AF: Small: Algorithmic and Market Design Challenges in Cloud Computing

AF:小:云计算中的算法和市场设计挑战

基本信息

  • 批准号:
    2110707
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The global market for cloud computing is worth hundreds of billions of dollars, consumes about one percent of worldwide electricity use, and is growing rapidly. Thus, even small improvements in its operation would have substantial impacts on economic activity and society's ability to meet sustainability goals. Despite their importance, cloud-computing resources are currently priced and allocated using simple approaches. On the pricing side, most resources are sold using utility-style pricing where resources whose usage can be measured are priced based on the time they are used for and quantity used. On the allocation side simple policies are used to assign resources to customers and manage contention. This project will develop new algorithms and market designs to enable fairer and more efficient solutions to resource allocation problems faced by cloud providers around two main themes: (1) managing future demand and (2) simultaneous allocation of multiple resources. While the focus of the project is on challenges arising from cloud computing, similar challenges arise in other contexts, for example in electricity markets adapting to increased use of renewable resources with high variability in supply. With utility-style pricing, cloud providers have no information about the future plans of their customers, resulting in challenging online problems when managing future demand. This project will develop new resource-allocation algorithms to manage highly stochastic demands in the online setting as well as analyze new market designs that pair richer information elicited from customers about their future needs with novel algorithms to make use of that information. What makes this problem particularly complex is that satisfying these demands requires simultaneous allocation of multiple resources. Fair and efficient division of multiple resources with Leontief utilities (which require resources to be perfectly matched in quantity, like hot dogs and buns) has been studied for a decade since the introduction of the dominant resource-fairness algorithm, which attempts to equalize the amount each customer receives of their most demanded resource and was explicitly inspired by the challenges of allocating cloud-computing resources. However, several important issues have received only limited attention, thereby limiting the opportunities to apply these techniques in cloud systems. This project is addressing two such issues. First, many customers are seeking to complete a fixed amount of work, and so care about the time taken to complete that work rather than directly about the immediate quantity of resources allocated. Second, this is not a static allocation problem to be solved but a dynamic, online one. Thus, this project is developing new analyses and variants of fair-division approaches such as dominant resource fairness and maximum Nash welfare (the product of customer values) suitable for settings with limited demands and dynamic allocations.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
全球云计算市场价值数千亿美元,耗电量约占全球用电量的1%,而且还在快速增长。因此,其运作即使稍有改进,也会对经济活动和社会实现可持续发展目标的能力产生重大影响。尽管云计算资源很重要,但目前它们的定价和分配都很简单。在定价方面,大多数资源是使用公用事业式定价出售的,其中可以测量使用情况的资源是根据使用时间和使用量来定价的。在分配端,使用简单的策略将资源分配给客户并管理争用。该项目将开发新的算法和市场设计,以使云提供商面临的资源分配问题能够围绕两个主题提供更公平、更高效的解决方案:(1)管理未来需求和(2)同时分配多种资源。虽然该项目的重点是云计算带来的挑战,但在其他情况下也出现了类似的挑战,例如,在适应更多地使用供应变化很大的可再生资源的电力市场。由于采用公用事业式的定价方式,云提供商无法获得有关客户未来计划的信息,这导致在管理未来需求时出现具有挑战性的在线问题。该项目将开发新的资源分配算法,以管理在线环境中高度随机的需求,并分析新的市场设计,这些设计将从客户那里获得关于其未来需求的更丰富的信息,并使用新的算法来利用这些信息。使这一问题特别复杂的是,满足这些需求需要同时分配多种资源。自引入占主导地位的资源公平算法以来,人们已经对Leontief实用程序(需要资源在数量上完全匹配,如热狗和小面包)公平高效地分配多种资源进行了十年的研究,该算法试图均衡每个客户收到的最需要的资源的数量,显然是受到了分配云计算资源的挑战的启发。然而,几个重要的问题只得到了有限的关注,从而限制了在云系统中应用这些技术的机会。该项目正在解决两个这样的问题。首先,许多客户正在寻求完成固定数量的工作,因此他们关心的是完成这项工作所花费的时间,而不是直接关心分配的资源的即时数量。其次,这不是一个需要解决的静态分配问题,而是一个动态的在线问题。因此,该项目正在开发新的分析和公平划分方法的变体,例如主导资源公平性和最大纳什福利(客户价值的产品),适用于需求有限和动态分配的环境。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optimal Pricing and Introduction Timing of Technology Upgrades in Subscription-Based Services
订阅服务技术升级的最佳定价和引入时机
  • DOI:
    10.1287/opre.2022.2364
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Kash, Ian A.;Key, Peter B.;Zoumpoulis, Spyros I.
  • 通讯作者:
    Zoumpoulis, Spyros I.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Ian Kash其他文献

Ian Kash的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

AF: Small: Problems in Algorithmic Game Theory for Online Markets
AF:小:在线市场的算法博弈论问题
  • 批准号:
    2332922
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
  • 批准号:
    2342244
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: AF: Small: Algorithmic Performance through History Independence
NSF-BSF:协作研究:AF:小型:通过历史独立性实现算法性能
  • 批准号:
    2420942
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
  • 批准号:
    2342245
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: AF: Small: Algorithmic and Information-Theoretic Challenges in Causal Inference
NSF-BSF:AF:小:因果推理中的算法和信息论挑战
  • 批准号:
    2321079
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: AF: Small: Algorithmic Performance through History Independence
NSF-BSF:协作研究:AF:小型:通过历史独立性实现算法性能
  • 批准号:
    2247576
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: AF: Small: Algorithmic Performance through History Independence
NSF-BSF:协作研究:AF:小型:通过历史独立性实现算法性能
  • 批准号:
    2247577
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: AF: Small: Algorithmic Persuasion: Re-creating the Success of Mechanism Design
NSF-BSF:AF:小:算法说服:重新创造机制设计的成功
  • 批准号:
    2303372
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Algorithmic Algebraic Methods for Systems of Difference-Differential Equations
AF:小:差分微分方程组的算法代数方法
  • 批准号:
    2139462
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: An Algorithmic Theory of Brain Behavior: Concept Representation and Learning in Spiking Neural Networks
AF:小:大脑行为的算法理论:尖峰神经网络中的概念表示和学习
  • 批准号:
    2139936
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了