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第1部分 基本概念篇3

第1章 云计算3

1.1云的基本特征3

1.1.1按需自服务4

1.1.2广泛的网络访问4

1.1.3资源共享4

1.1.4快速弹性5

1.1.5服务可度量5

1.2共有的云特征6

1.3云计算到底是什么6

1.3.1什么是数据中心7

1.3.2云计算和传统数据中心有何不同8

1.4服务模式8

1.5云部署模式9

1.6云计算中的角色10

1.7云计算的优势12

1.8云计算的风险12

第2章 虚拟化13

2.1背景13

2.2什么是虚拟化14

2.2.1管理程序的类型14

2.2.2虚拟和仿真15

2.3服务器虚拟化15

2.3.1完全虚拟化16

2.3.2部分虚拟化17

2.3.3操作系统虚拟化17

2.3.4讨论17

2.4虚拟机的生命周期18

2.4.1虚拟机快照20

2.4.2克隆虚拟机20

2.4.3高可用性机制21

2.5虚拟化的可靠性和可用性风险21

第3章 服务可靠性和服务可用性22

3.1错误和失效22

3.2八成分框架24

3.3服务可用性26

3.3.1服务可用性指标26

3.3.2 MTBF和MTTR27

3.3.3服务和网元影响中断28

3.3.4局部中断29

3.3.5可用性等级30

3.3.6中断归因31

3.3.7计划内宕机时间32

3.4服务可靠性33

3.4.1服务可靠性指标33

3.4.2缺陷事务34

3.5服务时延35

3.6冗余和高可用性38

3.6.1冗余39

3.6.2高可用性41

3.7高可用性和灾难恢复43

3.8流媒体服务45

3.8.1控制和数据平面45

3.8.2服务质量指标45

3.8.3等时性数据46

3.8.4时延期望47

3.8.5流媒体质量损伤47

3.9云计算的可靠性和可用性风险48

第2部分 分析篇51

第4章 云计算的可靠性和可用性分析51

4.1服务可靠性和可用性的期望51

4.2云基本特征的风险52

4.2.1按需自助服务52

4.2.2宽带网络接入52

4.2.3资源池52

4.2.4快速弹性53

4.2.5测量服务54

4.3常见云特征的影响55

4.3.1虚拟化55

4.3.2地理分布55

4.3.3弹性计算55

4.3.4高级安全性55

4.3.5大规模56

4.3.6同质化56

4.4服务模式的风险56

4.4.1传统的责任归因56

4.4.2云应用的责任归因57

4.5 IT服务管理和可用性的风险58

4.5.1 ITIL概述58

4.5.2服务策略59

4.5.3服务设计59

4.5.4服务转移60

4.5.5服务运营61

4.5.6持续服务改进61

4.5.7 IT服务管理概述62

4.5.8服务编排的风险62

4.5.9 IT服务管理风险63

4.6过程区域中断的风险63

4.7故障检测的注意事项65

4.7.1硬件故障67

4.7.2编程错误67

4.7.3数据的不一致性和错误67

4.7.4 冗余错误67

4.7.5系统电源故障67

4.7.6网络错误67

4.7.7应用协议错误68

4.8部署模型的风险68

4.9 IaaS数据中心的期望值68

第5章 虚拟化的可靠性分析70

5.1可靠性分析技术70

5.1.1可靠性框图70

5.1.2单点故障分析71

5.1.3故障模式影响分析（FMEA）71

5.2虚拟化技术的可靠性分析73

5.2.1全虚拟化分析73

5.2.2虚拟操作系统分析74

5.2.3半虚拟化分析74

5.2.4 VM共存分析75

5.2.5讨论77

5.3软件故障率分析77

5.3.1虚拟化和软件故障率77

5.3.2虚拟机管理程序故障率78

5.3.3虚拟化和云的其他软件风险78

5.4恢复模型78

5.4.1传统的恢复选项78

5.4.2虚拟化恢复选项79

5.4.3讨论82

5.5应用架构策略83

5.5.1按需单用户模式83

5.5.2单用户守护进程模式84

5.5.3多用户服务器模式84

5.5.4服务器整合模式84

5.6虚拟化恢复方式的可用性建模85

