，并将其扩展到未来对扩展WZH模型在不同条件和不同细分市场中的性能的研究，对经纪人有利可图、对用户有益且具有计算风险水平的商业产品看起来可能很容易实现。
●—《文献》—●
【1】魏斯（2002）《关于科学、技术和国际事务的教学》
【2】弗朗西斯切蒂（2009）《乔治城大学科学、技术和国际事务课程》
【3】Burrow（2000）《科学和技术的国际关系》
【4】琼格（2011）《科学和技术在政策问题上的重要性》
【5】Foster（2014）《大学在国际科学和技术政策方面的课程》
【6】霍贝菲尔德（2006）《非科学受众》