CN112738339B - 一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法 - Google Patents

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Abstract

一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法，包括：微服务实例从收到的调用请求中提取呼叫会话号，采用哈希取模算法，计算呼叫会话号的槽点序号；微服务实例读取槽点的路由缓存链表，然后遍历链表中的每个历史呼叫会话节点，并判断是否存在有一个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻不超过预先设置的时间阈值、且历史呼叫会话号是提取的呼叫会话号，如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，读取的服务实例地址是调用请求的目标服务实例地址，并将历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻；微服务实例将调用请求转发给其目标服务实例。本发明属于信息技术领域，能有效满足电信域微服务架构下服务实例扩缩容时的呼叫无损需求。

Description

一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法
技术领域
本发明涉及一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法，属于信息技术领域。
背景技术
在电信域中，常常可见基于呼叫会话的业务场景，如视频彩铃。一次完整的视频彩铃交互，包括起呼、振铃、彩铃协商、放音/收号、用户应答、呼叫释放等多个流程，每个流程均为独立的请求。有时由于软硬资源限制等原因，无法在业务层做到服务去状态化，即有业务数据保存在微服务实例的进程内存中。
图1示出了电信域微服务架构的一个实施例的组成结构示意图，包括有微服务网关、微服务A、微服务B、微服务C，其中微服务A有3个服务实例：A-1、A-2、A-3，微服务B有4个服务实例：B-1、B-2、B-3、B-4，微服务C有2个服务实例：C-1、C-2、C-3。对于会话X的第1个请求R-X-1，在微服务内部多服务实例间的路由链可以为：微服务网关、A-3、B-3、C-3。如果使用传统的会话路由策略，如随机、轮询，由于会话X的第2个请求R-X-2会被微服务网关认为是独立于R-X-1的新请求，从而错误地路由(基于随机、轮询等算法)到A-1，导致A-1在处理R-X-2时，无法找到A-3在处理R-X-1时保存在A-3进程内存的业务数据，引发流程异常。
主流的微服务架构，如istio，支持基于请求头、Cookie或者源IP做哈希一致性路由，能实现相同呼叫会话的多次请求在微服务内部总是沿着相同的微服务实例调用链处理。继续以图1为例，会话X的第2个请求R-X-2将被微服务网关认为关联于R-X-1，将沿着R-X-1的下一跳旧值，路由到A-3处理；A-3处理R-X-2时，能够找到R-X-1保存在A-3进程内存的业务数据，正常处理；A-3在调用服务B时，遵照与网关相同的一致性路由策略，将R-X-2沿着R-X-1的下一跳旧值，路由到B-3处理；后续调用链，以此类推，最终完成整个请求的调用链、同会话多个请求的正确路由处理。
但是，哈希一致性路由算法相比普通的取模法，只能在新增节点和减少节点时降低路由错误数量，并不能从根本上实现零错误。因此，单纯的哈希一致性算法，在扩容和缩容微服务实例时都将引发部分请求路由错误，产生呼损。以扩容为例，在图1的微服务A上新增一个服务实例A-4，此时微服务A具有4个实例：A-1-A-4。对于会话X的第3个请求R-X-3，按照哈希一致性路由策略，将被微服务网关错误路由到A-4处理，从而也引发业务异常。
因此，如何能有效满足电信域微服务架构下服务实例扩缩容时的呼叫无损需求，已成为技术人员重点关注的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法，能有效满足电信域微服务架构下服务实例扩缩容时的呼叫无损需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法，当其中一个微服务实例收到一条调用请求时，包括有：
步骤一、微服务实例从收到的调用请求中提取呼叫会话号，然后采用哈希取模算法，计算所提取的呼叫会话号的槽点序号；
