建立了云计算平台的可用性模型。我们分析了IAAS，PAAS和SAAS的可用性计算方法。最后，将云计算可用性参考模型应用于云服务的通用模型。
通过对云计算数据中心的分析，提高资源利用率和用户的QOS需求，总结了关键技术虚拟化技术，从服务器虚拟化三个方面进行了总结。网络虚拟化和存储虚拟化。可用性模型分析了IAAS，PAAS和SAAS的可用性计算方法。最后，通过实验验证了云计算可用性参考模型适用于云服务的通用模型。
1.一般说明
目前，数据中心的规模正在迅速发展。根据Netcraft服务器的数量，Akamai技术已达到105,000个单位，OVH已经达到100,000个单位，Google估计它大约有900,000个单位。快速发展的数据中心面临着主要问题，例如高用户需求，高功耗，高运营和维护成本以及缺乏安全性。因此，数据中心必须采用新技术来实现成本降低，资源利用和系统可靠性。
从一开始，云计算的概念就非常明确，即利用虚拟化技术将现有的分散资源整合到可扩展的动态资源中，并以硬件基础架构，运营平台的形式提供自动化服务，商业功能软件等用户可以使用网络以低价格，高质量的服务（QOS）和按需获得资源和服务。它具有按需服务，广泛的网络访问，资源的共享使用，弹性计算和测量服务的能力的特点。目前，云计算研究的关键点主要包括提高资源利用率，节约能源，降低运营成本，云计算安全等。
云计算的数据中心要求以统一的方式调度资源，使其在网络中可扩展，系统可靠并且操作和维护自动化。虚拟化技术抽象出底层硬件资源，对顶层应用程序是透明的。将分散的资源集成到可管理的虚拟动态资源中，从而实现按需资源管理并改善动态资源的使用。因此，虚拟化技术是推动数据中心发展的核心技术。
2.虚拟化技术。
数据中心硬件主要包括服务器，存储和网络。因此，虚拟化技术也分为三个部分，即服务器虚拟化技术，存储虚拟化技术和网络虚拟化技术。
2.1服务器虚拟化
服务器虚拟化的目标是提高服务器资源的利用率，实现数据中心绿色能源的保护。从技术实现来看，它可以大致分为OS，Hosted和Bare-Metal。操作系统的虚拟化是模拟在操作系统中运行的VE容器（虚拟环境）。所有虚拟机共享内核空间，具有最佳性能并消耗较少资源。缺点是操作系统具有很强的相关性，例如基本操作。系统是Windows，虚拟机系统只能是Windows。代表产品包括Parallels的Virtuozzo的（商品）和OpenVZ的（开源项目）。
主机虚拟化技术引入了虚拟机管理层。虚拟机监视器（VMM）构建基本的虚拟硬件平台，实现虚拟化系统的独立性。
在托管虚拟化中，VMM需要管理所有资源的调度，使虚拟化性能较低，主要是为个人用户和测试。代表性产品是VMware Workstation，Microsoft Virtual PC，Virtual Server，Oracle Virtual Box等。
完全虚拟化技术使用VMM而不是操作系统来直接管理硬件资源。该硬件资源管理模式的性能介于主机的虚拟化和操作系统的虚拟化之间。完整虚拟化技术的代表产品是VMware Vsphere。 ESXi的产品系列，该系列产品的Microsoft Hyper-V微软产品和Citrix XenServer的Citrix系列以往技术的虚拟化相对成熟，在很多环境中产生的使用金融，证券，互联网等行业。
2.2网络虚拟化
网络虚拟化使用资源的逻辑网络自身的虚拟网络在逻辑上分开，以满足网络技术的发展，可以分开多个承租人的权利，自由地控制网络流量的逻辑网络隔离的方向。由于4096对的逻辑网络的限制，虚拟局域网（VLAN）它们很难满足大型第2对网络的大量虚拟机的组成的网络要求。
在虚拟化产品中，VMware等虚拟化提供商提出了Vswitch的概念，通过软件交换机解决同一物理服务器内VM Layer 2网络的相互访问，并通过VM Layer 2相互访问物理服务器的数据转发到传统的访问层。交换机进入该过程。
然而，Vswitch的实现带来了两个问题：首先，对于VSwitch的管理，Vswitch在服务器上实现，这模糊了网络管理和服务器管理之间的界限。其次，Vswitch的性能归功于同一物理机器的VM。层流量仍由服务器CPU处理，不符合虚拟化要求以提高资源利用率。为了解决虚拟交换机管理问题，思科首次提出了Nexus1000V技术的架构。通过实施Nexcus 1000V软件，配置虚拟化管理层，管理Vswtich作为管理物理交换机和扩展传统的vSwitch功能，但这款产品既解决了网络管理和服务器的界限问题，它也有一些服务器性能。影响
