CN104935598B - 一种实现基于ims呈现业务的可缩放性方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性方法和系统，所述方法包括：监控每个呈现业务分区的过载情况；对呈现业务分区进行短期负载均衡；对呈现业务分区进行长期负载分割。所述系统包括：业务会话状态分发模块，短期负载均衡器，长期负载分区控制台，预应式监控桩。本发明提供短期负载均衡和长期负载分割的方法，解决了基础设施和业务层综合的负载均衡管理问题，实现了增强的域内IMS呈现业务的可缩放性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可缩放性的方法，具体涉及一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性方法和系统。
背景技术
RFC2778中描述的呈现(Presence)模型定义了服务器(呈现业务PresenceService)和客户(呈现实体Presentities或观察者Watchers)之间的通信。呈现实体(Presentity)向Presence Service提供呈现信息，观察者Watcher接收来自PresenceService的呈现信息。
有两种类型的Watcher客户：访问者Fetchers和订购者Subscribers。访问者Fetcher 只从Presence Service处请求一个Presentity的呈现信息的当前值。订购者每当一个 Presentity的呈现信息变化时就请求更新。
与域内可缩放性有关的主要问题除了其高灵活性之外，IMS采用的应用层方法因为其相关的信令通信量和处理负载而成为其可缩放性问题的主要原因之一。IMS采用应用层方法和使用SIP协议来协调会话控制，简化了跨越不同无线基础设施的移动业务的设计和实现。但是，在大范围的部署场景中，基于IMS的业务有几个问题：IMS会话信令可能因为许多跨越构件以及不可忽略的SIP消息解析的负载而引入相关的和不可缩放的开销；SIP消息基于文本且相当冗长。为每个对话而交换的消息数量大，且任何消息都必须得到确认以提供UDP上的可靠性。SIP消息经过几个IMS实体，并在这些实体中的任何一个实体上得到路由/处理。当专门考虑IMS呈现业务时，每当一个呈现实体(presence entity)发送PUBLISH消息时，呈现业务服务器就必须把它转发给所有预定的观察者，从而产生了大量NOTIFY消息(每个预定的观察者一个NOTIFY消息)。此外，呈现业务通信量与核心接入网内其他会话控制信令流(例如，用于信道分配、认证、寻呼等)共存和竞争，这些信令流将因为基于IMS的业务的增长而增长。当前的IMS规范缺乏如何使用业务特有的特性知识(业务感知)来优化域内业务管理以增加可缩放性的机制；缺乏对IMS 基础设施和基于IMS的服务的动态负载均衡的专门支持，因此，限制了过载期间提供可接受的服务质量水平的能力。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性方法和系统，本发明提供短期负载均衡和长期负载分割的方法，解决了基础设施和业务层综合的负载均衡管理问题，实现了增强的域内IMS呈现业务的可缩放性。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性方法，包括如下步骤：
监控每个呈现业务分区的过载情况；
对呈现业务分区进行短期负载均衡；
对呈现业务分区进行长期负载分割。
优选的，所述短期负载均衡的方法，包括如下步骤：
步骤2-1、把呈现业务所有SUBSCRIBE和PUBLISH对话存储在本地数据库中，并用本地快速访问高速缓存来加速状态访问；
步骤2-2、每个S-CSCF按DNS寿命周期性询问本地分区DNS服务；
步骤2-3、基于DNS的负载均衡，获得负载最轻的呈现业务服务器的记录，并把所有新进来的请求都重新定向给所述负载最轻的呈现业务服务器，直到下一个DNS周期的询问时为止；
所述DNS寿命为域名解析在DNS服务器中存留的时间。
优选的，所述S-CSCF充当所述分区的的动态均衡代理。
优选的，所述负载最轻的呈现业务服务器不仅缓存PUBLISH消息并存储在本地数据库中，而且借助业务会话状态分发模块把所述PUBLISH消息转发给整个呈现业务分区。
优选的，所述PUBLISH消息作为数据分发服务数据实例进行封装和分发，每条PUBLISH消息都由IMS会话标示符、发送方和接收方进行标示，并且在一个公共的数据分发服务主体上发布。
