CN112653574B - 基于ims集群应用的业务容灾方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IMS集群应用的业务容灾方法和系统，系统包括SIP业务终端、负载分发单元、集群节点实例单元、Redis数据库和Zookeeper服务，方法通过上述系统实现。本发明可以满足IMS集群应用中的业务容灾需求。可以解决各种IMS集群应用中，集群内节点出现故障，其他节点能检测到该节点故障并对故障节点进行业务接管恢复，从而保障业务不中断，对用户透明无感，更好地保障服务质量、提升用户体验。

Description

基于IMS集群应用的业务容灾方法和系统
技术领域
本发明涉及IMS集群应用领域，尤其涉及一种基于IMS集群应用的业务容灾方法及其系统。
背景技术
IMS(IPMultimedia Subsystem)是IP多媒体系统的简称,是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。但是，全球IMS网络多数处于初级阶段，应用方式也有待研究和优化。
随着云计算平台和分布式技术发展，IMS越来越多采用集群分布式架构，IMS集群应用中对容灾备份也提出了更多的要求和挑战。
目前多数IMS集群应用中主要研究负载均衡技术，不涉及或较少涉及对于正在进行中业务的业务容灾，无法满足IMS集群应用中的业务容灾需求，在某些高可靠要求的场景会产生比较大的影响，无法保障服务质量和用户体验。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种基于IMS集群应用的业务容灾方法及其系统，能够满足IMS集群应用中的业务容灾需求，保障服务质量和用户体验。
根据本发明实施例的一种基于IMS集群应用的业务容灾方法，包括以下步骤：
S100：SIP业务终端发送注册消息经负载分发单元分发到节点的软交换服务器，完成注册，并且软交换服务器向Redis数据库记录本节点下注册的SIP业务终端URI标识；
S200：容灾仲裁服务器向Zookeeper服务创建本节点标识对应的分布式锁目录节点；
S300：节点内进行业务处理时将业务相关信息可持久化到数据库，并且调度服务器和会议服务器向容灾仲裁服务器上报业务负载信息，容灾仲裁服务器将节点负载信息可持久化写入Redis数据库；
S400：设定故障检测机制，容灾仲裁服务器对关键业务服务器网元进行检测、对接入网络的网关通连性进行检测、对容灾仲裁服务器内部故障进行检测；
S500：集群中各节点的容灾仲裁服务器未检测到故障，则在Zookeeper服务的可用目录节点下创建本节点信息，并且监听Zookeeper服务的可用目录节点；
S600：容灾仲裁服务器检测到集群中某个节点发生故障时，通知集群其他节点监控到故障节点；
S700：集群中监控到节点故障的其他节点通过步骤S2的有序分布式锁依次对故障节点的业务进行接管；
S800：对故障节点业务进行接管的节点的容灾仲裁服务器查询Redis数据库内故障节点内注册的SIP业务终端，然后发消息通知故障节点内SIP业务终端进行重注册，并且不释放业务；
S900：业务接管采用资源预分配方式，通过权重比计算各节点的点对点和会议可用容量，各节点进行接管的业务数量＝(可用容量*85％)，通过容灾仲裁服务器预先分配接管业务数量，并且通知调度服务器和会议服务器正式进行业务接管。
根据本发明实施例的一种基于IMS集群应用的业务容灾系统，包括SIP业务终端、负载分发单元、集群节点实例单元、Redis数据库和Zookeeper服务，所述集群节点实例单元包括软交换服务器、用户归属服务器、调度服务器、会议服务器和容灾仲裁服务器；所述SIP业务终端通过负载分发单元将注册请求消息分发至各个集群节点实例单元，各个所述集群节点实例单元之间通过Redis数据库进行数据共享；所述集群节点实例单元通过Zookeeper服务的集群监控管理进行节点故障监听通知，通过Zookeeper服务的分布式锁机制进行容灾业务接管。
