系统虚拟化实现了在一台物理机上能够运行一个或多个虚拟机,作为提高IT效率的重要技术,广泛应用于学术界和工业界。但是,随着长时间的运行,虚拟化系统会难以避免地遭受软件老化,引起性能的下降甚至停机,并导致其上运行的应用服务最终违反服务等级协议(SLA),造成巨大的经济损失。因此,为了满足用户对应用服务质量的需求,如何提高虚拟化系统中应用服务的可用性,成为了服务提供商和用户共同关心的课题。然而,现有针对提高可用性的研究中,或者只采用的是在虚拟化系统中进行两层恢复,并没有考虑应用服务层的恢复,或者即使考虑了三层恢复也只是通过连续时间马尔科夫链构建模型,而这类模型在实际研究时具有一定的局限性。基于以上问题,本论文研究了一个具有三个层级(应用服务、虚拟机和虚拟机监视器)的虚拟化系统老化问题,并应用马尔科夫再生过程理论进行刻画分析。基于检查的恢复作为软件恢复的一种,可以减轻软件老化对虚拟化系统中应用服务可用性的影响,但其有效性取决于恢复策略,该策略定义了何时何地恢复,以及触发哪种恢复技术。本文主要研究了两种恢复策略对双机虚拟化系统中应用服务可用性的影响,并分析得出每种策略中最大可用性对应的近似最优检查时间。论文首先应用马尔科夫再生过程为含有两台物理机的虚拟化系统构建三层恢复策略分析模型,即恢复技术部署在应用服务,虚拟机和虚拟机监视器各个层级。其中,具体使用了应用服务重启、虚拟机重启、虚拟机监视器重启、虚拟机故障切换和虚拟机动态迁移等恢复技术来处理老化现象。之后,为了进一步验证三层恢复策略的有效性,又在两层恢复策略下为系统构建模型,即应用服务层不采取主动的恢复操作,仅对虚拟机和虚拟机监视器两层进行恢复。通过模型的实验分析,研究了应用服务可用性与系统参数之间的定量关系,并确定了近似的最优检查时间。实验结果表明,可用性大小随检查时间的变化趋势为先增后减,最优检查时间为使可用性达到最大的值。同时,与两层恢复策略相比,本文提出的三层软件恢复策略能产生更高的应用服务可用性和更低的损失率,不可用性和损失率分别减少了 63.04%和47.54%。这些分析结果对于服务提供商能够设计和提供特定SLA的系统以及评估现有功能具有非常重要的指导意义。