优选的，所述长期负载分割的方法，包括如下步骤：
步骤A、符合IMS的切换管理应用服务器利用正则表达式将客户配置文件存储在HSS 上，并且对呈现实体标识符进行评估；
步骤B、符合IMS的切换管理应用服务器采用S-CSCF构件以统计方式划分呈现业务负载并把进来的呈现业务消息路由到正确的呈现业务分区处；
步骤C、在IMS客户注册时，所述S-CSCF构件动态的从HSS处下载初始过滤规则IFC，包括用于负载分割的正则表达式；
步骤D、从呈现业务实体处收到一个新的呈现实体信息时，S-CSCF过滤并相应的对所述呈现业务消息进行路由选择；
步骤E、当触发分区重组时，重新限定由基础设施和业务构件维持的会话状态，重新限定基础设施/业务构件处所有正在进行的SUBSCRIBE会话对话，删除呈现业务维持的预定和发布状态，以便增加/删除呈现业务分区。
优选的，所述步骤A中，所述呈现实体标 识符 包括PUBLISH的from字段和SUBSCRIBE的to字段。
优选的，一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性系统，所述系统包括：
业务会话状态分发模块，用于呈现业务节点提供以数据为中心的本地视图，使PUBLISH数据的分发和相同分区中呈现业务之间实现组通信；
短期负载均衡器，用于在每个业务分区里执行短期负载均衡操作，接收来自呈现业务监控器的过载警报，并且自动地触发分区更新；
长期负载分区控制台：用于通过帮助定义由S-CSCF强制执行的新IMS路由选择表达式和呈现业务内部会话状态从一个分区迁移到另一个分区，使能长期呈现业务分割决定，为IMS域管理员提供激活/去活IMS基础设施构件；
预应式监控桩：用于监控过载情况，并且把这些过载情况借助事件通知报告给短期负载均衡器和长期负载分区控制台，用于呈现业务的专用预应式监控桩观察额外的应用特有的性能指示器。
优选的，一种对呈现业务分区实现长期负载分割的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤9-1、符合IMS的切换管理应用服务器利用正则表达式将客户配置文件存储在HSS上，并且对呈现实体标识符进行评估；
步骤9-2、符合IMS的切换管理应用服务器采用S-CSCF构件以统计方式划分呈现业务负载并把进来的呈现业务消息路由到正确的呈现业务分区处；
步骤9-3、在IMS客户注册时，所述S-CSCF构件动态的从HSS处下载初始过滤规则IFC，包括用于负载分割的正则表达式；
步骤9-4、从呈现业务实体处收到一个新的呈现实体信息时，S-CSCF过滤并相应的对所述呈现业务消息进行路由选择；
步骤9-5、当触发分区重组时，重新限定由基础设施和业务构件维持的会话状态，重新限定基础设施/业务构件处所有正在进行的SUBSCRIBE会话对话，删除呈现业务维持的预定和发布状态，以便增加/删除呈现业务分区。
优选的，所述步骤9-1中，所述呈现实体标 识符 包括PUBLISH的from字段和SUBSCRIBE的to字段。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过IMS呈现业务的短期负载均衡和长期负载分割，实现了基础设施和业务层的负载均衡管理，并实现了增强的域内IMS呈现业务的可缩放性。
附图说明
图1是本发明一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性系统结构图
图2是本发明一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性方法流程图
图3是本发明的一种短期负载均衡的方法流程图
图4是本发明的短期负载均衡的方法交互图
图5是本发明的一种长期负载分割的方法流程图
图6是本发明的长期负载分割的方法交互图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性系统，包括：
业务会话状态分发模块(SSD)：为呈现业务节点提供以数据为中心的本地视图，从而使发布数据的分发和相同分区中呈现业务之间有效的组通信成为可能。
短期负载均衡器(SLB)：它在每个业务分区里执行短期负载均衡操作，接收来自呈现业务监控器的过载警报，并且可以自动地触发分区更新，例如当某个分区正在达到其饱和阈值时增加一个新的呈现业务。
长期负载分区控制台(LLP)：通过帮助定义由S-CSCF强制执行的新IMS路由选择表达式和呈现业务内部会话状态从一个分区迁移到另一个分区，使能长期呈现业务分割决定。此外，它还在按需激活/去活IMS基础设施构件方面为IMS域管理员提供。
