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Orion: L2-to-PHY Middlebox

本部分主要介绍了Slingshot的第二个关键组件：软件中间件Orion，它负责管理L2和PHY之间的控制流量，从而完整地实现PHY迁移

引入Orion的背景与动机

仅仅依靠前传中间件（管理RU到PHY的流量）不足以完成整个系统的弹性迁移，原因有两点：

  1. 现有的L2及更高层软件在设计上并不支持连接辅助PHY（备用PHY），直接操作会破坏透明性
  2. 如果天真地让主备PHY同时处理相同的信号任务，会导致高达100%的额外CPU开销

因此，Slingshot引入了Orion，作为一个位于L2和PHY之间的“垫层（shim layer）”来解决这些问题

透明的FAPI协议拦截

Orion通过拦截L2与PHY之间标准的FAPI（Functional API）协议消息来工作

由于FAPI是连接不同供应商所提供的L2和PHY实现的通用接口（即“狭窄腰部/narrow waist”），Orion的设计能够兼容多种不同的L2和PHY实现（如GPU或DSP基带），对现有的vRAN栈完全透明

精简且无状态的传输机制 (Stateless inter-Orion transport)

传统的nFAPI协议是为了在不可靠的城域网中通信而设计的，包含复杂的有状态通信协议（如SCTP）

而在高度可靠、低延迟的边缘数据中心网络中，Orion摒弃了这些冗余，采用了一种无时隙间状态（no inter-slot state）的精简网络协议将L2和PHY解耦

这种无状态设计使得系统能够在TTI（传输时间间隔）边界顺利迁移PHY进程，而无需转移Orion自身的任何状态

利用“空FAPI（Null FAPIs）”实现低开销的热备用

这是Orion降低计算开销的核心机制

根据FAPI规范，PHY必须在每个时隙接收到有效的任务请求，否则进程就会崩溃，因此不能直接停止向备用PHY发送消息

为了解决这个问题，Orion创新性地: 向备用PHY发送“空（null）”的FAPI配置请求

这些空请求是合法的，但不包含任何用户（UE）条目，因此备用PHY在保持活跃（热备用）的同时，不会产生显著的信号处理计算工作

如图:

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  • 在迁移前的Slot 85，Orion将实际的任务请求发送给主PHY，向辅助PHY发送空请求，并仅将主PHY的响应转发回L2
  • 在发生迁移的Slot 86，Orion平滑切换，将实际任务请求发送给辅助PHY，并转而将辅助PHY的响应发回给L2

全面管理PHY的初始化与迁移

Orion不仅在运行时转发消息，还负责管理辅助PHY的生命周期

在系统初始化时，Orion会拦截L2发出的初始化请求，并将其复制发送给两台服务器，从而同时唤醒主PHY和辅助PHY

当需要触发迁移时，L2侧的Orion会主动切换FAPI消息的流向，并通过向交换机发送 migrate_on_slot 命令来同步触发底层前传流量的切换，从而完成无缝迁移