[發明專利]一種云計算服務系統的多階段可靠性建模分析方法

有效

• 申請號: 201811255155.4
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109446641B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 莫毓昌;蔡紹濱;張昭;高振國;龔玉環
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F9/50;G06F9/48
• 代理公司: 泉州市眾創致遠專利代理事務所(特殊普通合伙) 35241
• 代理人: 曾金鳳

1.一種云計算服務系統的多階段可靠性建模分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：請求階段：用戶的服務請求首先到達CMS，被劃分為多個子任務，如果此時調度系統的任務隊列有足夠的空間，即請求未被阻塞的情況下，CMS接收用戶請求，在整個服務過程中，可能存在很多故障導致服務任務無法完成，主要包括有隊列溢出、請求超時、數據源丟失、計算資源不可用、軟件故障、數據庫不可達、硬件故障和網絡故障等，任務請求階段的建模用戶向CMS提交服務請求，分解為m個子任務，CMS中的調度系統，S個調度器，負責接受子任務，根據上文的假設可得該階段為多服務的排隊系統，從系統的角度來看，運行一段時間后必將到達一個穩定狀態，即在任務隊列中等待的子任務個數和在調度系統中正在被調度的子任務個數之和總是為k，被稱為狀態k，該穩定狀態的穩態概率其中P_i^-到達的服務請求i發現系統中有i，i＝1，2，3…N個任務的概率為一般情況下當服務請求的到達服從泊松分布，可通過求解以下方程組求得其中P_i,j一步轉移概率，若當前云計算系統的調度系統隊列有足夠長的空間容納該用戶服務請求的子任務，則所有的子任務進入隊列，否則所有的子任務將被阻塞，從而導致整個用戶服務請求失敗，因此用戶請求被CMS阻塞的概率為由此可得一個被分解為m個子任務的用戶服務請求被阻塞的概率為m個子任務進入調度系統，若m≤S且有j，0≤j≤S-m，個子任務在等待隊列中，則m個子任務能立刻被調度器處理，否則至少有一個必須等候，隊列中有N^(m)-＝j，j＝0，1，…，N-m，個子任務時，記大小為m的用戶服務請求的等待時間為T_W^(m,j)，即從所有m個子任務進入任務等待隊列開始，到最后一個子任務開始調度所花費的時間，當m≤S且S-mj≤N-m，則最后一個子任務在開始調度前必須等待之前的j-(S-m)個子任務完成調度，因此T_W^(m,j)服從階數為j-S+m參數為μ_rS的Gamma分布，當m個子任務完全進入調度系統，調度系統正在調度m個子任務中的Y個子任務，其中Y是一個離散隨機變量，其概率記為計算公式為令T^(k)為第m個子任務開始進入調度系統到該用戶服務請求的所有子任務都完成調度所需要的時間，令T_S^(m,j)為用戶服務請求在T^(m)-＝j，j＝0，1，…，N-m，條件下進入調度系統到所有m個子任務都完成調度所需要的時間，即根據Gamma分布及概率特性可得其概率密度函數為其中為卷積運算符；

步驟2：調度階段：子任務排隊等候調度系統的調度，調度系統按照某種調度算法將子任務調度到各個計算節點；

步驟3：執行階段：各個計算節點根據子任務的具體情況，按照一定的執行順序或者鏈路通信交換約束處理子任務，最終完成用戶的服務請求。

2.根據權利要求1所述的一種云計算服務系統的多階段可靠性建模分析方法，其特征在于：所述調度系統會按某種任務調度算法進行任務調度：子任務在節點上的處理分配方式可用子任務配置矩陣(W)來表示，對于W的元素Wik，若第i個子任務分配到第k個處理節點上，則W_ik＝1，否則W_ik＝0，令任務分配矩陣W的配置下子任務i的處理時間為即從計算節點j接受子任務i開始直至其完成子任務的時間，記τ_i,j為子任務i需要的處理時間，則有其中Wp_i為子任務i的工作量，PS_j為計算節點j的處理速度。