预应式监控桩(PMS)：安装在每个节点处，监控可能的过载情况，并且把这些过载情况借助事件通知报告给SLB和LLP。用于呈现业务的专用预应式监控桩PMSPS可以观察额外的应用特有的性能指示器，例如每个呈现实体平均的预订和PUBLISH频率。
如图2所示，一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性的方法，具体步骤如下：
步骤201、监控每个呈现业务分区的过载情况；
负载均衡解决方案使用基础设施/业务需求的感知。部署轻型且完全分散的监控桩模块，这些桩模块专门用于给定的过载指示器，通常对每个特定的构件(即PS、P-/I-/S-CSCF、...)各不相同。它们可以在被监控的构件/节点过载时向分布式负载均衡构件发出报警事件；负载均衡构件充当基础设施/业务代理，并且动态地按需协调新IMS核心和应用服务器(AS)构件的激活/去活。
步骤202、对呈现业务分区进行短期负载均衡；
在每个呈现实体的预定数量增长时，专门为呈现业务定制的短期负载均衡确保良好的域水平可缩放性。部署一组多个呈现业务对等体，每个呈现业务对等体都配备它的本地数据库，并且让观察者/呈现实体去预定/发布给任何对等体；被联系的对等体负责存储和管理预定/发布状态。把S-CSCF构件和本地DNS服务用于呈现业务对等体之间的动态负载均衡，提升IMS和现有的高度可缩放的数据分发标准(例如DDS)的互通之间的相关性。
步骤203、对呈现业务分区进行长期负载分割
长期负载分割，IMS呈现业务模型是以呈现实体为中心的，并且把观察者绑定到预定的呈现实体的服务器上。通过把呈现实体的一个子集和它们预定的所有观察者分组到同样的分区中，就可以依据呈现实体标识符划分进来的负载。通过IMS客户至少拥有一个基于SIP的标识符并且这些标识符均匀分布于该域标识符空间，符合IMS的切换管理应用服务器就可以采用该长期负载分割方法。
如图3所示，一种短期负载均衡的方法，具体步骤如下：
步骤301、把呈现业务所有SUBSCRIBE和PUBLISH对话存储在本地数据库中，在收到PUBLISH消息时，使用本地的预定数据来生成NOTIFY消息；
步骤302、每个S-CSCF按DNS寿命(TTL)周期性询问本地分区DNS服务；
步骤303、基于DNS的负载均衡，获得负载最轻的呈现业务服务器的记录，并把所有新进来的请求都重新定向给所述负载最轻的呈现业务服务器，直到下一个DNS周期的询问时为止。
DNS寿命为域名解析在DNS服务器中存留的时间。
如图4所示，对短的PUBLISH/OK消息交换或更长的预定对话(由进来的SUBSCRIBE消息发起)，S-CSCF充当该分区里的动态负载均衡代理。
动态选择的呈现业务服务器不仅缓存PUBLISH消息并把这些消息存储在本地数据库中，而且借助SSD把它们转发给整个呈现业务分区。
标准的数据分发业务(DDS)解决方案通过提供所交换的PUBLISH消息来帮助群组通信和PUBLISH管理。PUBLISH消息作为DDS数据实例进行封装和分发，每条PUBLISH 消息都由IMS会话标识符、发送方和接收方进行标识。
SLB删除每个去活的呈现业务，而对激活的呈现业务，则增加一个具有相同名字的本地DNS记录到本地分区DNS服务上。当SLB去活呈现业务时，重新在活动的对等体之间分发其负载。
符合IMS的切换管理应用服务器在长期负载分割被触发时，在不同的分区之间移动呈现业务状态(预定和发布)。
如图5所示，一种长期负载分割方法，具体步骤如下：
步骤501、符合IMS的切换管理应用服务器利用简单的散列函数，用正则表达式方式将客户配置文件存储在HSS上，并且对呈现实体标识符进行评估；
步骤502、符合IMS的切换管理应用服务器采用S-CSCF构件以统计方式划分呈现业务负载并把进来的呈现业务消息路由到正确的呈现业务分区处；
步骤503、在IMS客户注册时，所述S-CSCF构件动态的从HSS处下载初始过滤规则IFC，包括用于负载分割的正则表达式；
步骤504、从呈现业务实体处收到一个新的呈现实体信息时，S-CSCF过滤并相应的对所述呈现业务消息进行路由选择；
步骤505、当触发分区重组时，重新限定由基础设施和业务构件维持的会话状态，重新限定基础设施/业务构件处所有正在进行的SUBSCRIBE会话对话，删除呈现业务维持的预定和发布状态，以便增加/删除呈现业务分区。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性方法，其特征在于，包括如下步骤：
