CN109040309B - 一种基于xmpp通信处理服务器的负载均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于XMPP通信处理服务器的负载均衡方法，具体方法包括，终端代理，向控制中心发出请求获取自身的通信账号；向XMPP服务器openfire发出请求，获取网内可能存在的终端服务器列表；使用XMPP通信，向终端服务器列表中所有的终端服务器发出负载探询协议；从返回负载应答的终端服务器列表中挑选出负载最低的终端服务器；向负载最低的终端服务器发起业务登录协议，获取负载最低的终端服务器的地址/端口；其中，终端服务器的通信账号上携带所属网络信息及服务器设备信息，以区分终端服务器所在网络及同一局域网内的不同服务器设备。与现有技术相比，在简单推+拉结合模式的基础上，实现了支持多网络部署和自动负载均衡。

Description

一种基于XMPP通信处理服务器的负载均衡方法

技术领域

本发明涉及一种基于XMPP通信处理服务器的负载均衡方法，涉及服务器负载均衡领域。

背景技术

目前基于XMPP通信的系统(下文简称系统)的通信架构，采用推+拉结合的模式。即，上层向下层播发通知采用XMPP消息推送，下层向上层请求和报送数据采用webservice调用的形式。其基本通信原理如图1所示，系统中所有设备相对于XMPP通信服务器openfire而言，都是XMPP客户端。在此基础上，所有设备之间可以经由openfire中转完成点对点通信。设备利用XMPP协议，将自己以一个通信账户身份登录到XMPP通信服务器上，从而借助XMPP通信服务器获得与其他通信账户(代表了另一个通信设备)的能力。各设备完成通信登录后，以通信账号为设备标识，彼此间互相通信。看起来就像透明的点对点通信一样。(这里的各设备包含终端服务器、终端代理、扫描器、控制中心等类型，每种设备都有各自类型的通信账号。)

设备登录XMPP服务器后，需要按照之前的系统层次划分，选择目标服务器进行业务级别的登录。例如，终端代理登录到终端服务器，终端服务器登录到控制中心，主要完成业务层面的设备管理。

在此，XMPP通信，需要使用账号和密码，账号可通过设备类型，通过控制中心的webservice从数据库中自动创建，同时，webservice需要自动在XMPP服务器上自动注册账号；密码可采用随机密码。

随着终端代理数量的增加，单台服务器受自身硬件条件的限制，很难承受太大的访问量，即常规的推+拉方式无法满足业务的需求。在这种情况下，有二种优化方案可以选择：

1)对单台服务器的硬件进行更新，由双核的变成四核的，内存加大等。

2)增加服务器的台数，来分担服务器的负担。以实现增加网络带宽，增加服务器的处理能力的目的。

方案1使用了纵向扩展的方式，但是扩展空间有限，我们直接考虑方案2。方案2需要考虑负载均衡。

而XMPP接入后，通信只认定通信账号，无视接入ip的网络归属；而webservice对于ip属于局域网内ip还是公网ip则比较敏感。这两个矛盾的特点，使得终端服务器整合了XMPP通信和webservice后，需要有个更优的解决方案同时支持多网络部署和自动负载均衡。

发明内容

本发明提供了一种基于XMPP通信处理服务器的负载均衡方法，具有支持多网络部署和自动负载均衡的特点。

根据本发明提供的一种基于XMPP通信处理服务器的负载均衡方法，具体方法包括，

通信账号获取，终端代理向控制中心发出请求获取自身的通信账号；

终端服务器列表获取，终端代理向XMPP服务器openfire发出以terminal-server为前缀的search请求，获取网内可能存在的终端服务器列表；

发出负载探询协议，终端代理使用XMPP通信，向终端服务器列表中所有的终端服务器发出负载探询协议；

查找负载最低的终端服务器，终端代理在预设的计时周期内，从返回负载应答的终端服务器列表中挑选出负载最低的终端服务器；

发起业务登录协议，终端代理向负载最低的终端服务器发起业务登录协议；

获取负载最低的终端服务器的地址/端口，负载最低的终端服务器向终端代理发回业务登录应答，并返回负载最低的终端服务器的webservice地址/端口；

其中，终端服务器的通信账号上携带所属网络信息及服务器设备信息，以区分终端服务器所在网络及同一局域网内的不同服务器设备；不同的局域网所属网络信息不同，同一局域网内的不同服务器设备，服务器设备信息不同。

