一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法和系统，生成虚拟机磁盘和内存快照的虚拟机覆盖文件，传输所述虚拟机覆盖文件，与边缘云端保存的基本虚拟机镜像文件合成，生成启动虚拟机，同时通过删除虚拟机覆盖文件中的冗余重复数据，消除应用层与虚拟机底层的语义差异以及并行传输合成的方式，进一步减少虚拟机覆盖文件的大小并提高迁移效率，显著减少网络负荷，实现了无线自组网中低延时，高可靠的迁移。高可靠的迁移。高可靠的迁移。

【技术实现步骤摘要】
一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法和系统


[0001]本专利技术涉及云计算领域，具体涉及一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法和系统。

技术介绍

[0002]云计算是一种将可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和管理，并提供网络访问的模式，为用户提供低延时的云计算服务是云计算发展的一个重要方向。边缘云，是基于云计算技术，为网络边缘节节点提供云计算能力的一种技术。它是构筑在边缘基础设施之上的云计算平台，形成边缘位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台，并与中心云和物联网终端形成“云边端三体协同
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的端到端的技术架构，将网络转发、存储、计算，智能化数据分析等工作放在边缘处理，并提供全网调度、算力分发等云服务。
[0003]由于边缘云平台部署在网络边缘，支撑平台运行的计算、存储和网络的信息基础设施的性能和可靠性远比传统数据中心差，如果某个边缘云平台发生故障或网络异常中断时，系统需要快速迁移到新的平台以保证服务的持续运行，因此边缘云平台必须具备灵活的快速迁移能力。
[0004]本专利技术涉及的是基于虚拟机（VM）或容器的边缘云架构，在这种架构下要实现云计算应用迁移和切换，需要在边缘云端简单快速的以比特级精度重建客户端镜像。传统数据中心云计算平台基于数据中心内部和数据中心之间的高速光纤网络，可以采用热备份和热迁移技术，不同主机间虚拟机镜像或容器的迁移通常采用在线实时备份，并通过高速光纤网络实时传输，从而提供可靠，低延时的云计算服务，如美国的亚马逊，国内的阿里云和华为云等。另一方面，5G移动通信中的移动边缘计算技术（MEC）通过在移动基站侧部署边缘云平台，属于另一类边缘云技术。这种情况下，基站本身不移动，边缘云平台之间的连接依然基于基站间的固定有线连接。
[0005]在一些情况下，带宽受限（通常小于100Mbps）的无线自组织网络环境中的设备终端也需要可靠、低延时云计算服务，例如应急处理、突发事件处理、军事行动等场景。在这种无线自组织网络中，边缘云平台之间是移动的，并且通过带宽受限的无线网络连接，连接并不稳定，给虚拟机镜像文件的传输带来了极大困难，因为通常情况下，比较精简的Linux客户机虚拟机镜像文件为400MB左右，而到基于Windows操作系统的镜像文件通常都大于2GB，这样的虚拟机镜像文件无法在无线环境中直接进行迁移；在无线自组织网络中运行的边缘云平台，又无法像传统云端那样保存大量自定义虚拟机镜像（快照）；另一方面移动应用复杂多变，用户虚拟机状态的是时变的，静态方式不能保证服务。综上，现有的数据中心的云计算平台迁移技术，或5G的MEC技术，都没有考虑数据中心之间本身也是移动场景，其采用的数据处理技术一般不考虑高压缩率和网络的可靠性影响，因而难以适应连接不稳定，带宽受限的无线自组网络应用，更无法提供优质低延时的云服务。因此本专利技术旨在解决在带宽受限、连接不稳定下的无线自组织网络环境中实现快速边缘云迁移的问题。
[0006]目前无线自组织网络中的边缘云计算技术的专利较少，可以查到少量涉及本专利技术某一部分技术的相关专利，但应用的技术与本专利技术有明显差异，解决的也不是一类问题。例如，一些云计算平台的压缩和编码专利如下：
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一种面向内存冗余的虚拟机迁移装置及其方法。【申请号】201010603168.3
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一种基于多云统管系统的Linux虚拟机跨云迁移的方法。【申请号】201811494680.1
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一种虚拟机磁盘在线迁移去冗余方法【申请号】202010397985.1。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术提供了一种边缘云迁移方法和系统，基于动态合成虚拟机的方式，能够显著提高传输效率，能够实现在无线自组织网络环境中快速在边缘云端创建终端设备的虚拟机镜像。
[0008]本专利技术公开如下技术方案：一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，包括，生成并传输虚拟机覆盖文件，所述虚拟机覆盖文件与预存的基本虚拟机镜像文件合成，生成启动虚拟机。所述虚拟机覆盖文件由终端设备传输到边缘云端。所述终端设备可只保存一个所述虚拟机覆盖文件，也可以保存多个所述虚拟机覆盖文件，通过与云端协商选择最适合的一个进行传输。
[0009]可选的，所述虚拟机覆盖文件保存在云端，根据所述终端设备发出的请求，所述虚拟机覆盖文件传输至边缘云端。
