[发明专利]考虑共因故障的云计算系统可靠性建模方法

权利要求书

1.一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γ₁,γ₂,...,γ_xi，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；

所述的步骤五中，设云计算系统中有不小于g个虚拟机正常工作时认为云计算系统可靠，则云计算系统的可靠度其中A_k为判别变量，P_k为n类服务器的第k种状态组合的存在概率。

2.根据权利要求1所述的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，所述的步骤二中，计算第i类单台服务器简化后的状态组合的存在概率如下：

(1)状态1：单台服务器中虚拟机状态全为0，此时全部虚拟机都不发生故障，且服务器不故障；单个状态1的存在概率其中P_s,i为服务器独立故障的概率，P_v,i为虚拟机独立故障的概率，t为云计算系统的工作时间；状态1的重复倍数为1，因此所有状态1的存在概率P_sc,1＝P_c,1；

(2)状态2：单台服务器中虚拟机状态为全1，此时存在两种可能性：一是由服务器故障引发的虚拟机共因故障，二是全部虚拟机自身故障；

单个状态2的存在概率状态2的重复倍数为1，因此所有状态2的存在概率P_sc,2＝P_c,2；

(3)当单台服务器中虚拟机状态有0有1时，此时虚拟机有正常和故障两种，且服务器正常；设状态中1的数目为q，对应状态编号为2+q，其中1≤q＜p_i；

单个状态(2+q)的存在概率状态(2+q)的重复倍数为因此所有状态(2+q)的存在概率为

3.根据权利要求1所述的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，所述的步骤三中，对第i类服务器的m_i台服务器的状态组合进行如下化简，记状态组合的序号为j：

(1)当m_i台服务器状态种类为1时，化简后状态数目为x_i，重复倍数Q_β,j＝1,1≤j≤x_i；重复倍数Q_β,j定义为第j种同类服务器状态组合在该类服务器中，以相同状态组合出现在不同服务器上的状态个数；

(2)当m_i台服务器状态种类为2时，设两种状态的数量分别为ξ_j,1,(m_i-ξ_j,1)，化简后状态数目为重复倍数其中1≤ξ_j,1≤m_i-1，

(3)当m_i台服务器状态种类为3时，设3种状态数分别为化简后状态数目为重复倍数对任意ξ_j,h，h＝1,2，有：1≤ξ_j,h≤m_i-2；

(4)当m_i台服务器状态种类为r时，4≤r≤min(x_i,m_i)，设r种状态数分别为化简后状态数目为重复倍数对任意ξ_j,h，h＝1,2,...,r-1，1≤ξ_j,h≤m_i-r；当r＝4时，

当r＞4时，