监控每个呈现业务分区的过载情况；
对呈现业务分区进行短期负载均衡；
对呈现业务分区进行长期负载分割；
所述短期负载均衡的方法，包括如下步骤：
步骤2-1、把呈现业务所有SUBSCRIBE和PUBLISH对话存储在本地数据库中，并用本地快速访问高速缓存来加速状态访问；
步骤2-2、每个S-CSCF按DNS寿命周期性询问本地分区DNS服务；
步骤2-3、基于DNS的负载均衡，获得负载最轻的呈现业务服务器的记录，并把所有新进来的请求都重新定向给所述负载最轻的呈现业务服务器，直到下一个DNS周期的询问时为止；
所述DNS寿命为域名解析在DNS服务器中存留的时间；
所述长期负载分割的方法，包括如下步骤：
步骤A、符合IMS的切换管理应用服务器利用正则表达式将客户配置文件存储在HSS上，并且对呈现实体标识符进行评估；
步骤B、符合IMS的切换管理应用服务器采用S-CSCF构件以统计方式划分呈现业务负载并把进来的呈现业务消息路由到正确的呈现业务分区处；
步骤C、在IMS客户注册时，所述S-CSCF构件动态的从HSS处下载初始过滤规则IFC，包括用于负载分割的正则表达式；
步骤D、从呈现业务实体处收到一个新的呈现实体信息时，S-CSCF过滤并相应的对所述呈现业务消息进行路由选择；
步骤E、当触发分区重组时，重新限定由基础设施和业务构件维持的会话状态，重新限定基础设施/业务构件处所有正在进行的SUBSCRIBE会话对话，删除呈现业务维持的预定和发布状态，以便增加/删除呈现业务分区。
2.根据权利要求1所述的可缩放性方法，其特征在于，所述S-CSCF充当所述分区的动态均衡代理。
3.根据权利要求1所述的可缩放性方法，其特征在于，所述负载最轻的呈现业务服务器不仅缓存PUBLISH消息并存储在本地数据库中，而且借助业务会话状态分发模块把所述PUBLISH消息转发给整个呈现业务分区。
4.根据权利要求3所述的可缩放性方法，其特征在于，所述PUBLISH消息作为数据分发服务数据实例进行封装和分发，每条PUBLISH消息都由IMS会话标示符、发送方和接收方进行标示，并且在一个公共的数据分发服务主体上发布。
5.根据权利要求1所述的可缩放性方法，其特征在于，所述步骤A中，所述呈现实体标识符 包括PUBLISH的from字段和SUBSCRIBE的to字段。
6.一种实现基于IMS呈现业务的可缩放性系统，其特征在于，所述系统包括：
业务会话状态分发模块，用于呈现业务节点提供以数据为中心的本地视图，使PUBLISH数据的分发和相同分区中呈现业务之间实现组通信；
短期负载均衡器，用于在每个业务分区里执行短期负载均衡操作，接收来自呈现业务监控器的过载警报，并且自动地触发分区更新；
长期负载分区控制台：用于通过帮助定义由S-CSCF强制执行的新IMS路由选择表达式和呈现业务内部会话状态从一个分区迁移到另一个分区，使能长期呈现业务分割决定，为IMS域管理员提供激活/去活IMS基础设施构件；
预应式监控桩：用于监控过载情况，并且把这些过载情况借助事件通知报告给短期负载均衡器和长期负载分区控制台，用于呈现业务的专用预应式监控桩观察额外的应用特有的性能指示器。
7.一种对呈现业务分区实现长期负载分割的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤9-1、符合IMS的切换管理应用服务器利用正则表达式将客户配置文件存储在HSS上，并且对呈现实体标识符进行评估；
步骤9-2、符合IMS的切换管理应用服务器采用S-CSCF构件以统计方式划分呈现业务负载并把进来的呈现业务消息路由到正确的呈现业务分区处；
步骤9-3、在IMS客户注册时，所述S-CSCF构件动态的从HSS处下载初始过滤规则IFC，包括用于负载分割的正则表达式；
步骤9-4、从呈现业务实体处收到一个新的呈现实体信息时，S-CSCF过滤并相应的对所述呈现业务消息进行路由选择；
步骤9-5、当触发分区重组时，重新限定由基础设施和业务构件维持的会话状态，重新限定基础设施/业务构件处所有正在进行的SUBSCRIBE会话对话，删除呈现业务维持的预定和发布状态，以便增加/删除呈现业务分区。
8.根据权利要求7所述负载分割的方法，其特征在于，所述步骤9-1中，所述呈现实体标识符 包括PUBLISH的from字段和SUBSCRIBE的to字段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |