[论文解读] Fixed and Market Pricing for Cloud Services
本文将云服务定价建模为排队-拍卖混合机制，用户根据自身估值和等待成本在固定价格（PAYG）与现货市场服务之间进行选择。研究证明，尽管存在收入歧视，固定定价通常比混合系统产生更高的预期收益，原因在于现货市场中的策略性出价和均衡行为。
We study a model of congestible resources, where pricing and scheduling are intertwined. Motivated by the problem of pricing cloud instances, we model a cloud computing service as linked $GI/GI/\cdot$ queuing systems where the provider chooses to offer a fixed pricing service, a dynamic market based service, or a hybrid of both, where jobs can be preempted in the market-based service. Users (jobs), who are heterogeneous in both the value they place on service and their cost for waiting, then choose between the services offered. Combining insights from auction theory with queuing theory we are able to characterize user equilibrium behavior, and show its insensitivity to the precise market design mechanism used. We then provide theoretical and simulation based evidence suggesting that a fixed price typically, though not always, generates a higher expected revenue than the hybrid system for the provider.
研究动机与目标
- 分析云计算服务中固定定价与现货市场定价之间的权衡。
- 在用户估值和服务等待成本各异的异构环境中，对用户行为进行建模。
- 确定同时运营PAYG与现货市场是否相比仅采用固定定价能提升服务提供商的收益。
- 刻画现货市场中的均衡出价策略及其对社会福利与收益的影响。
- 评估在拥塞和抢占条件下，不同定价机制的效率与收益影响。
提出的方法
- 将云服务建模为具有等待时间函数的GI/GI/∞排队系统，以反映现货市场动态。
- 应用拍卖理论中的收益等价原理，刻画不依赖于特定市场机制的均衡出价。
- 利用揭示原理简化对具有抢占优先级的多类别、多服务器排队系统的分析。
- 推导出基于阈值的均衡，即用户仅在等待成本低于由价值和市场状况决定的临界值时才加入现货市场。
- 采用积分方程组建模不同服务类型下的预期等待时间与用户参与决策。
- 通过理论分析与仿真，比较PAYG、现货市场与混合定价下的预期收益与社会福利。
实验结果
研究问题
- RQ1与仅采用固定定价相比，运营包含固定定价与现货市场定价的混合系统是否能提升云服务提供商的预期收益？
- RQ2用户的异质性估值与等待成本如何影响其在PAYG与现货市场服务之间的均衡选择？
- RQ3现货市场中的均衡出价结构是怎样的，其如何依赖于用户特征？
- RQ4引入现货市场如何影响社会福利，需同时考虑新增用户与现有用户等待成本上升的影响？
- RQ5在何种条件下，固定定价在服务提供商收益方面会优于混合定价？
主要发现
- 唯一均衡具有一个等待成本阈值，用以决定用户是否参与现货市场或选择PAYG。
- 现货市场中的出价与用户对服务的价值无关，但严格随其等待成本增加而上升。
- 尽管现货市场实现了价格歧视，固定定价通常仍比混合系统产生更高的预期收益。
- 现货市场通过服务更多用户提升了社会福利，但同时也增加了从PAYG转至现货市场的用户等待成本。
- 当将PAYG价格视为实际成本时，用户能做出关于市场参与的高效决策，平衡服务价值与等待时间。
- 均衡对现货市场机制的具体设计不敏感，仅依赖于等待时间函数与用户激励。
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