5.6.1虚拟化单工架构的可用性85

5.6.2虚拟化冗余架构的可用性86

5.6.3关键故障率86

5.6.4故障覆盖率87

5.6.5故障检测延迟87

5.6.6切换延迟87

5.6.7切换成功率87

5.6.8建模与“快速故障”88

5.6.9本地和虚拟化部署的比较88

第6章 硬件可靠性、虚拟化和服务可用性89

6.1对硬件故障停机时间的期望89

6.2硬件故障89

6.3硬件故障率91

6.4硬件故障检测92

6.5硬件故障遏制93

6.6硬件故障的缓解93

6.7通过虚拟化缓解硬件故障95

6.7.1虚拟CPU95

6.7.2虚拟内存96

6.7.3虚拟存储96

6.8虚拟化网络97

6.8.1虚拟网络接口卡97

6.8.2虚拟局域网98

6.8.3虚拟IP地址99

6.8.4虚拟专用网络99

6.9虚拟硬件的MTTR99

6.10讨论100

第7章 容量和弹性101

7.1系统负载基础知识101

7.1.1特别事件的考虑102

7.1.2 Slashdot效应103

7.2过载、服务的可靠性和可用性103

7.3传统的容量规划104

7.4云和容量105

7.4.1标称的云存储模型106

7.4.2弹性的期望108

7.5管理联机容量110

7.6容量相关的服务风险112

7.6.1弹性和弹性故障112

7.6.2部分容量故障114

7.6.3服务延迟风险115

7.6.4容量损伤和服务可靠性117

7.7容量管理风险117

7.7.1脆弱的应用架构118

7.7.2故障或监测数据不足118

7.7.3错误的容量决策119

7.7.4不可靠的容量扩张119

7.7.5不可靠的容量缩减119

7.7.6转换速度不足119

7.7.7缓慢的容量管理决策120

7.7.8资源库存耗竭120

7.7.9云跳转失败120

7.7.10政策限制120

7.8安全性和服务可用性121

7.8.1服务可用性的安全风险121

7.8.2拒绝服务攻击122

7.8.3 DoS攻击的防御123

7.8.4量化安全攻击对服务可用性的影响123

7.8.5建议124

7.9弹性扩张和收缩的架构124

第8章 服务编排分析126

8.1服务编排定义126

8.2基于策略的管理127

8.2.1 SLR的作用128

8.2.2服务可靠性和可用性的测量128

8.3云管理129

8.3.1云管理中快速弹性的作用129

8.3.2云管理中云突发的作用129

8.4服务编排在风险缓解中的作用130

8.4.1延迟130

8.4.2可靠性130

8.4.3监督管理131

8.4.4安全131

8.5小结132

第9章 地理分布、地理冗余和灾难恢复133

9.1地理分布VS地理冗余133

9.2传统的灾难恢复134

9.3虚拟化和灾难恢复135

9.4云计算和灾难恢复136

9.5地理冗余恢复模型137

9.6云和传统地理冗余的附加益处138

9.6.1减少预期的宕机时间138

9.6.2缓解灾难性的网络元件故障138

9.6.3减少未发现的和双工元件故障139

9.7讨论139

第3部分 建议篇143

第10章 应用、解决方案和责任认定143

10.1应用配置场景143

10.2应用的部署方案144

10.3系统宕机时间预期145

10.3.1传统的系统宕机时间预期145

10.3.2虚拟化应用宕机时间预期146

10.3.3 IaaS的硬件宕机时间预期147

10.3.4云应用的宕机时间预算149

10.3.5总结151

10.4最终的端到端解决方案的注意事项151

10.4.1什么是端到端解决方案152

10.4.2云消费者的特定架构153

10.4.3数据中心冗余154

10.5服务不佳的原因155

10.6解决方案服务的测量157

10.7管理可靠性和云计算服务160

第11章 构建可靠系统的建议161

11.1虚拟化和云计算的架构161

11.1.1软件映射到VM161

11.1.2服务负载分配162

11.1.3数据管理162

11.1.4软件冗余和高可用性机制163

11.1.5快速弹性165

11.1.6过载控制165