根据本发明实施例的基于IMS集群应用的业务容灾方法和系统，至少具有如下技术效果：本发明实施方式可以满足IMS集群应用中的业务容灾需求，当IMS集群应用中节点出现故障时，其他节点能检测到该节点故障并对故障节点进行业务接管恢复，从而保障业务不中断，对用户透明无感，更好地保障服务质量、提升用户体验。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中负载分发单元采用高可用主备模式。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S200中容灾仲裁服务器向Zookeeper服务创建本节点标识对应的分布式锁目录节点之前，先在Zookeeper根目录节点下创建分布式锁根目录节点，具体包括：
集群中各个节点的容灾仲裁服务器启动运行，然后在Zookeeper根目录节点下创建本节点信息的子目录节点。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S300的具体步骤为：
S301、各节点调度服务器将点对点业务相关信息可持久化到数据库，会议服务器将会议业务相关信息可持久化到数据库；
S302、调度服务器和会议服务器向容灾仲裁服务器实时上报业务负载信息，容灾仲裁服务器将节点负载信息可持久化写入数据库。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S400中容灾仲裁服务器进行检测的具体步骤为：
容灾仲裁服务器对关键业务服务器网元进行检测：配置关键业务服务器网元，由关键业务服务器网元上报心跳包到容灾仲裁服务器，容灾仲裁服务器同时也向关键业务服务器网元发探测消息，若容灾仲裁服务器未收到心跳或者探测消息的响应则认为节点故障；
容灾仲裁服务器对接入网络的网关通连性进行检测：容灾仲裁服务器通过向网关ping包检测网络是否异常，若ping包失败，则容灾仲裁服务器认为节点故障；
容灾仲裁服务器对内部故障进行检测：容灾仲裁服务器向Zookeeper可用目录节点下创建临时目录节点，若容灾仲裁服务器发生故障，则临时目录节点删除从而触发通知监听者。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S500中容灾仲裁服务器在Zookeeper服务的可用目录节点下创建本节点信息后设置本节点为可用状态。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S600的具体步骤为：
S601、通过监听Zookeeper可用目录节点，集群中某个节点容灾仲裁服务器检测到故障，
S602、容灾仲裁服务器删除Zookeeper服务的可用目录节点下本节点信息，触发监听Zookeeper服务的可用目录节点的其他节点收到目录节点变化通知，从而使集群其他节点监控到故障节点变化。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S700的具体步骤为：集群中监控到节点故障的其他节点按照自身的权重值在故障节点的分布式锁目录节点下创建有序临时节点，并且设置监听故障节点的分布式锁目录节点，从而使可用于业务接管的其他节点依次对故障节点进行业务接管。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的基于IMS集群应用的业务容灾系统的架构示意图；
图2为本发明实施例的用户注册流程图；
图3为本发明实施例的业务负载收集流程图；
图4为本发明实施例的节点故障检测流程图；
图5为本发明实施例的故障业务接管流程图；
