考虑共因故障的云计算系统可靠性建模方法

摘要

本发明公布了一种考虑共因故障的云计算系统可靠性建模方法，属于网络可靠性技术领域。本方法包括：确定云计算系统同类单台服务器状态组合并进行化简；采用故障树法计算同类单台服务器简化后状态组合的存在概率；确定云计算系统同类服务器间状态组合并进行化简，计算各状态组合的存在概率；枚举云计算系统不同类服务器状态组合，计算各状态组合的存在概率；根据云计算系统状态空间计算给定需求下的系统可靠度。本发明方法考虑了由服务器故障引起的运行在其上的所有虚拟机之间的共因故障，采用状态空间建模，并对状态空间进行化简，解决了当系统规模增大时状态空间爆炸的问题，提高了建模效率。

主权项

一种考虑共因故障的云计算系统可靠性建模方法，其特征在于，设云计算系统的基础设施包含n类服务器，第i类服务器的个数为m_i个且每个服务器含有p_i个核，服务器的核与虚拟机之间为一对一映射关系，同类服务器的故障服从指数分布，第i类服务器的故障率记为λ_s,i，同类服务器下虚拟机的故障服从指数分布，第i类服务器下虚拟机的故障率记为λ_v,i；服务器之间的故障独立；n、m_i、p_i均为正整数，i＝1,2,…,n；所述的建模方法实现步骤如下：步骤一：确定云计算系统同类单台服务器状态组合并进行状态化简；每个虚拟机有故障和正常两种状态，分别用1和0表示，对于第i类单台服务器，虚拟机数目为p_i，因此每台服务器包含种状态，每种状态由p_i个0或1组成；进行状态化简的原则是：单台服务器内故障虚拟机数目相同，故障虚拟机的序号不同时，计算概率相同，进行化简；则第i类单台服务器化简后的状态数x_i＝p_i+1；步骤二：采用故障树法计算同类单台服务器简化后状态组合的存在概率；步骤三：确定云计算系统同类服务器间状态组合并进行状态化简，计算各状态组合的存在概率；第i类单台服务器化简后的状态数为x_i，第i类服务器有m_i台，第i类服务器的状态由m_i台服务器的状态进行组合；第i类服务器的状态化简原则是：将所有服务器状态进行枚举时，对服务器状态排序不同但处于各种状态的服务器数量相同的状态组合，其存在概率相同，进行化简；第i类m_i台服务器化简后的状态总数M_i为：设第i类服务器的第j种状态组合中，单台服务器的x_i种状态存在个数分别为则第i类服务器的第j种状态组合的存在概率其中，Q_β,j为第j种状态组合的重复倍数，P_sc,y为单台服务器的所有第y种状态的存在概率；步骤四：枚举云计算系统不同类服务器状态组合，并计算各状态组合的存在概率；n类服务器的状态枚举后的状态组合数为将不同类服务器状态对应的存在概率相乘，得到云计算系统在n类服务器状态枚举后的状态组合的存在概率；步骤五：根据云计算系统状态空间计算给定需求下的系统可靠度。