可靠性作为评价服务质量的重要内在属性，能够从用户的角度反映服务系统持续提供可靠服务的能力。云计算以“一切皆为服务”的思想和形式向用户提供虚拟化的应用计算资源，基于面向服务体系结构的服务模式，使得软件的整体设计框架从传统的“软件=程序+数据+文档”模式转变成为“软件=服务(集)+工作流(即应用模型)+数据”，软件开发方法已经由传统的面向产品转变成面向服务，软件的运行环境由封闭、静态、可控逐步转变为开放、动态、多变。不同应用领域服务软件的规模、复杂度、难度、动态性和新颖性给可靠性的发展带来了极大的冲击与挑战，当前，可靠性已成为云服务领域亟待突破的重要问题，其重要性与紧迫性已不容忽视。如何利用现有的云服务构建高可靠、高可用的应用服务，保障服务沿着预期的轨迹、朝着预期的目标稳定运行；如何客观、科学地设计可靠的云服务及动态、高效地评估云服务的可靠性，是可靠性工程和云计算面临的具有挑战性的课题。在云服务计算模式下，服务的超大规模性、高复杂性、失效类型多样性、虚拟化管理和资源动态变化等特性，使得传统的可靠性保证技术难以适应云服务的新特点和新需求，本文针对云服务可靠性保障研究中存在的问题，在深入分析传统可靠性评估模型的基础上，系统研究了云服务可靠性评估的体系架构、应用模型、方法技术、保证机制和具体实现的关键技术。论文的主要工作具体分为四个方面：(1)综合分析了云服务技术的特点和可靠性评估的相关理论及研究现状，归纳总结了可靠性评估的模型和方法，指出了当前存在的主要问题，提出了云服务可靠性定量评估建模的理论和方法。(2)针对当前可靠性评估模型解决动态、复杂、多变的云服务环境下支持可靠云服务协同应用中存在的不足，提出了基于层次变权的云服务可靠性评估模型(REMCSVW)。根据云服务IaaS层、PaaS层和SaaS层应用的特点，确立了可靠性评估的分层指标体系，构建了可靠性模型的层次分析结构，提出了云服务的可靠性体系框架；借鉴AHP层次变权的思想，分析了层次云服务的失效关联关系，给出了利用三角模糊数的相关原理量化可靠性权重值的方法，基于互补判断矩阵给出了权重值的排序求解公式；结合云服务系统中各层次云服务的实时在线监测可靠性数据，给出了层次云服务可靠性评估计算公式。(3)针对基于BPEL业务流程组合服务的可靠性需求，提出了一种二维多层次的云服务组合可靠性评估方法(TDMLREMCSC)。基于云服务业务流程管理的特点，给出了基于BPEL流程的云服务组合实现框架；基于随机Petri网的理论和建模方法，探讨了BPEL流程活动向组合云服务流程网模型(CCSPNet)转换的细粒度建模方法；基于SOA架构的思想和动态多变的用户需求，设计了二维多层次的云服务组合可靠性动态评估框架，提出了基于马尔科夫过程的可靠性分析方法和基于等值约简的可靠性动态评估方法。(4)针对云服务的冗余特性和可靠性保障的需求，探讨了提高云服务可靠性的有效途径，提出了基于信任冗余的云服务可靠性优化方法(ROMCSTR)。在综合分析服务容错算法的基础上，基于云服务的应用体系架构，提出了信任冗余的云服务可靠性增强框架；基于选举协议的云服务轮询检测机制，设计了信任感知的容错服务选择(TAFTSS)算法，给出了最小容错服务个数的求解方法；基于服务组合运行时的容错处理框架，提出了保证服务响应时间的基于失效规则的云服务调用策略(CSIPFR)。