图6为本发明实施例的通知SIP业务终端重注册流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种基于IMS集群应用的业务容灾系统，包括SIP业务终端、负载分发单元、集群节点实例单元、Redis数据库、Zookeeper服务，集群中每个节点对应一个集群节点实例单元，其包括软交换服务器、用户归属服务器、调度服务器、会议服务器、容灾仲裁服务器。集群节点实例单元通过Redis数据库进行数据共享；集群节点实例单元通过Zookeeper服务的集群监控管理进行节点故障监听通知，通过Zookeeper服务的分布式锁机制进行容灾业务接管。
本发明还包括一种运行于上述系统的基于IMS集群应用的业务容灾方法，包括以下步骤：
S100：SIP业务终端发送注册消息经负载分发单元分发到节点的软交换服务器，完成注册，软交换服务器作为本节点的SIP消息统一入口，并且软交换服务器向Redis数据库记录本节点下注册的SIP业务终端URI标识；其中，节点间服务器通过Redis数据库共享业务数据，负载分发单元采用高可用主备模式工作。
S200：先在Zookeeper根目录节点下创建分布式锁根目录节点步骤，具体为集群中各个节点的容灾仲裁服务器启动运行则在上述已创建目录节点下创建本节点信息的子目录节点。然后容灾仲裁服务器初始化向Zookeeper服务创建本节点对应的用于分布式锁目录节点；
S300：节点内进行业务处理时将点对点业务相关信息可持久化到数据库，会议服务器将会议业务相关信息可持久化到数据库；调度服务器和会议服务器向容灾仲裁服务器实时上报业务负载信息，容灾仲裁服务器将节点负载信息可持久化写入数据库。
S400：设定故障检测机制，具体如下
容灾仲裁服务器对关键业务服务器网元进行检测：通过配置关键业务服务器网元，由关键业务服务器网元上报心跳包到容灾仲裁服务器，并且容灾仲裁服务器也会向关键业务服务器网元发探测消息，若容灾仲裁服务器未收到心跳或者探测消息的响应则认为节点故障；
容灾仲裁服务器对系统接入网络的网关通连性进行检测：容灾仲裁服务器通过向网关ping包检测网络是否异常，若ping包失败，则容灾仲裁服务器认为节点故障；
容灾仲裁服务器内部故障的检测；容灾仲裁服务器向Zookeeper可用目录节点下创建临时目录节点，如果容灾仲裁服务器发生故障，临时目录节点删除从而触发通知监听者。
S500：若容灾仲裁服务器未检测到步骤S400中的故障，则在Zookeeper服务的可用目录节点下创建本节点信息，设置本节点为可用状态，并且监听Zookeeper服务的可用目录节点
S600：基于步骤S500监听Zookeeper可用目录节点，集群中某个节点容灾仲裁服务器检测到故障，容灾仲裁服务器删除Zookeeper服务的可用目录节点下本节点信息，触发监听Zookeeper服务的可用目录节点的其他节点收到目录节点变化通知，即集群其他节点监控到故障节点变化。
S700：步骤S600集群中监控到节点故障的其他节点都会按照自身的权重值在S200中的故障节点的分布式锁目录节点下创建有序临时节点，并且设置监听故障节点的分布式锁目录节点，使可用于业务接管的其他节点依次对故障节点进行业务接管。
S800：对故障节点业务进行接管的节点容灾仲裁服务器查询Redis数据库故障节点内注册的SIP业务终端，发消息通知故障节点内SIP业务终端进行重注册，并且不释放业务；
S900：业务接管采用资源预分配方式，通过权重比计算各节点的点对点和会议可用容量，各节点进行接管业务数量＝(可用容量*85％)，采用容灾仲裁服务器预先分配接管业务数量，并且通知调度服务器和会议服务器真正进行业务接管。
下面以详细实例说明本发明方法的流程
1.参照图2，本发明的用户注册流程如下
流程1～12：SIP业务终端发送注册消息经负载分发到集群节点实例单元软交换服务器，软交换服务器对其进行注册认证；
流程13：软交换服务器向Redis数据库记录本节点与注册的SIP业务终端URI标识的映射关系。
2.参照图3，本发明的业务负载收集流程如下
流程1～2：调度服务器处理点对点业务请求，保存业务相关信息(如主被叫信息，节点标识，业务类型等)到数据库，用于容灾恢复；
流程3～5：调度服务器向容灾仲裁服务器上报负载信息，容灾仲裁服务器保存点对点业务负载信息(如总负载能力，当前负载情况，剩余能力等)到数据库，其中包含最大负载容量、可用容量；
流程1’～2’：会议服务器处理会议业务请求，保存业务相关信息(如主席信息，成员信息，节点标识，会议类型，会议详情等)到数据库，用于容灾恢复；
流程3’～5’：会议服务器向容灾仲裁服务器上报负载信息，容灾仲裁服务器保存会议业务负载信息(如总负载能力，当前负载情况，剩余能力等)到数据库，其中包含最大负载容量、可用容量。
3.参照图4，本发明的节点故障检测流程如下
流程1～2：调度服务器周期性向容灾仲裁服务器上报心跳信息；
流程1’～2’：会议服务器周期性向容灾仲裁服务器上报心跳信息；
流程3～4：容灾仲裁服务器周期性检测调度服务器可用状态；
流程3’～4’：容灾仲裁服务器周期性检测会议服务器可用状态；
流程5～6：容灾仲裁服务器根据故障检测机制，分析故障情况，若健康状态则在Zookeeper服务的可用目录节点下创建本节点信息并且设置为监听者；若故障则删除Zookeeper服务的可用目录节点下本节点信息。
3.参照图5，本发明故障业务接管流程图如下
流程1～3：容灾仲裁服务器未检测到关键业务服务器网元心跳上报，或者发送心跳探测消息未接收到应答，判断节点发生故障；
流程4：故障节点的容灾仲裁服务器删除Zookeeper服务的可用节点目录本下的故障节点信息；
流程5’～6’：故障节点的容灾仲裁服务器收到Zookeeper服务的目录节点变化通知，分析是本节点的删除操作，忽略该通知消息；
流程5～6：节点2的容灾仲裁服务器收到Zookeeper服务的目录节点变化通知，分析本节点可接管业务；
流程7～8：节点2的容灾仲裁服务器往Zookeeper服务的互斥锁节点目录下创建有序临时节点，并且接收到互斥锁节点目录的变化通知；
流程9～10：节点2的容灾仲裁服务器通过分析本节点的序号是互斥锁节点目录下最小的节点，本节点开始进行业务接管，容灾仲裁服务器查询Redis故障节点内注册的SIP业务终端，发Option重注册消息通知所有SIP业务终端进行重注册(流程与用户注册流程相同)，并且不释放业务，参照图6，发送Option业务恢复消息通知调度服务器或者会议服务器安照一种基于IMS集群应用的业务容灾方法步骤S9中可接管业务数量接管故障节点业务；
流程11：节点2的容灾仲裁服务器删除Zookeeper服务的互斥锁节点目录下创建有序临时节点，触发其他可接管业务的节点继续按照流程8～11接管剩余业务。
综上，本发明公开了一种基于IMS集群应用的业务容灾方法和系统，可以满足IMS集群应用中的业务容灾。可以解决各种IMS集群应用中，集群内节点出现故障，其他节点能检测到该节点故障并对故障节点进行业务接管恢复，从而保障业务不中断，对用户透明无感，更好地保障服务质量、提升用户体验。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于IMS集群应用的业务容灾方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：SIP业务终端发送注册消息经负载分发单元分发到节点内的软交换服务器，完成注册，并且软交换服务器向Redis数据库记录本节点下注册的SIP业务终端URI标识；
S200：容灾仲裁服务器向Zookeeper服务创建本节点标识对应的分布式锁目录节点；
S300：节点内进行业务处理时将业务相关信息可持久化到数据库，并且调度服务器和会议服务器向容灾仲裁服务器上报业务负载信息，容灾仲裁服务器将节点负载信息可持久化写入Redis数据库；
S400：设定故障检测机制，容灾仲裁服务器对关键业务服务器网元进行检测、对接入网络的网关通连性进行检测、对容灾仲裁服务器内部故障进行检测；
S500：集群中各节点的容灾仲裁服务器未检测到故障，则在Zookeeper服务的可用目录节点下创建本节点信息，并且监听Zookeeper服务的可用目录节点；
S600：容灾仲裁服务器检测到集群中某个节点发生故障时，通知集群其他节点监控到故障节点；