所述所属网络信息为网络编号。

所述服务器设备信息为服务器设备编号。

所述方法还包括，对总部、分部不同的局域网，分配不同的网络编号；分布设置网络编号后，在终端代理安装过程中，除了填写控制中心ip和port外，一并填入接入网络编号；终端代理从XMPP服务器openfire检索时，以所接入的网络编号为前缀获取所属子网络的位置。

所述方法还包括，在网络编号的基础上，增加设置定义终端代理的接入模式；所述接入模式包括本地接入和互联网接入；

在控制中心给系统每台终端服务器配置一个ip和port，且设置终端服务器将外网接入参数更新到终端服务器本地；

终端代理向终端服务器发起负载探询时，同时表明其接入方式；如果是互联网接入，则判断是否存在配置了外网接入参数的终端服务器，如果是，则配置了外网接入参数的终端服务器发回负载应答，如果否，则不发回负载应答；如果是本地接入，则本地终端服务器发回负载应答；

终端代理向终端服务器发起业务登录时，同时表明其接入方式；如果是互联网接入，则终端服务器返回互联网访问地址；如果是本地接入，则终端服务器返回本地局域网地址。

与现有技术相比，在简单推+拉结合模式的基础上，实现了支持多网络部署和自动负载均衡；引入了服务器所属网络编号与接入方式，避免了负载误选，并能够甄别是本地接入还是互联网接入。

附图说明

图1为现有技术基于XMPP通信的基本通信原理示意图。

图2为一种单网络情况下webservice地址获取过程示意图。

图3为一种多网络情况下webservice地址获取过程示意图。

图4为本发明其中一实施例的负载均衡网络编号分配示意图。

图5为一种多网络情况下webservice地址获取过程示意图。

图6为本发明其中一实施例的负载均衡中终端代理属性定义示意图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图2所示，在单局域网的情况下，可以采用的负载均衡方法为包括，

通信账号获取，终端代理向控制中心webservice发出请求获取自身的通信账号；

终端服务器列表获取，终端代理向XMPP服务器openfire发出以terminal-server为前缀的search请求，获取网内可能存在的终端服务器列表terminal-server-list；

发出负载探询协议，终端代理使用XMPP通信，向终端服务器列表terminal-server-list中所有的终端服务器发出负载探询协议；

查找负载最低的终端服务器，终端代理在预设的计时周期内，从返回负载应答的终端服务器列表valid-terminal-server-list中挑选出负载最低的终端服务器；

发起业务登录协议，终端代理向负载最低的终端服务器发起业务登录协议。

获取负载最低的终端服务器的地址/端口，负载最低的终端服务器向终端代理(TA)发回业务登录应答，并返回负载最低的终端服务器的webservice地址/端口。

采用上述方法，可以完成基本的终端代理接入负载均衡效果，但是仅限于一个局域网内。对于系统分散部署在多个独立局域网时，不能适用。

主要问题存在于整个系统通信架构不但使用XMPP技术，还使用了webservice技术。通常在跨网络或使用外网时，webservice的地址/端口的自动获取将变得非常困难。

如图3所示，继续沿用上述单局域网内负载均衡技术，看似可行，但实际上在获取webservice地址步骤上存在不确定性问题。

对于终端代理TA而言，位于分部，当跨互联网向总部的XMPP服务器openfire请求终端服务器列表ts-list时，由于XMPP通信建立后，并不关心XMPP客户端(包括终端服务器和终端代理)位于哪一个网络中。

那么ts-list中可能包含总部的终端服务器ts1、ts2，也会包含分部的终端服务器tsn，并且终端代理经过openfire可以无视网络边界，成功向ts1、ts2、tsn发送负载探询并获得应答。

如果刚好总部的ts1或者ts2相对于分部tsn负载更低，那么分部的终端代理将会选择总部的终端服务器ts1或ts2作为登录服务器。这在XMPP通信层面并无任何问题，可以完成正常通信。

但在返回webservice地址时，将会出现跨网络问题，总部的ts1或ts2将返回总部局域网内的地址/端口，如ts1:192.168.1.100:8443或Ts2:192.168.1.101:8443，这对于分部的终端:172.16.1.128而言，是无法访问的。

