CN108337103B - Sip服务器的备份方法、备用恢复方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供SIP服务器的备份方法、备用恢复方法和系统用于解决SIP服务器实时热备份并不总是可靠的问题。其中一种SIP服务器的备份方法包括，主控制器中运行SIP协议栈并处理SIP呼叫，备用控制器中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；备用控制器接收主控制器的备份数据，对接收到的备份数据进行热备份，同时将所述备份数据对应的更新到磁盘中。上述方案在热备份失效时可以平滑接续已经建立的SIP呼叫，避免客户端的僵持。

Description

SIP服务器的备份方法、备用恢复方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术/计算机技术，具体涉及SIP服务器的备份方法。

背景技术

SIP(Session Initiation Protocol，会话初始化协议)是由IETF(Interne工程任务组)提出的一种实现IP呼叫控制的应用层信令协议，使用广泛，是NGN、IMS的核心协议，VOLTE、宽带集群、视频监控系统、IP电话、代理服务器、VoIP网关、媒体服务器和应用服务器等都在使用SIP。

许多公司和组织开发了自己的SIP协议栈，也出现了一些开源的协议栈，如oSIP、openSIPS等，SIP应用的发展，也对SIP系统的高可用性提出了更高的要求。

SIP系统由服务器端、客户端组成，当SIP服务器故障时(如断电、core宕)，导致服务中断，为提高系统的可靠性，避免服务的中断，需要进行冗余备用，当主机故障时由备机接替工作。单机系统中也可以增加守护系统，当SIP应用进程异常时，由守护系统重新拉起应用。

故障时SIP协议栈中存在的对话状态信息随着进程的消失而消失，导致了呼损的发生，为减少呼损，需要对SIP对话进行实时备用。冗余热备是常用的方法，由主板在运行中实时将状态数据传递到备板，备板实时恢复主板上的呼叫状态，实现主备板对话处理的平滑切换。守护重启方式无法做到热备，为此可以在SIP应用运行中实时将对话状态数据保存到磁盘中，在重启时读取磁盘并恢复会话状态数据。

主控制器和备用控制器对外显示一个虚IP地址。正常工作时，主控制器拥有虚IP地址，备用控制器对外不可见，当主控制器宕机后，备用控制器能从网络层上接管虚IP；当客户端再访问虚IP时，能直接转到备用控制器上。

但主备板实时热备也并不总是可靠(如同时断电、备板启动失败)，其可靠性依赖主备系统进程的正常运行。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的SIP服务器的备份方法、备用恢复方法和系统。

为此目的，第一方面，本发明提出一种SIP服务器的备份方法，主控制器中运行SIP协议栈并处理SIP呼叫，备用控制器中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；备用控制器接收主控制器的备份数据，对接收到的备份数据进行热备份；

对INVITE呼叫进行备份的备份点至少包括：第一备份点，该备份点在主控制器在收发INVITE消息后进入Early状态时；第二备份点，该备份点在主控制器在收发ACK消息进入Confirmed状态时；第三备份点，该备份点在主控制器在收发BYE消息进入Terminated状态时。

可选地，还包括，对SUBSCRIBE呼叫进行备份的备份点至少包括下述之一：第四备份点，该备份点在主控制器收发Subscribe申请消息进入Confirmed状态时；第五备份点，该备份点在主控制器收发Subscribe取消消息进入Terminated状态时。

可选地，所述“备用控制器接收主控制器的备份数据”包括：

备用控制器接收INVITE呼叫或SUBSCRIBE呼叫对应的备份数据。

可选地，还包括：将所述备份数据对应的更新到磁盘中。

可选地，所述“将所述备份数据写入磁盘中”包括：

备用控制器将备份数据写入共享磁盘中，主控制器可以访问所述共享磁盘。

可选地，还包括：在主控制器收发BYE消息、Subscribe取消消息进入Terminated状态后，备用控制器对应的删除该BYE消息对应的呼叫备份数据。

可选地，所述对应的删除该BYE消息、Subscribe取消消息对应的呼叫备份数据的步骤包括：根据该BYE消息、Subscribe取消消息对应的呼叫call_id，删除该call_id对应的呼叫备份数据。

第二方面，本发明提供一种SIP服务器的备用恢复方法，在主控制器和备用控制器切换失败时，主控制器和备用控制器均重新启动，并相互确认其中之一为主控制器，主控制器读取共享磁盘中的备份数据用于恢复SIP服务器状态。

第三方面，本发明提供一种通信系统，用于实现上述备份方法。

第四方面，本发明提供一种通信系统，用于实现上述备份恢复方法。

由上述技术方案实时的同时进行热备份与磁盘备份，使得在热备份失效时，可以从磁盘备份中恢复的SIP呼叫状态，使得在热备份失效时可以平滑接续已经建立的SIP呼叫(特别是已经处于通话中的呼叫)，并主动释放被叫未应答的呼叫，避免客户端的僵持。“

前面是提供对本发明一些方面的理解的简要发明内容。这个部分既不是本发明及其各种实施例的详尽表述也不是穷举的表述。它既不用于识别本发明的重要或关键特征也不限定本发明的范围，而是以一种简化形式给出本发明的所选原理，作为对下面给出的更具体的描述的简介。应当理解，单独地或者组合地利用上面阐述或下面具体描述的一个或多个特征，本发明的其它实施例也是可能的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-1为本发明的一个实施例中对INVITE呼叫的呼入进行备份的流程示意图；

图1-2为本发明的一个实施例中对INVITE呼叫的呼出进行备份的流程示意图；

图2-1为本发明的一个实施例中对Subscribe呼叫的接收订阅进行备份的流程示意图；

图2-2为本发明的一个实施例中对Subscribe呼叫的申请订阅进行备份的流程示意图；

图3为本发明的一个实施例的用于实现SIP服务器的备份方法的通讯系统结构图；

图4-1为本发明的一个实施例中执行SIP服务器的备份方法的流程图；

图4-2为本发明的一个实施例中执行SIP服务器的备份方法的流程图；

图5为本发明的一个实施例中执行SIP服务器的备用恢复方法的流程图；

图6为本发明的一个实施例中减少僵持呼叫方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示例性的通信系统描述本发明。尽管很适合用于如使用服务器和/或数据库的系统，但本发明不限于用于任何特定类型的通信系统或系统元件配置。

本申请中的主控制器110和备用控制器120时可以是两个独立的实体/模块，该类术语仅用于将其中一个实体/模块与另一个实体/模块区分开来，例如分别为主服务器的控制器和备用服务器的控制器，又例如可以一个服务器或网关中包含多个控制器，其分别为主控制器和备用控制器120。本发明的示例性系统和方法也将结合软件、模块和相关的硬件来描述。但是，为了避免不必要地使本发明变得不清楚，以下描述省略公知的结构，组件和设备，它们可以用框图形式示出、是公知的或以其它方式概述。上述公知结构或实施方式包括但不限于SIP热备份、IP层路由器、SIP服务器等。

为了解释的目的，众多的细节被阐明以提供对本发明的全面理解。然而，应当意识到本发明可以用本文阐明的具体细节之外的多种方式实施。

图1-1为本发明的一个实施例中对INVITE呼叫的呼入进行备份的流程示意图；图1-2为本发明的一个实施例中对INVITE呼叫的呼出进行备份的流程示意图；主控制器中运行SIP协议栈，备用控制器中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；备用控制器接收主控制器的备份数据，对接收到的备份数据进行热备份；

对INVITE呼叫的备份至少包括下述三个备份点：第一备份点，该备份点在主控制器110在收发INVITE消息后进入Early状态时；第二备份点，该备份点在主控制器110在收发ACK消息进入Confirmed状态时；第三备份点，该备份点在主控制器110在收发BYE消息进入Terminated状态时。即INVITE呼入流程的备份点有三个，第一个备份点为，在收发INVITE后接入Early状态，由备份恢复处理模块对呼叫会话状态数据的打包处理，并通过主备控制器之间的数据通道将备份请求发送到备板，备份请求中包括用于指示备份数据的数据，备用控制器120接收备份数据后实时进行SIP呼入状态还原，并根据call_id建立写入文件。第二个备份点为，在收发ACK进入Confirmed状态后进行，备用控制器120进行SIP呼入状态还原并覆盖call_id对应的文件。第三个备份点为，在收发BYE时刻，此时进入Terminated状态，主控制器110发送备份删除请求，备用控制器120收到该消息后删除对应的呼叫状态数据、删除磁盘文件。备份请求消息、备份删除消息、状态数据中含有唯一标识呼叫的参数call_id，同一个呼叫具有相同的call_id值。

可以理解的，INVITE呼入、呼出流程的备份点有三个，第一个备份点在收发INVITE后，第二个备份点在收发ACK后，第三个个备份点在收发BYE消息时刻。

备份数据包括但不限于以下一种或几种：call_id(会话唯一标识)、call_type(会话类型，收发INVITE、SUBSCRIBE)、call_state(会话状态，Early、Confirmed、Terminated)、call_timer(会话定时器)、callid_info(对应SIP消息的头域参数)、local_tag(对应SIP消息的头域参数)、remote_tag(对应SIP消息的头域参数)、local_cseq(本侧的cseq序号，从1开始分配，每次请求递增)、remote_cseq(对端分配的cseq序号)、remote_uri(对应SIP消息的头域参数)、local_uri(对应SIP消息的头域参数)、remote_contact_uri(对应SIP消息的头域参数)、c_tr(会话中最后一个事务信息)。

可以理解的是，在一些实施例中，其备份过程仅包含主控制器和备用控制器之间的热备份，而不包含备用控制器的对备份数据进行磁盘备份的过程，热备份包含上述备份点。在另一些实施例中，备份过程可以是包含主控制器和备用控制器之间的热备份，以及包含备用控制器的对备份数据进行磁盘备份的过程，上述的备份点为磁盘备份和热备份的备份点。

在SIP对话中，Early状态(从INVITE消息开始到ACK消息的请求处理期间，呼叫开始到被叫应答阶段)保持时间短，包含多次请求与响应交互，状态变化多，Early状态下的热备密度大、容易异常、可靠性差，此时客户端需要靠超时释放异常的呼叫，会使客户端会表现为一种不友好的僵持状态。而上述备份点，使得在SIP会话请求处理期间切换时，可以主动释放掉未应答的呼叫，避免僵持，平滑接续已经建立的SIP呼叫(特别是已经被叫应答进入通话中的呼叫)。

图2-1为本发明的一个实施例中对Subscribe呼叫的接收订阅进行备份的流程示意图；图2-2为本发明的一个实施例中对Subscribe呼叫的申请订阅进行备份的流程示意图；SUBSCRIBE呼叫至少包括下述备份点之一：第四备份点，主控制器110收发Subscribe申请消息进入Confirmed状态时；第五备份点，主控制器110收发Subscribe取消消息进入Terminated状态时。即第一个备份点为，在主控制器收发Subscribe申请后，由备份恢复处理模块对状态数据进行封装，通过数据通道传递给备用控制器120进行实时恢复，同时写入共享磁盘131。第二个备份点在收发Subscribe取消订阅的时刻，备用控制器120删除状态数据、删除磁盘文件。

可以理解的是，可灵活根据系统的性能设定备份点的个数，备份点不少于上述的描述。

参考图3，将根据本发明的至少一些实施例描述示例性的一种通讯系统，该系统用于实现SIP服务器的备份方法的一个实施例。通讯系统100包括主控制器110、备用控制器120、共享磁盘；还包括集群应用模块(112、122)、应用备份恢复处理模块(113、123)、SIP协议栈处理模块(114、124)、SIP备份恢复处理模块(115、125)。可以理解的集群应用模块(112、122)、应用备份恢复处理模块(113、123)、SIP协议栈处理模块(114、124)、SIP备份恢复处理模块(115、125)可以是软件实现，也可以是硬件实现的。

主控制器110和备用控制器120对外显示一个虚IP地址。正常工作时，主控制器110拥有虚IP地址，备用控制器120对外不可见，当主控制器110宕机后，备用控制器120能从网络层上接管虚IP；当客户端再访问虚IP时，能直接转到备用控制器120上。

除了提供SIP功能之外，图1-1所示的系统也可以包括语音呼叫软件(如VoIP软件)、视频呼叫软件、IM软件、语音消息软件(如多媒体消息，例如音频和视频消息、IM消息等)、记录软件、IP语言服务器、传真服务器、万维网服务器、电子邮件服务器、呼叫中心应用等等。

图3中的共享磁盘131可以是任意非容失性存储介质，该存储介质基于已知或未来的通讯协议，使得主控制器110和备用控制器120均可访问。主控制器110和备用控制器120之间有发现和仲裁的能力。可以理解的是图1-1的系统中可以有多块共享磁盘或其他磁盘。

参考图4-1，将根据本发明的至少一些实施例描述SIP服务器的备份方法，该方法包括步骤：

S401、主控制器110中运行SIP协议栈并处理SIP呼叫，备用控制器10中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；

S402、在所述的备份点，备用控制器120接收主控制器110的备份数据，

S403、对接收到的备份数据进行热备份。可以理解的是S402中的备份点为本文中提到的任一一个或多个备份点。

上述热备份或将所述备份数据对应的更新到磁盘可以是基于触发器法、基于时间戳法、基于事务法和基于API法。优选的为调用主控制器110的备份恢复处理模块完成备份数据的封装，并通过数据管道传到备用控制器120。

主控制器110遵循RFC3261等相关规范进行SIP呼叫处，而实施例的将所述的备份数据对应的更新高磁盘中，可以是是例如当主控制器110接收/发送INVITE呼叫进入Early态时，调用备份恢复处理模块完成状态数据的封装并通过数据管道传递到备用控制器120，备板SIP备份恢复处理模块完成呼叫状态的恢复，并写入共享磁盘131。

上述备份点，使得在SIP会话请求处理期间切换时，可以主动释放掉未应答的呼叫，避免僵持，平滑接续已经建立的SIP呼叫(特别是已经被叫应答进入通话中的呼叫)。

参见图4-2，为本发明的一种实施例的备份方法流程图，其包括

S401、主控制器110中运行SIP协议栈并处理SIP呼叫，备用控制器120中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；

S402、在所述的备份点，备用控制器120接收主控制器110的备份数据，

S403、对接收到的备份数据进行热备份。

S404、将所述备份数据对应的更新到磁盘中。

区别于现有技术，上述SIP服务器备份系统用于实现SIP备份和恢复方法，该系统实时的同时进行热备份与磁盘备份，使得在热备份失效时，可以从磁盘备份中恢复的SIP呼叫状态，使得在热备份失效时可以平滑接续已经建立的SIP呼叫，避免客户端的僵持。

“备用控制器120接收主控制器的备份数据”包括：备用控制器120接收INVITE呼叫或SUBSCRIBE呼叫对应的备份数据。

在一些实施例中，所述“将所述备份数据写入磁盘中”包括：备用控制器120将备份数据写入共享磁盘131中，主控制器110可以访问所述共享磁盘131。

在写入磁盘文件时采用由备板的备份恢复处理模块来完成，可以减少主板的资源占用，运行中备板较空闲。

在一些实施例中，本方法还包括：在主控制器110收发BYE/Subscribe取消消息进入Terminated状态时，备用控制器120对应的删除该BYE消息对应的呼叫备份数据。

在呼叫结束后删除对应的备份数据，减少共享磁盘131的存储量，和提高存取速度。避免对失效无用的备份数据进行恢复而导致恢复后的SIP协议栈异常。并且避免磁盘写满而无法继续写入新的备份数据。

参见图5，将根据本发明的至少一些实施例描述备用恢复方法，该方法包括步骤：

S501在主控制器110和备用控制器120切换失败时，主控制器110和备用控制器120均重新启动，

S502并相互确认其中之一为主控制器110，

S503主控制器110读取共享磁盘131中的备份数据用于恢复SIP服务器状态。

区别于现有技术，上述SIP服务器备份方法实时同时进行热备份与磁盘备份，使得在热备份失效时，可以从磁盘备份中恢复的SIP呼叫状态，使得在热备份失效时可以平滑接续已经建立的SIP呼叫，避免客户端的僵持。

图6为从热备份恢复，或从磁盘备份中恢复时，将执行的步骤，特别是步骤S603，新的主控制器主动释放呼叫，对发INVITE的外呼呼叫发送CANCEL消息，取消外呼。对接收INVITE的呼入呼叫会送4**消息，即拒绝响应拒绝呼入。

发明人还提供一种用于实现上述方法的通信系统，该系统包括共享磁盘131、主控制器110和至少一个备用控制器120，其中主控制器110中运行SIP协议栈并处理SIP呼叫，备用控制器120中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；备用控制器120接收主控制器110的备份数据，对接收到的备份数据进行热备份，将所述备份数据对应的更新到磁盘中。

备用控制器120用于接收INVITE呼叫或SUBSCRIBE呼叫对应的备份数据。

主控制器110用于运行SIP协议栈并处理SIP呼叫，并在下述备份点向备用控制器120发送INVITE呼叫对应的备份数据：第一备份点，主控制器110在收发INVITE消息后进入Early状态时；第二备份点，主控制器110在收发ACK消息进入Confirmed状态时；第三备份点，主控制器110在收发BYE消息进入Terminated状态时；

主控制器110用于SUBSCRIBE呼叫对应的备份数据，并在下述备份点向备用控制器120发送SUBSCRIBE呼叫对应的备份数据：第四备份点，主控制器110收发Subscribe申请消息进入Confirmed状态时；第五备份点，主控制器110收发Subscribe取消消息进入Terminated状态时。

所述磁盘为共享磁盘131中，主控制器110和备用控制器120可以访问所述共享磁盘131；

主控制器110用于在收发BYE消息进入Terminated状态时，备用控制器120对应的删除该BYE消息对应的呼叫备份数据。

发明人还提供一种用于通讯系统，用于主控制器和备用控制器之间的热备份恢复。

该通讯系统还包括处理主控制器110和备用控制器120切换失败的模块，该模块用于当主控制器110和备用控制器120切换失败时，指示主控制器110和备用控制器120均重新启动，并确认主控制器110和备用控制器120其中之一为主控制器110，主控制器110读取共享磁盘131中的备份数据用于恢复SIP服务器状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种SIP服务器的备份方法，其特征在于，包括：

主控制器中运行SIP协议栈，备用控制器中运行SIP协议栈但不启动传输层协议和定时器；备用控制器接收主控制器的备份数据，对接收到的备份数据进行热备份；

将所述备份数据对应地更新到磁盘中；

对INVITE呼叫进行备份的备份点至少包括：

第一备份点，该备份点在主控制器在收发INVITE消息后进入Early状态时；对于所述第一备份点，由备份恢复处理模块对呼叫会话状态数据打包处理，并通过主备控制器之间的数据通道将备份请求发送到备板，所述备份请求中包括用于指示备份数据的数据，所述备用控制器接收所述备份数据后实时进行SIP呼入状态还原，并根据call_id建立写入文件；

第二备份点，该备份点在主控制器在收发ACK消息进入Confirmed状态时；对于所述第二备份点，所述备用控制器进行SIP呼入状态还原并覆盖call_id对应的文件；

第三备份点，该备份点在主控制器在收发BYE消息进入Terminated状态时；对于所述第三备份点，所述主控制器发送备份删除请求，所述备用控制器收到所述备份删除请求后删除对应的呼叫状态数据、删除磁盘文件。

2.根据权利要求1所述的备份方法，其特征在于，还包括，对SUBSCRIBE呼叫进行备份的备份点至少包括下述之一：第四备份点，该备份点在主控制器收发Subscribe申请消息进入Confirmed状态时；第五备份点，该备份点在主控制器收发Subscribe取消消息进入Terminated状态时。

3.根据权利要求1或2所述的备份方法，其特征在于，还包括：

备用控制器接收INVITE呼叫或SUBSCRIBE呼叫对应的备份数据。

4.根据权利要求1所述的备份方法，其特征在于，所述将所述备份数据对应地更新到磁盘中的步骤包括：

备用控制器将所述备份数据写入共享磁盘中，主控制器可以访问所述共享磁盘。

5.根据权利要求1所述的备份方法，其特征在于，还包括：在主控制器收发BYE消息、Subscribe取消消息进入Terminated状态后，备用控制器对应的删除该BYE消息、Subscribe取消消息对应的呼叫备份数据。

6.根据权利要求5所述的备份方法，其特征在于，所述对应的删除该BYE消息、Subscribe取消消息对应的呼叫备份数据的步骤包括：

根据该BYE消息、Subscribe取消消息对应的呼叫call_id，删除该call_id对应的呼叫备份数据。

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