CN103036885B - Sip服务器过载保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络通信领域中的对SIP服务器的过载保护技术，其公开了一种SIP服务器过载保护系统，该系统，包括：过载保护装置，所述过载保护装置用于分别与至少一个SIP终端和至少一个SIP服务器相连，用于配置与各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，当接收到SIP请求消息时，将该SIP请求消息与配置的保护策略进行匹配，根据匹配结果再对SIP服务器的过载情况进行判断后，根据判断结果决定是否执行相应处理机制。此外，本发明还公开了相应的SIP服务器过载保护方法，适用于对SIP服务器的过载保护。

Description

SIP服务器过载保护系统及方法

技术领域

本发明涉及IP语音（VOIP）通信技术领域，尤其涉及VOIP通信中对SIP（会话初始协议）服务器的过载保护技术。

背景技术

随着统一通信技术的发展，VOIP应用的需求日益增多，其提供的服务也丰富多样，包括了语音、视频、即时消息、群组会话和个人呈现状态等等；这些应用带来了沟通上的方便，然而也面临一个潜在的问题，目前VOIP应用中最常用的实现技术是采用SIP协议。在VOIP应用中，一般包括SIP终端和SIP服务器，一般一个SIP服务器可连接多的SIP终端，当某一SIP终端发起关于某一应用业务的SIP请求后，SIP服务器进行处理并响应。当SIP终端并发访问量较大时，SIP服务器由于处理繁忙，响应会变得缓慢；同时若SIP终端再发出重传响应的请求，则又进一步加重SIP服务器的负担，响应变得更慢，此时整个系统虽然仍然处于繁忙工作，然而对外可能已经呈现出无响应状态，从而对用户的使用和用户体验造成严重影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种SIP服务器过载保护系统及方法，通过分析SIP服务器可能出现的过载情况，通过采取相应的保护措施，避免SIP服务器出现不可用的情况。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：SIP服务器过载保护系统，包括：过载保护装置，所述过载保护装置用于分别与至少一个SIP终端和至少一个SIP服务器相连，用于配置与各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，当接收到SIP请求消息时，将该SIP请求消息与配置的保护策略进行匹配，根据匹配结果再对SIP服务器的过载情况进行判断后，根据判断结果决定是否执行相应处理机制。

进一步，所述过载保护装置包括：

策略管理模块，用于提供策略配置界面，供用户配置对各类SIP请求消息进行匹配的保护策略，生成包含多项保护策略的策略表；

连接跟踪模块，用于创建对接收到的SIP请求消息进行跟踪的跟踪表：将该SIP请求消息与策略表中的保护策略进行匹配，建立SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系；

过载保护模块，用于根据SIP请求匹配的保护策略，对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否对本次SIP请求执行相应处理机制。

进一步，所述过载保护装置还包括：

缓存加速模块，用于对SIP服务器返回的SIP响应消息进行缓存，在判断出当前SIP请求消息为与该SIP响应消息对应的SIP重传请求时，直接向SIP终端返回该SIP响应消息。

进一步，所述保护策略的内容包括：

业务匹配项，用于根据设定的业务匹配参数与不同SIP业务的SIP请求消息进行匹配；

业务优先级项，用于标识与本项保护策略匹配的SIP业务的优先级；

业务过载检测项，用于为过载保护模块提供识别SIP服务器当前是否过载的检测参数。

具体的，所述业务匹配参数包括：SIP请求源IP地址和/或SIP请求目的IP地址和/或SIP请求目的端口和/或SIP请求消息中的请求方和/或接收方和/或业务类型。

所述用于为过载保护模块提供识别SIP服务器当前是否过载的检测参数包括：额定最大处理时间Tmax和检测延时时间Twin，额定最大处理时间Tmax和检测延时时间Twin，Tmax表示与本项保护策略相匹配的所有SIP请求消息在正常情况下，经过SIP服务器处理到返回响应信息需要花费的最大处理时间；Twin表示与本项保护策略相匹配的所有SIP请求消息对应的SIP响应时间持续超过Tmax的最长允许时间。