此时，负载均衡将出现失效。

以上问题发生的关键在于终端代理向openfire请求可用终端服务器列表ts-list的过程中，无法区分终端服务器是总部的，还是分部的，从而出现负载误选。

对此，一个自然的扩展设计是，在终端服务器的通信账号上携带所属网络信息，例如将terminal-server.N，扩展设计为terminal-server.MN。即，在单局域网负载均衡方法的基础上，终端服务器的通信账号上携带所属网络信息及服务器设备信息，以区分终端服务器所在网络及同一局域网内的不同服务器设备；不同的局域网所属网络信息不同，同一局域网内的不同服务器设备，服务器设备信息不同。

作为一种实施方式，其中N代表一个5位长数字，表示服务器设备编号；M指代一个5位长数字，表示服务器所属网络编号

即，terminal-server.0000000001->terminal-server.0000100001

在本发明方案中，在处理多网络负载均衡时，为了解决多个网络的问题，在服务器设备编号的基础上，引进服务器所属网络编号。对不同的局域网，分配不同的网络编号。在简单推+拉结合模式的基础上，实现了支持多网络部署和自动负载均衡。

所述方法还包括，对总部、分部不同的局域网，分配不同的网络编号；分布设置网络编号后，在终端代理安装过程中，除了填写控制中心ip和port外，一并填入接入网络编号；终端代理从XMPP服务器openfire检索时，以所接入的网络编号为前缀获取所属子网络的位置。

如图4所示，给分部设置形如00001的编号后，在终端代理安装过程中，除了填写控制中心ip和port外，还需要填入接入网络编号M。

引入网络编号后，终端代理可以安装时指定接入哪一个子网络(索取并填写接入网络编号)，这样在从XMPP服务器openfire检索时，可以以terminal-server.M作为搜索前缀获取所属子网络内的终端服务器。

例如对于分部，接入网络编号为00001，那么分部内的终端代理将只可能获取通信账号形如terminal-server.00001xxxxx的终端服务器，这一点可以通过合理的部署配置来保证。

在更多考虑成本问题的情况下，以上多网络负载均衡方案总是可以适用的。

但是考虑某些分部终端点数过少，计划省去本地私有终端服务器的部署时，仍然不能满足。问题的焦点在于以上方案中终端服务器返回的webservice地址，通常只能是局域网内的地址。

如图5所示的网络结构，对于分部x，基于成本考虑不打算部署自己私有的终端服务器，那么其网内的终端代理，将只能选择接入总部00000，或者分部00001。此时，分部x不会被分配一个专属的网络编号。

从XMPP层面而言，分部x接入总部00000或者分部00001网络不存在任何问题。但在webservice层面，终端服务器总是返回一个局域网ip和port，显然对于分部x的终端代理而言是无法使用的。

所述方法还包括，在网络编号的基础上，增加设置定义终端代理的接入模式；所述接入模式包括本地接入和互联网接入；

在控制中心给系统每台终端服务器配置一个ip和port，且设置终端服务器将外网接入参数更新到终端服务器本地；

终端代理向终端服务器发起负载探询时，同时表明其接入方式；如果是互联网接入，则判断是否存在配置了外网接入参数的终端服务器，如果是，则配置了外网接入参数的终端服务器发回负载应答，如果否，则不发回负载应答；如果是本地接入，则本地终端服务器发回负载应答；

终端代理向终端服务器发起业务登录时，同时表明其接入方式；如果是互联网接入，则终端服务器返回互联网访问地址；如果是本地接入，则终端服务器返回本地局域网地址。

进一步地，处理互联网接入负载均衡时，引进接入模式，甄别是本地接入还是互联网接入，服务器端进而决定回馈负载应答与返回访问地址类型是互联网还是局域网地址。

总部00000或者分部00001中的，终端服务器想要为分部x的终端代理返回webservice的互联网访问地址，那么必须可以识别分部x的终端代理是通过互联网接入的。

那么在网络编号的基础上，继续增加定义终端代理的接入模式：

如图6所示，控制中心可以给系统每台终端服务器配置一个外网接入ip和port(前提是对应的终端服务器的webservice确实建立了外网端口映射)，并要求终端服务器将外网接入参数更新到自己本地。

1)终端代理向终端服务器发起负载探询时，需要同时表明自己的接入方式(本地接入、互联网接入)；如果是互联网接入，那么只有配置了外网接入参数的终端服务器方能发回负载应答(没配置外网接入参数的终端服务器则不发回应答)；如果是本地接入的话,只有本地服务器发回负载应答；

2)终端代理向终端服务器发起业务登录时，需要同时表明自己的接入方式(本地接入、互联网接入)；终端服务器将根据终端代理的接入方式，决定返回本地局域网地址还是互联网访问地址。