[0010]当需要时，生成所述启动虚拟机的变化数据，所述变化数据被发送回所述终端设备并合并到所述虚拟机覆盖文件中，用于后续的迁移对话。
[0011]在生成虚拟机覆盖文件时，识别并删除所述虚拟机覆盖文件的冗余重复数据。具体方法包括：识别在创建启动虚拟机的过程中发生修改的磁盘和内存数据块，查找其中独特的数据块并将其与所述基本虚拟机中相应的数据块进行比较得到增量块。所述数据块粒度设置为4KB。
[0012]在生成虚拟机覆盖文件过程中，识别并消除应用层的与虚拟机底层的语义差异对所述虚拟机覆盖文件大小的影响，具体方法为识别磁盘和内存的状态修改是否需要保留，并丢弃对所述用户终端没有实际作用的状态。
[0013]所述识别磁盘列新的状态修改是否需要保留的实现方法为：通过客户操作系统向主机传送磁盘块信息，或采用扫描虚拟磁盘上文件系统内容的方式搜集此类操作系统级别的信息，将来自所述终端设备操作系统的可用磁盘块信息通知所述主机，具体通过解释所述终端设备操作系统维护的内存布局数据结构获得可用内存页面的列表实现。
[0014]虚拟机覆盖文件采用流水线传输方式，即将所述虚拟机覆盖文件进行分段，每一个段独立依次进行传输、解压缩、与基本虚拟机合成的综合操作，每一个段的传输、解压缩、与基本虚拟机合成的综合操作与下一个段的传输、解压缩、与基本虚拟机合成的综合操作是错位并行进行的；一个段传输完成后立即开始解压缩，同时所述虚拟机覆盖文件下一个段进行传输；每一个段均完成传输、解压缩、与基本虚拟机合成的综合操作后，完成启动虚拟机的生成。
[0015]一种无线自组织网络环境中边缘云迁移系统，包括终端设备、边缘云端以及云端，
其特征在于，终端设备具有虚拟机覆盖文件生成模块，根据基本虚拟机镜像和启动虚拟机镜像之间的压缩二进制数据的差异生成虚拟机覆盖文件，虚拟机覆盖文件无线传输至边缘云端；边缘云端具有虚拟机合成模块，利用预存的基本虚拟机和接收到的所述虚拟机覆盖文件创建启动虚拟机。
[0016]所述终端设备具有冗余重复数据删除模块，识别在创建启动虚拟机的过程中发生修改的磁盘和内存数据块，查找其中独特的数据块并将其与所述基本虚拟机中相应的数据块进行比较得到增量块；所述终端设备具有语义差异消除模块，识别磁盘和内存的状态修改是否需要保留，并丢弃对用户终端没有实际作用的状态。
[0017]具有并行传输合成模块，将所述虚拟机覆盖文件进行分段，每一个段独立依次进行传输、解压缩、与基本虚拟机合成，一个段传输完成后立即开始解压缩，同时所述虚拟机覆盖文件下一个段进行传输，每一个段的传输、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法和系统，其特征在于，生成虚拟机磁盘和内存快照的虚拟机覆盖文件，传输所述虚拟机覆盖文件，与边缘云端保存的基本虚拟机镜像文件合成，生成启动虚拟机。2.根据权利要求1所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述虚拟机覆盖文件由终端设备传输到边缘云端。3.根据权利要求2所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述终端设备保存多个所述虚拟机覆盖文件，通过与云端协商选择最适合的一个虚拟机覆盖文件进行传输。4.根据权利要求2所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，生成所述启动虚拟机的变化数据文件，所述变化数据文件被发送回所述终端设备并合并到所述虚拟机覆盖文件中，用于后续的迁移对话。5.根据权利要求1所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述虚拟机覆盖文件保存在云端，根据终端设备发出的请求，所述虚拟机覆盖文件传输至边缘云端。6.根据权利要求1所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，识别并删除所述虚拟机覆盖文件的冗余重复数据。7.根据权利要求6所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述冗余重复数据包括磁盘、内存镜像文件内部以及磁盘、内存镜像文件之间的重复。8.根据权利要求6所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述识别并删除所述虚拟机覆盖文件的冗余重复数据的具体方法包括：识别在创建启动虚拟机的过程中发生修改的磁盘和内存数据块，查找其中独特的数据块并将其与所述基本虚拟机中相应的数据块进行比较得到增量块。9.根据权利要求8所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述数据块粒度为4KB。10.根据权利要求1或权利要求6所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，其特征在于，所述生成虚拟机覆盖文件包括，识别并消除应用层的与虚拟机底层的语义差异对所述虚拟机覆盖文件大小的影响。11.根据权利要求10所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，所述识别并消除应用层的与虚拟机底层的语义差异对所述虚拟机覆盖文件大小的影响，具体方法为识别磁盘和内存的状态修改是否需要保留，并丢弃对用户终端没有实际作用的状态。12.根据权利要求11所述的一种适合无线自组织网络环境的边缘云迁移方法，所述识别磁盘状态修改是否需要保留的实现方法为：通过终端设备操作系统向主机传...

【专利技术属性】
技术研发人员：方立，姜波，于保宏，
申请(专利权)人：北京韦加智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：