11.1.7共享165

11.1.8多租户166

11.1.9同步应用166

11.2灾难恢复167

11.3 IT服务管理的注意事项167

11.3.1软件升级和打补丁167

11.3.2服务迁移活动的影响分析168

11.3.3通过VM迁移缓解服务迁移活动的影响168

11.3.4服务迁移活动的测试170

11.3.5流程错误最小化170

11.3.6服务编排的注意事项172

11.4许多分布式云VS少量巨型云172

11.5硬件归因宕机时间最小化173

11.6架构优化178

11.6.1可靠性和可用性标准178

11.6.2可访问性优化179

11.6.3高可用性、持续性、可靠性和质量优化181

11.6.4灾难恢复优化181

11.6.5操作注意事项181

11.6.6案例分析182

11.6.7理论最优的应用架构186

第12章 虚拟化应用的可靠性设计188

12.1可靠性设计188

12.2调整DfR以适应虚拟化应用189

12.2.1硬件独立性应用场景189

12.2.2服务器整合应用场景190

12.2.3多租户应用场景191

12.2.4虚拟化设备应用方案191

12.2.5云部署应用场景191

12.3可靠性要求191

12.3.1通用可用性要求192

12.3.2服务的可靠性和延迟要求192

12.3.3过载要求193

12.3.4在线容量增长和收缩194

12.3.5（虚拟化）实时迁移要求195

12.3.6系统转变活动的要求196

12.3.7地理冗余和服务持续性要求196

12.4可靠性定性分析197

12.4.1虚拟化应用的SPOF分析197

12.4.2虚拟化应用的故障模式影响分析198

12.4.3容量的增长和收缩分析198

12.5可靠性定量预算与建模199

12.5.1可用性（宕机时间）建模199

12.5.2整体宕机时间预算及目标200

12.5.3管理维护预算分配200

12.6健壮性测试200

12.6.1基准健壮性测试201

12.6.2高级主题：虚拟化能更好地测试健壮性204

12.7稳定性测试205

12.8实际性能分析206

12.9可靠性路线图207

12.10硬件可靠性208

第13章 云计算解决方案的可靠性设计209

13.1解决方案的可靠性设计209

13.2解决方案范围和期望210

13.3可靠性需求212

13.3.1解决方案的可用性需求212

13.3.2解决方案的可靠性需求212

13.3.3灾难恢复需求213

13.3.4弹性需求214

13.3.5明确的配置参数214

13.4解决方案建模与分析215

13.4.1云数据中心部署的可靠性框图215

13.4.2解决方案故障模式的影响分析215

13.4.3解决方案服务转变活动的影响分析216

13.4.4云数据中心的服务可用性（MP 2）分析216

13.4.5聚合服务可用性（MP3）建模216

13.4.6恢复点目标分析219

13.5组件可靠性检查219

13.6解决方案的测试和验证219

13.6.1健壮性测试220

13.6.2服务的可靠性测试220

13.6.3地理冗余测试220

13.6.4弹性与调度测试221

13.6.5稳定性测试221

13.6.6在用服务测试221

13.7实际性能的跟踪和分析222

13.7.1云服务的测量223

13.7.2解决方案的可靠性路线图224

13.8解决方案可靠性的其他主题225

13.8.1服务等级协议225

13.8.2云服务提供商的选择226

13.8.3书面的可靠性计划226

第14章 总结228

14.1服务可靠性和服务可用性229

14.2故障问责和云计算230

14.3服务宕机时间因素232

14.4服务可用性测量点234

14.5云容量和弹性的考虑235

14.6最大化服务可用性236

14.6.1降低产品归因的宕机时间236

14.6.2降低数据中心归因的宕机时间236

14.6.3降低IT服务管理的宕机时间236

14.6.4降低灾难恢复的宕机时间237

14.6.5优化云服务可用性237

14.7可靠性努力238

14.8结束语239

缩略语240

参考文献244