作为本发明的一种实施方式，考虑到公司有可能有子公司或子部门，分布于不同的地理区域，可以基于分部人员的数量决定是否在分部部署终端服务器，例如，控制中心为公司总部，然后接入有分部1、分部2到分部n，其中n为大于0的自然数。

总部的控制中心需要提供外网访问的能力。

分部1的终端使用本地局域网与本地终端服务器k进行交互，终端服务器k通过互联网与总部的控制中心进行数据交互；其中k为大于0的自然数。

分部n的终端通过配置网络编号来决定与分部1或总部进行数据交互，此交互基于互联网，且提供交互的终端服务器需要提供外网访问的能力。

当总部(或分部)的多台终端服务器，只有部分服务器提供了外网访问的能力，分部n的终端需要能够正确连接到可用的服务器。

具体负载均衡的方法步骤为：

1、控制中心“设备管理-服务器”模块添加外网映射界面：

内网IP：192.168.10.151

内网端口：8843

外网IP：117.25.167.254

外网端口：8843

2、终端安装时界面提供输入：

控制中心IP：117.25.167.254

控制中心端口：8443

网络编号：00001

接入方式：本地接入or互联网接入

部门：研发部

用户：张三

3、终端获取XMPP通信帐号信息：

通过控制中心的IP和端口，调用webservice接口获取到终端的通信帐号信息

4、终端获取可连接的服务器：

1)如果接入方式是“本地接入”，通过控制中心的IP和端口，调用webservice接口获取到“网络编号”对应的服务器内网IP、端口号、通信帐号

2)如果接入方式是“互联网接入”，通过控制中心的IP和端口，调用webservice接口获取到“网络编号”对应的服务器外网IP、端口号、通信帐号。(服务器没有映射外网时，外网IP可能不存在)

5、终端连接到负载较轻的服务器：

1)获取到可连接服务器列表，终端代理试探到负载较轻的服务器后，终端XMPP业务登录此服务器，并使用对应的IP和端口进行webservice数据交互。

2)如果可连接服务列表为空，则终端不可用。

Claims (1)

1.一种基于XMPP通信处理服务器的负载均衡方法，具体方法包括，

通信账号获取，终端代理向控制中心发出请求获取自身的通信账号；

终端服务器列表获取，终端代理向XMPP服务器openfire发出以terminal-server为前缀的search请求，获取网内可能存在的终端服务器列表；发出负载探询协议，终端代理使用XMPP通信，向终端服务器列表中所有的终端服务器发出负载探询协议；

查找负载最低的终端服务器，终端代理在预设的计时周期内，从返回负载应答的终端服务器列表中挑选出负载最低的终端服务器；

发起业务登录协议，终端代理向负载最低的终端服务器发起业务登录协议；

获取负载最低的终端服务器的地址/端口，负载最低的终端服务器向终端代理发回业务登录应答，并返回负载最低的终端服务器的webservice地址/端口；其中，终端服务器的通信账号上携带所属网络信息及服务器设备信息，以区分终端服务器所在网络及同一局域网内的不同服务器设备；不同的局域网所属网络信息不同，同一局域网内的不同服务器设备，服务器设备信息不同；

所述所属网络信息为网络编号；所述服务器设备信息为服务器设备编号；

所述方法还包括，对总部、分部不同的局域网，分配不同的网络编号；分布设置网络编号后，在终端代理安装过程中，除了填写控制中心ip和port外，一并填入接入网络编号；终端代理从XMPP服务器openfire检索时，以所接入的网络编号为前缀获取所属子网络的位置；

所述方法还包括，在网络编号的基础上，增加设置定义终端代理的接入模式；所述接入模式包括本地接入和互联网接入；

在控制中心给系统每台终端服务器配置一个ip和port，且设置终端服务器将外网接入参数更新到终端服务器本地；

终端代理向终端服务器发起负载探询时，同时表明其接入方式；如果是互联网接入，则判断是否存在配置了外网接入参数的终端服务器，如果是，则配置了外网接入参数的终端服务器发回负载应答，如果否，则不发回负载应答；如果是本地接入，则本地终端服务器发回负载应答；

终端代理向终端服务器发起业务登录时，同时表明其接入方式；如果是互联网接入，则终端服务器返回互联网访问地址；如果是本地接入，则终端服务器返回本地局域网地址。

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