HLR数据一致性的研究与实现

论文摘要

HLR是移动通信系统的中央数据库。HLR中存放所有签约用户的数据信息,包括位置信息、基本业务数据和补充业务数掘等。随着移动通讯市场的蓬勃发展以及用户对多媒体数据业务需求的迅猛增长,HLR中的数据量也急剧增加,为了确保HLR的高效、可靠运行,就必须解决数据的一致性问题。 HLR数据的一致性包括:逻辑一致性和时间一致性。逻辑一致性又分为内外一致性和主备一致性。 HLR数据的内外一致性问题。HLR数据访问操作要求很高的实时性,所以HLR系统多采用内存数据库的方式,将用户数据全部装载在内存中。当内存中数据更新后,便会产生内存与外存间的数据不一致。与传统解决方案相比,本课题将磁盘缓存技术应用于内外一致性解决方案中,并利用NVRAM更新数据队列,在理论上保证了HLR数据的可靠性;同时也消除了磁盘I/O操作的性能瓶颈问题。内外一致性问题的解决依靠日志、备份、恢复三个软件组件的相互协作来完成。 HLR数据的主备一致性问题。目前的解决方案多采用双机HA结构,两个机器互为主备用,以此来确保系统的高可用性。当主用数据被更新后,就会产生主备用内存数据的一致性问题。本课题基于PCI地址映射机制,实现了CompaetPCI总线上任意两块SBC(SingleBoard Computer)间的内存互访,并以此方式实现了主备间的一致性。 HLR数据的时间一致性问题。当HLR签约用户的属性发生变更时,HLR数据库中相应的数据必须得到及时有效的更新;同样,当VLR、MSC向HLR请求数据时,也必须得到及时的响应。HLR数据的这种特性称为时间一致性。数据的时间一致性是通过数据访问操作的实时性保证的。 为实现操作的实时性,必须设计高效的数据索引结构并合理组织和安置HLR用户数据,本课题对以上问题也进行了研究。 论文的主要贡献。在解决HLR数据一致性问题的过程中,本课题在以下方面对传统解决方案进行了改进: 1)采用磁盘缓存磁盘技术,消除磁盘I/O操作的性能瓶颈。本课题利用日志磁盘空间作高速缓存,磁盘以连续记录的最大带宽方式吸纳频繁小写,从而使用户以磁盘空间的价格,得到了巨大的缓存空间,大大提升了频繁I/O存取的性能。而且数据在磁盘中缓存,比在RAM中缓存具有高得多的可靠性。本课题通过采用缓存磁盘,并结合更新缓冲队列,把琐碎的磁盘操作转换为日志操作,既实现了数据的持久性,也消除了磁盘I/O操作的性能瓶颈。 2)基于PCI地址映射机制,实现主备一致性。借助PCI地址映射机制,本课题基于CPCI总线实现了主备间的内存互访,并依此实现了主备间的一致性。与传统实现方案相比,本课题实现方案使主备处于不一致状态的时间缩小到了us级,而传统实现方案一般为ms级。同时,由于主备一致性的实现操作不再占用网络带宽,提高了HLR收发外部消息能力。 文章最后对全文进行了总结,指出了尚待解决的问题,为进一步的研究提供了方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 课题背景
• §1.2 课题概述
• §1.3 论文的创新点
• §1.4 论文的结构安排
• 第二章 HLR系统概述
• §2.1 CMT系统总体结构
• §2.2 LR子系统总体结构
• §2.3 当前常用HLR解决方案及其不足
• §2.4 本课题解决方案介绍
• §2.5 小结
• 第三章 HLR数据组织及索引结构设计
• §3.1 实时内存数据库理论概述
• §3.2 HLR数据的组织
• §3.3 HLR数据索引结构设计
• §3.4 时间一致性分析
• §3.5 小结
• 第四章 HLR数据逻辑一致性的研究与实现
• §4.1 主备一致性的实现
• §4.2 内外一致性的实现
• §4.3 小结
• 第五章 逻辑一致性实现的性能分析
• §5.1 主备一致性实现性能分析
• §5.2 内外一致性实现性能分析
• §5.3 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 缩略语