CN105721553A - 一种自适应集群消息分发器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种自适应集群消息分发器。本发明的一种自适应集群消息分发器包括收发中心、服务中心、集群中心;在本发明中,收发中心与外部系统建立连接关系,服务中心把收发中心接收到的信息采用负载均衡算法转发至集群中心,集群中心接收至服务中心转发至的信息并发布信息至服务中心;本发明支持多协议(H2、http、SMPP、SGIP等),本发明实现保证高性能和高资源利用率,异步消息机制保证单个消息的堵塞不影响其它消息、单条链路的堵塞不影响其它链路、单个后端节点故障不影响整个集群中心的消息处理;本发明处理消息快速且性能高、可靠度高、资源利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种自适应集群消息分发器。
背景技术
在通信行业技术领域内,经常会碰到实时查询、实时业务受理和批量业务处理等BSS(业务支撑系统)和OCS(在线计费系统)的交互接口问题,因交互信息数据比较大,处理信息也比较大,从而影响处理的速度。
例如,广东联通OCS(在线计费系统)的业务受理接口跟外部有300多条链路连接,高峰期每秒的处理的业务请求数约为1200条/秒,OCS的原业务受理接口跟外部系统是直连的模式,且与外部的消息交互为同步模式(每处理一条请求,必须收到后端应用节点返回的应答后再处理下一条请求),每套业务受理接口的处理能力不到600条/秒;所以分别在两台小型机上部署了两套业务受理接口程序,考虑到HA方式(HighAvailable,一台活动节点作为主节点,一台非活动节点作为备用节点),在备机复用的情况下占用了三台小型机资源;同时,因为接口程序没有负载均衡能力,还需要单独部署一套的proxy(代理服务器)进行消息分发,proxy(代理服务器)需要人为管理后端的业务应用节点,在这种情况下,还只能勉强支撑,经常在节假日出现业务受理接口超时的情况。
发明内容
为了克服上述所述的不足,本发明的目的是提供一种可以处理消息快速且性能高、可靠度高、资源利用率高的自适应集群消息分发器。
本发明解决其技术问题的技术方案是:
一种自适应集群消息分发器,与外部系统连接,其中,包括用于与所述外部系统建立连接关系的收发中心、用于把所述收发中心接收到的信息采用负载均衡算法转发至集群中心的服务中心、用于接收所述服务中心转发至的信息且发布信息至所述服务中心的集群中心。
作为本发明的一种改进,所述收发中心包括用于接收和发送信息的业务收发模块和用于监控所述业务收发模块与所述外部系统之间的连接情况、信息交互情况的业务监控模块。
作为本发明的进一步改进,所述业务收发模块包括用于接收所述外部系统的请求信息且转化为内部协议的接收单元和用于将所述服务中心返回的应答信息转换为外部协议后转发至所述外部系统的发送单元。
作为本发明的更进一步改进,所述业务收发模块还包括用于监听所述接收单元和发送单元且与所述外部系统建立连接关系的监听单元。
作为本发明的更进一步改进,所述服务中心包括用于管理注册服务信息、订阅服务信息和发布服务信息的配置中心模块、用于发送订阅服务信息的订阅服务模块、用于发送发布服务信息的发布服务模块、用于存储服务信息的服务消费模块。
作为本发明的更进一步改进,所述服务中心还包括用于使信息进行排队缓冲的缓冲单元,所述缓冲单元包括用于使所述收发中心发送至的信息进行排队缓冲的IN缓冲区和用于使返回至所述收发中心的应答信息进行排队缓冲的OUT缓冲区。
作为本发明的更进一步改进,所述服务消费模块包括若干个存储服务信息的服务单元,所述服务单元与用于调节所述服务单元内服务信息的调节器连接。
作为本发明的更进一步改进,所述服务中心还包括用于在所述服务中心内部监控和管理信息的服务监控模块。
作为本发明的更进一步改进,所述服务中心还包括用于监控所述服务消费模块的运行情况的消费监控模块。
作为本发明的更进一步改进,所述集群中心包括用于接收所述服务单元的信息且通过所述发布服务模块发布服务代码、服务IP和服务端口至配置中心模块的应用节点。
在本发明中,收发中心与外部系统建立连接关系,服务中心把收发中心接收到的信息采用负载均衡算法转发至集群中心,集群中心接收至服务中心转发至的信息并发布信息至服务中心;本发明支持多协议(H2、http、SMPP、SGIP等),本发明实现保证高性能和高资源利用率,异步消息机制保证单个消息的堵塞不影响其它消息、单条链路的堵塞不影响其它链路、单个后端节点故障不影响整个集群中心的消息处理;本发明处理消息快速且性能高、可靠度高、资源利用率高。
附图说明
为了易于说明,本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构框图;
图2为本发明的连接框图;
附图标记:1-收发中心,11-业务收发模块,12-业务监控模块,13-接收单元,14-发送单元,15-监听单元,2-服务中心,21-配置中心模块,22-订阅服务模块,23-发布服务模块,24-服务消费模块,241-服务单元,242-调节器,25-缓冲单元,251-IN缓冲区,252-OUT缓冲区,26-服务监控模块,27-消费监控模块,3-集群中心,31-应用节点。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1和图2所示,本发明的一种自适应集群消息分发器,与外部系统连接。
如图1所示,本发明的一种自适应集群消息分发器包括用于与外部系统建立连接关系的收发中心1、用于把收发中心1接收到的信息采用负载均衡算法转发至集群中心3的服务中心2、用于接收服务中心2转发至的信息且发布信息至服务中心2的集群中心3;外部系统为业务的发起方,每个外部系统在与本发明的一种自适应集群消息分发器的收发中心1建立链接后,能且只能发起一种业务请求。
进一步,本发明提供收发中心1的一种实施方式,收发中心1包括用于接收和发送信息的业务收发模块11和用于监控业务收发模块11与外部系统之间的连接情况、信息交互情况的业务监控模块12;业务监控模块12与外部的连接情况、消息交互情况。
再进一步,本发明提供业务收发模块11的一种实施方式,业务收发模块11包括用于接收外部系统的请求信息且转化为内部协议的接收单元13和用于将服务中心2返回的应答信息转换为外部协议后转发至外部系统的发送单元14。
更进一步,业务收发模块11还包括用于监听接收单元13和发送单元14且与外部系统建立连接关系的监听单元15。
监听单元15负责监听,与外部系统建立连接;接收单元13和发送单元14由监听单元15建立连接后拉起的一组收发进程;接收单元13负责接收外部请求、转换为内部协议;发送单元14将后端返回的应答消息转换为外部协议后转发给外部系统。
再进一步,服务中心2包括用于管理注册服务信息、订阅服务信息和发布服务信息的配置中心模块21、用于发送订阅服务信息的订阅服务模块22、用于发送发布服务信息的发布服务模块23、用于存储服务信息的服务消费模块24;配置中心模块21为注册、订阅、发布服务的管理节点,注册服务是指集群中心3将自身支持的服务和调用方式发送到服务到配置中心模块21;订阅服务是指服务消费模块24将自己需要调用的服务告知配置中心模块21;发布服务是指服务消费模块24订阅服务后,配置中心模块21在有该项服务的提供注册时,将集群中心3的调用方式主动推送给服务消费模块24;消费服务是指服务消费模块24订阅服务、服务中心2发布服务后,服务消费模块24就可以得知集群中心3的调用方式,从而发送请求给集群中心3,由集群中心3完成某一项计算的过程。服务消费模块24具备负载均衡的功能,多个同类消费之间可进行协作。
再进一步,服务中心2还包括用于使信息进行排队缓冲的缓冲单元25,缓冲单元25包括用于使收发中心1发送至的信息进行排队缓冲的IN缓冲区251和用于使返回至收发中心1的应答信息进行排队缓冲的OUT缓冲区252。
再进一步,服务消费模块24包括若干个存储服务信息的服务单元241,服务单元241与用于调节服务单元241内服务信息的调节器242连接;根据收发中心1输入消息的流量大小自动调节服务单元25的数量,每一组服务单元25共用一个调节器
再进一步,服务中心2还包括用于在服务中心2内部监控和管理信息的服务监控模块26,监控服务的提供和消费情况。
再进一步,服务中心2还包括用于监控服务消费模块24的运行情况的消费监控模块26;监控消费的运行情况,并可根据消费情况对消费者数量进行实时调节。
再进一步,本发明提供集群中心3的一种实施方式,集群中心3包括用于接收服务单元241的信息且通过发布服务模块23发布服务代码、服务IP和服务端口至配置中心模块21的应用节点31。
如图2所示,应用节点31启动后,主动将自己的服务代码、服务IP、服务端口发送给发布服务模块23进行发布;服务单元241启动后,通过订阅服务模块22订阅自己所需的服务,如果订阅成功,即可获得所有该类应用节点31的服务IP、服务端口;多个服务单元241相互协作,从待处理业务队列中获取业务请求、均衡转发给集群中心3;接收单元13接收外部系统发来的业务请求按接收时间先后顺序写入到IN缓冲区251中,发送单元14将后端返回的应答消息原路返回给外部系统。
如图2所示,本发明的实施包括收发中心1、服务中心2、集群中心3三大部分;对外业务接口负责与外部系统建立链接、实现消息交互,部署在稳定的小型机上,通过HA技术(HA为:HA(HighAvailable),高可用性群集,是保证业务连续性的有效解决方案,一般有两个或两个以上的节点,且分为活动节点及备用节点,通常把正在执行业务的称为活动节点,而作为活动节点的一个备份的则称为备用节点,当活动节点出现问题,导致正在运行的业务(任务)不能正常运行时,备用节点此时就会侦测到,并立即接续活动节点来执行业务,从而实现业务的不中断或短暂中断)保证其高可靠性,服务中心2是整个技术的重点,负责资源调配、负载均衡、故障应急等重大功能,是本发明的核心部件;集群中心是增加了业务注册功能的具体业务处理节点,负责具体的业务处理。
收发中心1的接收单元13将外部系统的业务请求写入IN缓冲区251排队;服务中心2的服务消费模块在通过订阅服务模块22的服务订阅获得应用节点31对服务的支持情况,将业务请求转发给对应的应用节点31;应用节点31在启动后会将自身支持的服务通发布服务模块23发布,发布后的服务会被推送给服务消费模块24选择;服务消费模块24在接收到新的推送后,会更新自身存储的服务信息并调整负载均衡策略。
业务收发模块的工作原理:监听单元15负责监听,收到外部系统连接请求后,拉起一组接收单元13和发送单元14的进程。接收单元13负责将外部系统业务请求按到达时间的先后顺序写入带有FIFO特性的IN缓冲区251(注意排队缓冲区不一定是操作系统提供的消息队列模式,可以是根据需要实现的socket缓冲区、文件等其它形式的排队工具);同时,它将指定单位时间段接收到的消息总量作为一种特殊消息,写入IN缓冲区251,我们称之为流量标消息,发送单元14则相反,将应答消息从OUT缓冲区252读出来,转发给外部系统,其软件构成:接收单元13和发送单元14由主控进程和挂载式协议解析组件构成,根据对外业务需要,选择挂载对应的协议解析组件。其运行环境:业务收发模块11运行在比较稳定的小型机上,通过HA保证其高可靠性,它的运行情况被业务监控模块12监控。业务数据可按链路、按指定单位时间段监控,包括:请求消息数、应答消息数、成功率、丢包率(请求消息数=收到的请求消息总数,应答消息数=后端回复的应答消息总数,成功率=后端回复正确处理的消息数/请求消息数*100%,丢包率=(请求消息数后-应答消息数)/请求消息数*100%,不正常的业务交互、软件故障、硬件故障能够及时被监测到并告警)。
服务单元241及调节器242的工作原理:作为服务的消费者,首先要订阅所需的服务,它向订阅服务模块22发送“服务类型代码”,订阅服务模块22将后端支持该项服务的应用节点31“IP+端口”组成的订阅信息推送给服务单元241,在订阅或者有新的对应服务发布后时都会推送。服务单元241接收并保存了订阅信息,也就知道了哪一个应用节点31支持该项服务,从而可以从缓冲单元25读取业务请求,按负载均衡策略发送给集群中心3。
负载均衡指标涉及CPU、网络通讯状况、存储速率、应用进程数、文件系统和甚至不同编译器同时使用等因素,服务单元241对这些因素通过三种策略直接收敛:业务量收敛、加权收敛和时间收敛(业务量收敛为计算每个节点请求消息与应答消息之差,值少者均衡优先高,值少者非唯一时随机选择,若差值较高时启动值异常监测流程,以解决应用丢包差值失真的问题,异常监测时随机抓取某个消息计算耗时时间来进行调整的,加权收敛为每个节点贴一个性能标签,标签值高者说明节点更可靠、优先级更高,后续消息量在不可预知情况下,以标签值高者开始进行均衡,标签值需转换为节点业务量单位比较值,转换公式是Xr=X/min(X)且向上折算,向上是因为值高者更可靠。实现过程中,先对性能标签值排序,然后计算单位比较值,以标签值高者作为相互比较基准是实现的关键一步,当出现标签较低值节点之间的最小公倍数时,以标签较低值节点中最高值为优先,依次均衡;时间收敛为以加权收敛为基础来实现业务量动态规划,通过处理消息的平均时长转换为每个节点的性能标签值来实现。基于性能考虑需要解决三个问题:以何种方式获取各节点最初值、如何判断需要重新调整加权值、时间转换性能标签公式是什么,每一个步骤都紧密联系,其中第二个问题是关键,不能太频繁调整否则影响性能);通过上述的性能收敛策略,服务单元241就能准确识别不同应用节点31的处理能力,从而根据能力进行业务量的均衡。