进一步，所述过载保护模块还用于，为每一项保护策略相匹配的所有SIP请求消息建立一个接收时间表，并在所述接收时间表中记录对应的SIP响应消息的接收时间，当判断一项保护策略所匹配的所有SIP消息在持续的Twin内超过Tmax未收到对应的SIP响应消息，则为该项保护策略设置过载标志，将低于设置过载标志的保护策略的业务优先级的SIP请求消息丢弃。

此外，本发明的另一目的还在于提出一种SIP服务器过载保护方法，应用于包括过载保护装置的SIP服务器过载保护系统中，该方法包括以下步骤：

a、利用过载保护装置中的策略管理模块配置用于对各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，形成包含多项保护策略的策略表；

b、当过载保护装置接收到SIP消息时，连接跟踪模块利用跟踪表项对该SIP消息进行跟踪；

c、连接跟踪模块判断该SIP消息是否为SIP请求，如果是，则进入步骤d，否则进入步骤e；

d、连接跟踪模块触发缓存加速模块判断是否已经缓存与该SIP请求相应的响应信息，如果已经缓存，则直接向SIP终端返回响应信息，结束流程，如果未缓存，则进入步骤e；

e、连接跟踪模块查找策略表，判断策略表中是否有与该SIP请求消息匹配的策略，如果有与该SIP请求消息匹配的策略，则触发过载保护模块对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制；如果没有与该SIP请求消息匹配的策略，则直接放行或丢弃该SIP请求消息。

进一步，步骤e中，所述触发过载保护模块对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制的具体方法是：

所述过载保护模块利用策略表，为每一项保护策略相匹配的所有SIP请求消息建立一个接收时间表，并在所述接收时间表中记录对应的SIP响应消息的接收时间，当判断一项保护策略所匹配的所有SIP消息在持续的检测延时时间Twin内超过额定最大处理时间Tmax未收到对应的SIP响应消息，则为该项保护策略设置过载标志，将低于设置过载标志的保护策略的业务优先级的SIP请求消息丢弃，直至检测延时时间Twin内的所有SIP请求的响应时间都未超出额定最大处理时间Tmax，则取消该保护策略的过载标志，恢复低优先级的SIP请求消息的放行。

进一步，所述步骤b中，连接跟踪模块利用跟踪表项对该SIP请求消息进行跟踪的具体方法是，连接跟踪模块接收SIP终端某一SIP事务的SIP请求消息后，为该SIP请求消息创建跟踪表，通过分析SIP事务层的ID,在跟踪表中建立SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系。

本发明的有益效果是：通过在SIP终端与SIP服务器之间增设过载保护装置，配置与各类SIP请求消息对应的保护策略，当接收到SIP请求消息时，对该SIP请求消息进行跟踪并匹配到相应的保护策略，再对SIP服务器的过载情况进行判断，从而根据判断结果决定是否执行相应处理机制，避免SIP服务器处理不了大量的请求导致无法提供服务的情况出现。

附图说明

图1为本发明的SIP服务器过载保护装置在实际应用中的网络拓扑图；

图2为本发明实施例的SIP服务器过载保护装置的实施例的结构示意图；

图3为本发明实施例的SIP服务器过载保护方法的实施例流程图。

具体实施方式

本发明公开一种SIP服务器过载保护系统及方法，通过分析SIP服务器可能出现的过载情况，通过采取相应的保护措施，避免SIP服务器出现不可用的情况。该SIP服务器过载保护系统在实际应用中如图1所述，其与至少一个SIP终端和至少一个SIP服务器相连，可以对1个或多个SIP服务器提供过载保护，避免SIP服务器处理不了大量的请求导致无法提供服务的情况。

该SIP服务器过载保护系统，包括：过载保护装置，所述过载保护装置与至少一个SIP终端和至少一个SIP服务器相连，用于配置与各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，当接收到SIP终端发送的SIP请求消息时，将该SIP请求消息与配置的保护策略进行匹配，根据匹配结果再对SIP服务器的过载情况进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制。

