[发明专利]一种面向基站任务的迁移方法和系统

说明书

本发明公开了本发明公开了一种面向基站任务的迁移方案，针对现有的迁移方案未充分考虑基站协议栈的运行特点和实时性需求，无法满足其迁移停机时间小于50ms的要求。针对该问题，提出基于按位异或的重复脏页面检测和多线程压缩技术，可以在不影响正常业务处理情况下，实现基站协议栈无缝迁移。实验结果表明，在多种业务负载测试场景下，本发明提出的迁移机制可以有效地减少基站协议栈迁移的总时间和停机时间，符合基站协议栈迁移要求。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种面向基站任务的迁移方法和系统。

背景技术

无线业务负载在时间和空间存在不均匀性，随着用户的移动，系统流量负载呈现随时间迁徙的“潮汐效应”。如图1所示，居民区和商务区24小时话务量可以看出，在工作时段(9-17点)，大量用户从居住地移动到办公区，商业写字楼等办公场所移动流量急剧增加；而在其余时段(20-23点)，用户从办公区移动到居住地，居民区的移动流量急剧增加，而商业区移动流量明显下降。移动网络固有的潮汐效应现象造成基站处理资源的极大浪费，处于空载或者零星负载的基站必须和高负载的基站消耗同样的功率，网络的平均负载远低于忙时负载。针对当前移动通信中的潮汐效应、资源利用率低等问题，新一代网络架构——集中式接入网是一种有效解决途径。集中式接入网通过采用虚拟化等技术将基站的处理资源进行水平池化，从而可以对物理集中的基站处理资源进行封装抽象，生成逻辑功能完整的虚拟基站，实现基站逻辑功能与物理实体的分离。虚拟基站间的资源可以动态共享和按需分配，打破了分布式网络架构中不同的基站间软硬件资源不能共享的瓶颈。例如，在移动通信业务繁忙时，1个服务器的处理资源全部被某基站使用；而当业务空闲的时候，该服务器的处理资源可以被多个基站使用。此时，就可以将其他服务器上运行的基站迁移到同一个服务器，从而关闭不使用的服务器，提高资源利用率，降低系统能耗。因此，虚拟基站迁移是集中式接入网架构中实现虚拟基站高效管理的核心技术之一。

基站协议栈作为虚拟基站的重要组成部分，本发明将以基站协议栈为例，研究虚拟基站的迁移机制。当前，业界首先实现了基站协议栈在通用处理平台上的集中式处理，方案是在底层协议硬件资源的基础上，增加资源虚拟化层，在其上通过创建多个虚拟机承载基站协议栈的运行，采用虚拟机动态迁移技术实现基站协议栈的迁移。在基于KVM(Kernel-based Virtual Machine，缩写为KVM)虚拟化的基础上，当前存在两种动态迁移机制：预拷贝算法(Pre-copy)和后拷贝算法(Post-copy)，首先简要介绍Pre-copy，其次介绍Post-copy：

Pre-copy算法。Pre-copy算法是由Clark等人提出并实现的动态迁移机制，其核心思想是在虚拟机迁移到目的端之前，先进行内存页面的迭代传输，其算法主要步骤：

第一步：首先将虚拟机的所有的内存页标记为脏页面并从源端传输到目的端，在传输过程中，虚拟机仍在源端不间断的运行；

第二步：然后开始迭代传输上一轮传输过程中被修改且至本轮还没被修改的内存页面，在每一轮迭代传输完成后，都需要判断是否满足停机条件(剩余内存脏页小于最大的脏页数据量，其中最大的脏页数据量由事先预设的停机时间与迁移实时带宽相乘所得)，如果不满足就继续进行迭代传输，否则进入停机拷贝阶段；

第三步：在这个阶段，虚拟机首先暂停在源端运行，并将剩余的内存脏页、CPU运行状态、IO状态复制到目的端，传输完成后，虚拟机就在目的端运行。

Post-copy算法。Post-copy迁移算法是由Hines等人针对Pre-copy收敛性问题而提出并实现的动态迁移机制。其算法的核心是将内存的同步推迟到虚拟机在目的端恢复运行之后。其算法主要步骤：首先暂停源端虚拟机运行，向目的端传输最小工作集(CPU、IO运行状态等)，然后在目的端立即恢复虚拟机的运行，由于前一阶段并没有同步内存数据，当虚拟机在目的端恢复运行后，通过按需取页的方式从源端同步内存页面。