[發明專利]考慮共因故障的云計算系統可靠性建模方法

有效

• 申請號: 201610053266.1
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105740084B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 李瑞瑩;李瓊;黃寧
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00;G06F9/455
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種考慮共因故障的云計算系統可靠性建模方法，其特征在于，設云計算系統的基礎設施包含n類服務器，第i類服務器的個數為m_i個且每個服務器含有p_i個核，服務器的核與虛擬機之間為一對一映射關系，同類服務器的故障服從指數分布，第i類服務器的故障率記為λ_s,i，同類服務器下虛擬機的故障服從指數分布，第i類服務器下虛擬機的故障率記為λ_v,i；服務器之間的故障獨立；n、m_i、p_i均為正整數，i＝1,2,…,n；

所述的建模方法實現步驟如下：

步驟一：確定云計算系統同類單臺服務器狀態組合并進行狀態化簡；

每個虛擬機有故障和正常兩種狀態，分別用1和0表示，對于第i類單臺服務器，虛擬機數目為p_i，因此每臺服務器包含種狀態，每種狀態由p_i個0或1組成；進行狀態化簡的原則是：單臺服務器內故障虛擬機數目相同，故障虛擬機的序號不同時，計算概率相同，進行化簡；則第i類單臺服務器化簡后的狀態數x_i＝p_i+1；

步驟二：采用故障樹法計算同類單臺服務器簡化后狀態組合的存在概率；

步驟三：確定云計算系統同類服務器間狀態組合并進行狀態化簡，計算各狀態組合的存在概率；

第i類單臺服務器化簡后的狀態數為x_i，第i類服務器有m_i臺，第i類服務器的狀態由m_i臺服務器的狀態進行組合；第i類服務器的狀態化簡原則是：將所有服務器狀態進行枚舉時，對服務器狀態排序不同但處于各種狀態的服務器數量相同的狀態組合，其存在概率相同，進行化簡；第i類m_i臺服務器化簡后的狀態總數M_i為：

設第i類服務器的第j種狀態組合中，單臺服務器的x_i種狀態存在個數分別為γ₁,γ₂,...,γ_xi，則第i類服務器的第j種狀態組合的存在概率其中，Q_β,j為第j種狀態組合的重復倍數，P_sc,y為單臺服務器的所有第y種狀態的存在概率；

步驟四：枚舉云計算系統不同類服務器狀態組合，并計算各狀態組合的存在概率；

n類服務器的狀態枚舉后的狀態組合數為將不同類服務器狀態對應的存在概率相乘，得到云計算系統在n類服務器狀態枚舉后的狀態組合的存在概率；

步驟五：根據云計算系統狀態空間計算給定需求下的系統可靠度；

所述的步驟五中，設云計算系統中有不小于g個虛擬機正常工作時認為云計算系統可靠，則云計算系統的可靠度其中A_k為判別變量，P_k為n類服務器的第k種狀態組合的存在概率。

2.根據權利要求1所述的一種考慮共因故障的云計算系統可靠性建模方法，其特征在于，所述的步驟二中，計算第i類單臺服務器簡化后的狀態組合的存在概率如下：

(1)狀態1：單臺服務器中虛擬機狀態全為0，此時全部虛擬機都不發生故障，且服務器不故障；單個狀態1的存在概率其中P_s,i為服務器獨立故障的概率，P_v,i為虛擬機獨立故障的概率，t為云計算系統的工作時間；狀態1的重復倍數為1，因此所有狀態1的存在概率P_sc,1＝P_c,1；

(2)狀態2：單臺服務器中虛擬機狀態為全1，此時存在兩種可能性：一是由服務器故障引發的虛擬機共因故障，二是全部虛擬機自身故障；

單個狀態2的存在概率狀態2的重復倍數為1，因此所有狀態2的存在概率P_sc,2＝P_c,2；

(3)當單臺服務器中虛擬機狀態有0有1時，此時虛擬機有正常和故障兩種，且服務器正常；設狀態中1的數目為q，對應狀態編號為2+q，其中1≤q＜p_i；

單個狀態(2+q)的存在概率狀態(2+q)的重復倍數為因此所有狀態(2+q)的存在概率為

3.根據權利要求1所述的一種考慮共因故障的云計算系統可靠性建模方法，其特征在于，所述的步驟三中，對第i類服務器的m_i臺服務器的狀態組合進行如下化簡，記狀態組合的序號為j：

(1)當m_i臺服務器狀態種類為1時，化簡后狀態數目為x_i，重復倍數Q_β,j＝1,1≤j≤x_i；重復倍數Q_β,j定義為第j種同類服務器狀態組合在該類服務器中，以相同狀態組合出現在不同服務器上的狀態個數；

(2)當m_i臺服務器狀態種類為2時，設兩種狀態的數量分別為ξ_j,1,(m_i-ξ_j,1)，化簡后狀態數目為重復倍數其中1≤ξ_j,1≤m_i-1，

(3)當m_i臺服務器狀態種類為3時，設3種狀態數分別為化簡后狀態數目為重復倍數對任意ξ_j,h，h＝1,2，有：1≤ξ_j,h≤m_i-2；

(4)當m_i臺服務器狀態種類為r時，4≤r≤min(x_i,m_i)，設r種狀態數分別為化簡后狀態數目為重復倍數對任意ξ_j,h，h＝1,2,...,r-1，1≤ξ_j,h≤m_i-r；當r＝4時，

當r＞4時，