S700：集群中监控到节点故障的其他节点通过步骤S200的有序分布式锁依次对故障节点的业务进行接管；
S800：对故障节点业务进行接管的节点的容灾仲裁服务器查询Redis数据库内故障节点内注册的SIP业务终端，然后发消息通知故障节点内SIP业务终端进行重注册，并且不释放业务；
S900：业务接管采用资源预分配方式，通过权重比计算各节点的点对点和会议可用容量，各节点进行接管的业务数量＝(可用容量*85％)，通过容灾仲裁服务器预先分配接管业务数量，并且通知调度服务器和会议服务器正式进行业务接管；
所述步骤S600的具体步骤为：
S601、通过监听Zookeeper可用目录节点，集群中某个节点容灾仲裁服务器检测到故障，
S602、容灾仲裁服务器删除Zookeeper服务的可用目录节点下本节点信息，触发监听Zookeeper服务的可用目录节点的其他节点收到目录节点变化通知，从而使集群其他节点监控到故障节点变化；
所述步骤S700的具体步骤为：集群中监控到节点故障的其他节点按照自身的权重值在故障节点的分布式锁目录节点下创建有序临时节点，并且设置监听故障节点的分布式锁目录节点，从而使可用于业务接管的其他节点依次对故障节点进行业务接管。
2.根据权利要求1所述的基于IMS集群应用的业务容灾方法，其特征在于，所述步骤S100中负载分发单元采用高可用主备模式。
3.根据权利要求1所述的基于IMS集群应用的业务容灾方法，其特征在于，所述步骤S200中容灾仲裁服务器向Zookeeper服务创建本节点标识对应的分布式锁目录节点之前，先在Zookeeper根目录节点下创建分布式锁根目录节点，具体包括：
集群中各个节点的容灾仲裁服务器启动运行，然后在Zookeeper根目录节点下创建本节点信息的子目录节点。
4.根据权利要求1所述的基于IMS集群应用的业务容灾方法，其特征在于，所述步骤S300的具体步骤为：
S301、各节点调度服务器将点对点业务相关信息可持久化到数据库，会议服务器将会议业务相关信息可持久化到数据库；
S302、调度服务器和会议服务器向容灾仲裁服务器实时上报业务负载信息，容灾仲裁服务器将节点负载信息可持久化写入数据库。
5.根据权利要求1所述的基于IMS集群应用的业务容灾方法，其特征在于，所述步骤S400中容灾仲裁服务器进行检测的具体步骤为：
容灾仲裁服务器对关键业务服务器网元进行检测：配置关键业务服务器网元，由关键业务服务器网元上报心跳包到容灾仲裁服务器，容灾仲裁服务器同时也向关键业务服务器网元发探测消息，若容灾仲裁服务器未收到心跳或者探测消息的响应则认为节点故障；
容灾仲裁服务器对接入网络的网关通连性进行检测：容灾仲裁服务器通过向网关ping包检测网络是否异常，若ping包失败，则容灾仲裁服务器认为节点故障；
容灾仲裁服务器对内部故障进行检测：容灾仲裁服务器向Zookeeper可用目录节点下创建临时目录节点，若容灾仲裁服务器发生故障，则临时目录节点删除从而触发通知监听者。
6.根据权利要求1所述的基于IMS集群应用的业务容灾方法，其特征在于，所述步骤S500中容灾仲裁服务器在Zookeeper服务的可用目录节点下创建本节点信息后设置本节点为可用状态。
7.一种基于IMS集群应用的业务容灾系统，应用于权利要求1至6任意一项所述的业务容灾方法，其特征在于，包括SIP业务终端、负载分发单元、集群节点实例单元、Redis数据库和Zookeeper服务，所述集群节点实例单元包括软交换服务器、用户归属服务器、调度服务器、会议服务器和容灾仲裁服务器；所述SIP业务终端通过负载分发单元将注册请求消息分发至各个集群节点实例单元，各个所述集群节点实例单元之间通过Redis数据库进行数据共享；所述集群节点实例单元通过Zookeeper服务的集群监控管理进行节点故障监听通知，通过Zookeeper服务的分布式锁机制进行容灾业务接管。
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