[发明专利]考虑共因和虚拟机故障迁移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云计算共因故障和虚拟机故障迁移的可靠性建模方法，属于网络可靠性技术领域。本方法包括：建立云计算系统并进行资源分配；对云计算系统进行状态空间划分，并计算各状态存在概率；确定云计算系统可靠性建模方式；正常工作的虚拟机数量满足需求的概率计算；分状态计算各状态的迁移失败概率；计算给定需求下考虑共因和虚拟机故障迁移的云计算系统可靠度。本发明方法考虑了云计算系统中由服务器故障引起的多个虚拟机共因故障和虚拟机迁移的容错策略，基于状态空间模型，解决了其他模型对这种共因故障和虚拟机故障迁移考虑不周的问题；并对状态空间进行化简，提高了建模效率。

主权项

1.一种考虑共因和虚拟机故障迁移的云计算系统可靠性建模方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤一：建立云计算系统，使用以负载均衡为目标的云计算资源分配策略；设云计算系统中包含n类服务器，第i类服务器的个数为mi个且每个服务器含有pi个核，每个核对应一个虚拟机；其中，第i类服务器故障服从失效率为λS(i)的指数分布，服务器之间故障独立，第i类服务器下虚拟机的故障服从失效率为λV(i)的指数分布，n、mi、pi均为正整数，i＝1,2,…,n；设完成任务需要z个虚拟机，并以负载均衡为目标分配资源；步骤二：对云计算系统进行状态空间划分，并计算各状态存在概率；虚拟机的故障和正常两种状态，分别用1和0表示；设P_α(i,q)表示第i类单台服务器第q种状态的存在概率，单台服务器状态划分为三类：单台服务器中虚拟机全部不可用、单台服务器中虚拟机全部可用、单台服务器中有j个可用虚拟机，1≤j≤p_i‑1；第i类服务器的状态由mi台服务器的状态组合而成，设第i类服务器在第l种状态组合对应的存在概率为Pi,l；在分别得到n类服务器的状态组合及其存在概率后，枚举整个云计算系统的状态，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存在概率；设云计算系统状态k的存在概率为P(k)，简写形式为Pk；步骤三：确定云计算系统可靠性建模方式；云计算系统在给定工作时间内可靠需要满足两个条件：(1)正常工作的虚拟机数目不小于z；(2)执行工作的虚拟机若出现故障，能成功迁移；云计算系统可靠度R＝Pr{正常工作的虚拟机数量满足需求}‑Pr{正常虚拟机数量满足需求但需要迁移且无法迁移成功}；Pr表示概率计算；步骤四：确定正常工作的虚拟机数量满足需求的概率RCCF；其中，A_k为判别变量，步骤五：计算云计算系统中正常虚拟机数目大于等于z、需要迁移且迁移失败的概率；对于正常虚拟机数目大于等于z的状态，设状态k中需要迁移的虚拟机数目为X_k，供迁移的位置数为Y_k；X_k的取值范围为则通过迁移不能满足使用要求的概率其中，f为虚拟机迁移成功概率；步骤六：计算给定需求下考虑共因和虚拟机故障迁移的云计算系统可靠度R；其中，M为云计算系统对应的状态空间模型中正常工作的虚拟机数目满足要求，但分配到任务的虚拟机存在故障而需要迁移的状态数目；