要解决性能问题，提出的802.1Qbg EVB（边缘虚拟桥接）和802.1Qbh BPE（桥端口扩展）标准组织IEEE（电气和电子工程师协会）。目前，思科采用FEX + VN-Link（包括vNIC）。 VETH（端口配置文件）技术实现了标准的802.1Qbh系统。
2.3存储虚拟化
存储虚拟化被定义为最高抽象和计算资源，网络和内部存储系统的应用系统的隔离，以实现独立的存储资源在逻辑上统一的数据管理，应用程序和网络。
在虚拟环境中，提供用于虚拟平台的虚拟存储设备主要包括以下四种方法：基于网络存储协议，包括并行文件系统，NFS和OCFS2 1）。这种方法需要高度可靠的网络支持，缺点是稳定性和性能低。 2）物理硬盘（包括分区），包括SAN磁盘，iSCSI磁盘等。该方法的缺点是存储空间的容量不易调整。 3）根据虚拟磁盘的映像文件，常见的映像文件格式为vmdk，vhd，img等格式。这种方法的优点是可以通过配置文件灵活配置映像文件的属性。 4）根据逻辑卷方法，可以动态增加或减少容量，支持快照，频带创建和并行IO性能。目前，逻辑卷的管理工具主要是基于Linux内核，LVM，HPLVM，挣值管理系统，管理工具，如VxVM逻辑卷。
3.云计算可用性的参考模型。
根据云计算的伯克利模型的定义，它可以分为基础设施平台IAAS（基础设施即服务），PAAS平台服务（平台即服务），SaaS（软件即服务）商业软件三层结构[6]，IAAS侧重于网络架构和虚拟化技术，并提供基础设施服务。 PAAS主要用于开发应用程序并提供开发平台服务。 SAAS为软件产品提供最终用户服务。据Gartner称，公共云的市场份额将在2013年增加18％，达到US $ 131十亿。在IaaS中，增长率为47.3％，市场占有率为US $ 9十亿。随着越来越多的公司改变他们的基础设施，应用和服务的数据迁移平台，云计算已经增加了对品质的服务提供商的云服务的QoS（服务质量）的需求。3.1云计算的可用性模型
如图1所示的模型的云计算（CCM）的模型被分为三个部分：基础设施层（IL），层云服务（SL）和层用户。 （用户层，UL），可以表示为CCM={IL，SL，UL}。
IL={计算，存储，网络}
服务层（SL）由一组资源HAI（RS），一组资源PAAS和一组资源SAAS的，这可以如下表示的：SL={医院感染RS，RS PAAS，SAAS RS}
定义1：AU（可用性单元）：两层之间提供的服务中的最小服务单元，它是云计算服务的最小单元。同一层中的多个AU彼此独立，不会相互影响。
定义2：在同一层设置可用性（AS），结合几个非盟提供同样的服务，作为服务负载均衡（LBS）和高可用性（HA）。
图1云计算可用性模型
定义3：实施的可用性：实施后服务的可靠性，与AU和AS的多级服务服务有关。例如，SAAS服务使用第三方PAAS和IAAS来提供服务。
定义4：UA云计算服务的最小单位，假设其独立可靠性是常数λ。
根据定义2，当所有AU都出现故障时，AS失败，因此AS的实现可靠性可表示为：
根据图1，SAAS服务由两个PAAS共同提供。为了提高PAAS的可靠性，每个PAAS由两个IAAS共同参加。根据公式（4），不难得出以下结论：
通过对云计算可用性模型的分析，有必要提高云计算用户的资源利用率和QOS，采用虚拟化技术提高云计算的可靠性和利用率。 UA并根据资源需求使用。
4.实验分析和总结。
为了验证云计算的参考模型的可用性3个刀片服务器思科UCS B200两个开关网络Cicso6248，存储EMC NAS48，软件的服务器虚拟化的VMware vSphere 5.1管理软件的VMware vCenter管理软件中心数据Vmware Vcloud Director。构建了IAAS平台的两个功能集，并模拟了应用服务。功能与HA，DRS（分布式资源调度）和VMotion vSphere中5.1组合，基于所述参考模型得出以下结论，以确保可用性数据中心云计算萃取。在电力，制冷等外部因素的条件下，整个系统的服务恢复时间全年不超过10小时，可满足用户系统可用性99.9％ 。本文分析数据中心云计算的要求，以提高资源利用率，并总结虚拟化技术的数据中心，从服务器虚拟化，网络虚拟化和存储虚拟化，并建立云计算服务可用性的可用性模型。计算IAAS，PAAS和SAAS的可用性的方法进行了分析。最后，参考模型的可用性云计算模型被施加到公共云服务。
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