图2给出了本发明实施例的过载保护装置的一种实施例，其包括：策略管理模块201、连接跟踪模块202、缓存加速模块203和过载保护模块204；其中：

策略管理模块201：用于完成保护策略的配置功能。提供用户配置界面，将用户配置的保护策略设置到系统的策略表中。所述保护策略的内容包括：业务匹配项，用于根据设定的业务匹配参数与不同SIP业务的SIP请求消息进行匹配；业务优先级项，用于标识与本项保护策略匹配的SIP业务的优先级；业务过载检测项，用于为过载保护模块提供识别SIP服务器当前是否过载的检测参数。

(1)业务匹配项：用于用于根据设定的业务匹配参数与不同SIP业务的SIP请求消息进行匹配，匹配的条件可以有多种，常用的业务匹配参数包括：SIP请求源IP地址和/或SIP请求目的IP地址和/或SIP请求目的端口，如果需要进行更加细致的匹配，可以对SIP请求的发起方和/或SIP请求的接收方和/或SIP业务类型（即Method）等进行匹配。业务匹配参数灵活组合使用，以满足不同的场景需求。

(2)业务优先级项：用于标识与本项保护策略匹配的SIP业务的优先级，当检测到SIP服务器业务处理繁忙即过载时，系统总是丢弃优先级低的业务，保障高优先级业务的服务质量。

(3)业务过载检测项：用于识别SIP服务器业务是否过载，通常由2个配置来设定。额定最大处理时间Tmax（毫秒）和检测延时时间Twin（毫秒）。Tmax表示当前策略所匹配的SIP业务，在正常情况下，经过SIP服务器处理直到返回响应消息，需要花费的最大处理时间（通常该值应该小于SIP业务的第一次重传间隔时间）。如果在实际环境中，检测到处理时间大于Tmax时，即认为此次业务请求出现了过载的情况额定最大处理时间Tmax表示本项策略所关联的SIP请求消息在正常情况下，经过SIP服务器处理到返回响应信息需要花费的最大处理时间；当某个SIP业务报文的处理响应时间超过了Tmax时，则认为这个SIP业务报文发生了过载，然而仅仅发生了一次过载并不能断定服务器出现了真正的过载，需要结合Twin参数进行检测；Twin表示检测延时时间，当检测到该检测延时时间内的SIP请求都出现过载时候，则判断为当前SIP服务器过载了，相关过载保护机制就会被启动。

策略表是一个顺序列表结构，按照SIP业务优先级的优先级从高到低的顺序排列。一个策略列表构成一个保护单元，系统中可以存在多个策略列表，以实现对多个SIP服务器的保护，其中，策略的优先级只在当前策略表中有效，不同策略列表之间的优先级一般没有可比性。

连接跟踪模块202：用于创建对接收到的SIP请求消息进行跟踪的跟踪表：将该SIP请求消息与策略表中的保护策略进行匹配，建立SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系。其工作在IP层，用于跟踪每一个SIP事务，一个SIP事务由SIP请求消息和SIP响应消息组成。连接跟踪模块为每一个SIP请求消息在跟踪表中建立一个表项进行跟踪，用于后继的处理。同时连接跟踪模块也维护这个表项，删除已经过期的表项，释放内存，提升处理效率。连接跟踪模块根据预先配置的SIP保护策略，建立SIP请求消息与保护策略的对应关系；同时通过分析SIP事务层的ID，建立其SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系。对于无法匹配任何策略的报文，连接跟踪模块根据缺省策略管理直接放行或则丢弃，对于匹配策略的报文，将交给缓存加速模块进行后继的处理。

连接跟踪模块在具体实现上可以利用linuxnetfilter框架来实现，在FORWARD链上进行报文的截获、分析、处理。为了加快SIP请求消息（请求/响应）与连接跟踪表项的匹配，实现中需要采用hash表的结构加快查找速度。

缓存加速模块203：用于对SIP服务器返回的SIP响应消息进行缓存，在判断出当前SIP请求消息为与该SIP响应消息对应的SIP重传请求时，直接向SIP终端返回该SIP响应消息。借助连接跟踪模块，将SIP请求的响应消息缓存下来，并记录在连接跟踪表项的cache成员中，用于处理后继的重传请求。对于有对应的响应消息的SIP请求，则直接向SIP终端返回响应信息，结束流程，如果未缓存，则将SIP请求消息交给过载保护模块。

