[发明专利]一种云计算服务系统的多阶段可靠性建模分析方法

权利要求书

1.一种云计算服务系统的多阶段可靠性建模分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：请求阶段：用户的服务请求首先到达CMS，被划分为多个子任务，如果此时调度系统的任务队列有足够的空间，即请求未被阻塞的情况下，CMS接收用户请求，在整个服务过程中，可能存在很多故障导致服务任务无法完成，主要包括有队列溢出、请求超时、数据源丢失、计算资源不可用、软件故障、数据库不可达、硬件故障和网络故障等，任务请求阶段的建模用户向CMS提交服务请求，分解为m个子任务，CMS中的调度系统，S个调度器，负责接受子任务，根据上文的假设可得该阶段为多服务的排队系统，从系统的角度来看，运行一段时间后必将到达一个稳定状态，即在任务队列中等待的子任务个数和在调度系统中正在被调度的子任务个数之和总是为k，被称为状态k，该稳定状态的稳态概率其中P_i^-到达的服务请求i发现系统中有i，i＝1，2，3…N个任务的概率为一般情况下当服务请求的到达服从泊松分布，可通过求解以下方程组求得其中P_i,j一步转移概率，若当前云计算系统的调度系统队列有足够长的空间容纳该用户服务请求的子任务，则所有的子任务进入队列，否则所有的子任务将被阻塞，从而导致整个用户服务请求失败，因此用户请求被CMS阻塞的概率为由此可得一个被分解为m个子任务的用户服务请求被阻塞的概率为m个子任务进入调度系统，若m≤S且有j，0≤j≤S-m，个子任务在等待队列中，则m个子任务能立刻被调度器处理，否则至少有一个必须等候，队列中有N^(m)-＝j，j＝0，1，…，N-m，个子任务时，记大小为m的用户服务请求的等待时间为T_W^(m,j)，即从所有m个子任务进入任务等待队列开始，到最后一个子任务开始调度所花费的时间，当m≤S且S-mj≤N-m，则最后一个子任务在开始调度前必须等待之前的j-(S-m)个子任务完成调度，因此T_W^(m,j)服从阶数为j-S+m参数为μ_rS的Gamma分布，当m个子任务完全进入调度系统，调度系统正在调度m个子任务中的Y个子任务，其中Y是一个离散随机变量，其概率记为计算公式为令T^(k)为第m个子任务开始进入调度系统到该用户服务请求的所有子任务都完成调度所需要的时间，令T_S^(m,j)为用户服务请求在T^(m)-＝j，j＝0，1，…，N-m，条件下进入调度系统到所有m个子任务都完成调度所需要的时间，即根据Gamma分布及概率特性可得其概率密度函数为其中为卷积运算符；

步骤2：调度阶段：子任务排队等候调度系统的调度，调度系统按照某种调度算法将子任务调度到各个计算节点；

步骤3：执行阶段：各个计算节点根据子任务的具体情况，按照一定的执行顺序或者链路通信交换约束处理子任务，最终完成用户的服务请求。

2.根据权利要求1所述的一种云计算服务系统的多阶段可靠性建模分析方法，其特征在于：所述调度系统会按某种任务调度算法进行任务调度：子任务在节点上的处理分配方式可用子任务配置矩阵(W)来表示，对于W的元素Wik，若第i个子任务分配到第k个处理节点上，则W_ik＝1，否则W_ik＝0，令任务分配矩阵W的配置下子任务i的处理时间为即从计算节点j接受子任务i开始直至其完成子任务的时间，记τ_i,j为子任务i需要的处理时间，则有其中Wp_i为子任务i的工作量，PS_j为计算节点j的处理速度。