服务单元241为多进程协作模式,多个进程从同一个缓冲单元25读取消息转发给后端。程序可获获得单个服务单元241指定单位时间内处理的消息个数,我们称之为单工作处理能力;也可以从流量标消息中获取当前消息流量,调节242器根据这两个数据,可以计算出当前需要的服务工作进程数=当前消息流量/单工作处理能力,从而减少或增加服务单元241进程数,实现资源占用的自动调节。其软件构成:服务单元241按服务类型归类,每一种服务对应一组或多组服务单元241。每组服务单元241由一个和多个同类进程构成,服务单元241组合和缓冲单元241为一一对应关系,多个进程并行工作、从同一个缓冲单元241读取业务请求转发给应用节点31,每一组服务单元241共用一个调节器242,调节器242根据请求处理情况,自动调节服务单元241的数量。其运行环境:服务单元241运行在硬件成本比较低的PC机上,通过负载冗余机制保证其高可靠性。它的运行情况被业务监控模块12监控。业务数据可按进程、按指定单位时间段监控,包括:请求消息数、应答消息数、成功率、丢包率(请求消息数=收到的请求消息总数,应答消息数=后端回复的应答消息总数,成功率=后端回复正确处理的消息数/请求消息数*100%,丢包率=(请求消息数后-应答消息数)/请求消息数*100%)。不正常的业务交互、软件故障、硬件故障能够及时被监测到并告警。
应用节点31的工作原理:应用节点31作为服务提供者,在其进程启动后,将自身支持的“服务类型代码+IP+端口”构成的服务信息注册到服务中心2,服务通过发布服务模块23推送给服务消费模块24,通过这种模式自动在服务单元241和应用节点31之间建立起连接,服务单元241就可以将业务请求发送给应用节点31。其软件构成:应用节点31由服务注册模块和实际服务支撑模块构成。服务注册模块负责注册服务;实际服务模块处理业务请求,返回应答消息。其运行环境:集群应用节点根据自身需求决定其运行环境。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自适应集群消息分发器,与外部系统连接,其特征在于,包括用于与所述外部系统建立连接关系的收发中心、用于把所述收发中心接收到的信息采用负载均衡算法转发至集群中心的服务中心、用于接收所述服务中心转发至的信息且发布信息至所述服务中心的集群中心。
2.根据权利要求1所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述收发中心包括用于接收和发送信息的业务收发模块和用于监控所述业务收发模块与所述外部系统之间的连接情况、信息交互情况的业务监控模块。
3.根据权利要求2所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述业务收发模块包括用于接收所述外部系统的请求信息且转化为内部协议的接收单元和用于将所述服务中心返回的应答信息转换为外部协议后转发至所述外部系统的发送单元。
4.根据权利要求3所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述业务收发模块还包括用于监听所述接收单元和发送单元且与所述外部系统建立连接关系的监听单元。
5.根据权利要求4所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述服务中心包括用于管理注册服务信息、订阅服务信息和发布服务信息的配置中心模块、用于发送订阅服务信息的订阅服务模块、用于发送发布服务信息的发布服务模块、用于存储服务信息的服务消费模块。
6.根据权利要求5所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述服务中心还包括用于使信息进行排队缓冲的缓冲单元,所述缓冲单元包括用于使所述收发中心发送至的信息进行排队缓冲的IN缓冲区和用于使返回至所述收发中心的应答信息进行排队缓冲的OUT缓冲区。
7.根据权利要求6所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述服务消费模块包括若干个存储服务信息的服务单元,所述服务单元与用于调节所述服务单元内服务信息的调节器连接。
8.根据权利要求7所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述服务中心还包括用于在所述服务中心内部监控和管理信息的服务监控模块。
9.根据权利要求8所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述服务中心还包括用于监控所述服务消费模块的运行情况的消费监控模块。
10.根据权利要求9所述的一种自适应集群消息分发器,其特征在于,所述集群中心包括用于接收所述服务单元的信息且通过所述发布服务模块发布服务代码、服务IP和服务端口至配置中心模块的应用节点。
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