过载保护模块204：用于根据SIP请求匹配的保护策略，对SIP服务器当前的是否过载进行判断，根据判断结果决定是否对本次SIP请求执行相应处理机制。过载保护模块为每一条保护策略，建立一张以“SIP请求”接收时间顺序排列的链表，并在所述接收时间表中记录对应的SIP响应消息的接收时间，通过分析最近检测延时时间“Twin”内的所有SIP请求，如果该时间延时内的所有SIP请求响应时间都超过了额定响应时间“Tmax”，那么认为该SIP服务器过载了，则为该项保护策略设置过载标志，将低于设置过载标志的保护策略的业务优先级的SIP请求消息丢弃。则取消该保护策略的过载标志，恢复低优先级的SIP请求消息的放行。

如图3所示，本发明实施例中的SIP服务器过载保护方法，应用于上述图2中所示的过载保护装置中，采用以下步骤实现：

步骤301，利用过载保护装置中的策略管理模块配置用于对各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，形成包含多项保护策略的策略表。

步骤302、当过载保护装置接收到SIP消息时，连接跟踪模块利用跟踪表项对该SIP消息进行跟踪。本步骤中，连接跟踪模块利用跟踪表项对该SIP请求消息进行跟踪的具体方法是，连接跟踪模块接收SIP终端某一SIP事务的SIP请求消息后，为该SIP请求消息创建跟踪表，通过分析SIP事务层的ID,在跟踪表中建立SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系。

步骤303，连接跟踪模块判断该SIP消息是否为SIP请求，如果是，则进入步骤304，否则进入步骤305。

步骤304，连接跟踪模块触发缓存加速模块判断是否已经缓存与该SIP请求对应的响应信息，如果已经缓存，则直接向SIP终端返回响应信息，结束流程，如果未缓存，则进入步骤305。

步骤305、连接跟踪模块查找策略表，判断策略表中是否有与该SIP请求消息匹配的策略，如果有与该SIP请求消息匹配的策略，则触发过载保护模块对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制；如果没有与该SIP请求消息匹配的策略，则直接放行或丢弃该SIP请求消息。本步骤中，所述触发过载保护模块对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制的具体方法是：所述过载保护模块利用策略表，为每一项保护策略相匹配的所有SIP请求消息建立一个接收时间表，并在所述接收时间表中记录对应的SIP响应消息的接收时间，当判断一项保护策略所匹配的所有SIP消息在持续的检测延时时间Twin内超过额定最大处理时间Tmax未收到对应的SIP响应消息，则为该项保护策略设置过载标志，将低于设置过载标志的保护策略的业务优先级的SIP请求消息丢弃，直至检测延时时间Twin内的所有SIP请求的响应时间都未超出额定最大处理时间Tmax，则取消该保护策略的过载标志，恢复低优先级的SIP请求消息的放行。

Claims (9)

1.SIP服务器过载保护系统，其特征在于，包括：过载保护装置，所述过载保护装置与至少一个SIP终端和至少一个SIP服务器相连，用于配置与各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，当接收到SIP终端发送的SIP请求消息时，将该SIP请求消息与配置的保护策略进行匹配，根据匹配结果再对SIP服务器的过载情况进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制；

所述过载保护装置包括：

策略管理模块，用于提供策略配置界面，供用户配置对各类SIP请求消息进行匹配的保护策略，生成包含多项保护策略的策略表；

连接跟踪模块，用于创建对接收到的SIP请求消息进行跟踪的跟踪表：将该SIP请求消息与策略表中的保护策略进行匹配，建立SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系；

过载保护模块，用于根据SIP请求匹配的保护策略，对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否对本次SIP请求执行相应处理机制。

2.如权利要求1所述的SIP服务器过载保护系统，其特征在于，所述过载保护装置还包括：

缓存加速模块，用于对SIP服务器返回的SIP响应消息进行缓存，在判断出当前SIP请求消息为与该SIP响应消息对应的SIP重传请求时，直接向SIP终端返回该SIP响应消息。

3.如权利要求1或2所述的SIP服务器过载保护系统，其特征在于，所述保护策略的内容包括：

业务匹配项，用于根据设定的业务匹配参数与不同SIP业务的SIP请求消息进行匹配；

业务优先级项，用于标识与本项保护策略匹配的SIP业务的优先级；

业务过载检测项，用于为过载保护模块提供识别SIP服务器当前是否过载的检测参数。

4.如权利要求3所述的SIP服务器过载保护系统，其特征在于，所述业务匹配参数包括：SIP请求源IP地址和/或SIP请求目的IP地址和/或SIP请求目的端口和/或SIP请求消息中的请求方和/或接收方和/或业务类型。

5.如权利要求4所述的SIP服务器过载保护系统，其特征在于，所述用于为过载保护模块提供识别SIP服务器当前是否过载的检测参数包括：额定最大处理时间Tmax和检测延时时间Twin，Tmax表示与本项保护策略相匹配的所有SIP请求消息在正常情况下，经过SIP服务器处理到返回响应信息需要花费的最大处理时间；Twin表示与本项保护策略相匹配的所有SIP请求消息对应的SIP响应时间持续超过Tmax的最长允许时间。

6.如权利要求5所述的SIP服务器过载保护系统，其特征在于，所述过载保护模块还用于，为每一项保护策略相匹配的所有SIP请求消息建立一个接收时间表，并在所述接收时间表中记录对应的SIP响应消息的接收时间，当判断一项保护策略所匹配的所有SIP消息在持续的Twin内超过Tmax未收到对应的SIP响应消息，则为该项保护策略设置过载标志，将低于设置过载标志的保护策略的业务优先级的SIP请求消息丢弃。

7.SIP服务器过载保护方法，应用于包括过载保护装置的SIP服务器过载保护系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、利用过载保护装置中的策略管理模块配置用于对各类SIP业务的SIP请求消息进行匹配的保护策略，形成包含多项保护策略的策略表；

b、当过载保护装置接收到SIP消息时，连接跟踪模块利用跟踪表项对该SIP消息进行跟踪；

c、连接跟踪模块判断该SIP消息是否为SIP请求，如果是，则进入步骤d，否则进入步骤e；

d、连接跟踪模块触发缓存加速模块判断是否已经缓存与该SIP请求对应的响应信息，如果已经缓存，则直接向SIP终端返回响应信息，结束流程，如果未缓存，则进入步骤e；

e、连接跟踪模块查找策略表，判断策略表中是否有与该SIP请求消息匹配的策略，如果有与该SIP请求消息匹配的策略，则触发过载保护模块对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制；如果没有与该SIP请求消息匹配的策略，则直接放行或丢弃该SIP请求消息。

8.如权利要求7所述的SIP服务器过载保护方法，其特征在于，

步骤e中，所述触发过载保护模块对SIP服务器当前是否过载进行判断，根据判断结果决定是否执行相应处理机制的具体方法是：

所述过载保护模块利用策略表，为每一项保护策略相匹配的所有SIP请求消息建立一个接收时间表，并在所述接收时间表中记录对应的SIP响应消息的接收时间，当判断一项保护策略所匹配的所有SIP消息在持续的检测延时时间Twin内超过额定最大处理时间Tmax未收到对应的SIP响应消息，则为该项保护策略设置过载标志，将低于设置过载标志的保护策略的业务优先级的SIP请求消息丢弃，直至检测延时时间Twin内的所有SIP请求的响应时间都未超出额定最大处理时间Tmax，则取消该保护策略的过载标志，恢复低优先级的SIP请求消息的放行。

9.如权利要求7或8所述的SIP服务器过载保护方法，其特征在于，所述步骤b中，连接跟踪模块利用跟踪表项对该SIP请求消息进行跟踪的具体方法是，连接跟踪模块接收SIP终端某一SIP事务的SIP请求消息后，为该SIP请求消息创建跟踪表，通过分析SIP事务层的ID,在跟踪表中建立SIP请求消息和SIP响应消息的对应关系。