步骤二、微服务实例根据所提取的呼叫会话号的槽点序号，从缓存中读取所述槽点中的路由缓存链表，然后按照从前向后的顺序遍历所述路由缓存链表中的每个历史呼叫会话节点，并判断是否存在有一个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻不超过预先设置的时间阈值、且历史呼叫会话号是所提取的呼叫会话号，如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，所读取的服务实例地址即是调用请求的目标服务实例地址，并将该历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻，然后继续步骤三；
每个槽点都有一个槽点序号，微服务实例在缓存中为每个槽点都构建有一个路由缓存链表，所述路由缓存链表由槽点关联的所有历史呼叫会话节点构成，每个历史呼叫会话节点保存有历史呼叫会话号、生存时间TTL、服务实例地址信息；
步骤三、微服务实例将调用请求转发给其目标服务实例，
步骤二进一步包括有：
步骤21、微服务实例将链表序号i初始化为1；
步骤22、微服务实例按照从前向后的顺序查询路由缓存链表中的第i个历史呼叫会话节点；
步骤23、微服务实例判断第i个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻是否不超过时间阈值，如果是，则继续步骤24；如果否，则从路由缓存链表中删除第i个历史呼叫会话节点，并将i加1，然后转向步骤22；
步骤24、微服务实例判断第i个历史呼叫会话节点的历史呼叫会话号是否是所提取的呼叫会话号，如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，所读取的服务实例地址即是调用请求的目标服务实例地址，并将该历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻，然后继续步骤三；如果否，则将i加1，然后转向步骤22，
步骤22进一步包括有：
微服务实例按照从前向后的顺序查询路由缓存链表中的第i个历史呼叫会话节点，并判断第i个历史呼叫会话节点是否为空，如果是，则根据哈希环，计算调用请求被分配的微服务实例以实现负载均衡，并保存到缓存中，所计算得到的微服务实例的地址即是调用请求的目标服务实例地址，然后在路由缓存链表中新增一个历史呼叫会话节点，新增的历史呼叫会话节点的历史呼叫会话号是所提取的呼叫会话号、TTL是当前时刻、服务实例地址是计算得到的微服务实例的地址，然后继续步骤三；如果否，则继续步骤23。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于电信域微服务架构，无论服务实例扩缩容，都不会引发业务异常，从而实现呼叫无损；本发明不仅适用于微服务网关向其他微服务实例转发调用请求，还可以用于多个实现具体逻辑的微服务实例之间的互相调用，以实现同一呼叫会话的多次调用走同一个调用链。
附图说明
图1示出了电信域微服务架构的一个实施例的组成结构示意图，
图2是本发明一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法的流程图。
图3是图2步骤二的具体流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，本发明一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法，当其中一个微服务实例收到一条调用请求时，包括有：
步骤一、微服务实例从收到的调用请求中提取呼叫会话号，然后采用哈希取模算法，计算所提取的呼叫会话号的槽点序号；
步骤二、微服务实例根据所提取的呼叫会话号的槽点序号，从缓存中读取所述槽点中的路由缓存链表，然后按照从前向后的顺序遍历所述路由缓存链表中的每个历史呼叫会话节点，并判断是否存在有一个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻不超过预先设置的时间阈值、且历史呼叫会话号是所提取的呼叫会话号？如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，所读取的服务实例地址即是调用请求的目标服务实例地址，并将该历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻，然后继续步骤三；
每个槽点都有一个槽点序号，微服务实例在缓存中为每个槽点都构建有一个路由缓存链表，所述路由缓存链表由槽点关联的所有历史呼叫会话节点构成，每个历史呼叫会话节点保存有历史呼叫会话号、生存时间TTL、服务实例地址等信息，槽点总数N可以通过实际承载用户、CAPS而计算得到；时间阈值可以根据实际业务需要而预先设置，例如15分钟，步骤二中TTL距离当前时刻超过时间阈值主要包括有2种情况：1)会话异常中断，所以历史路由已经过期、无效，2)会话正常完成，呼叫会话号允许复用，所以不同时间段的相同的呼叫会话号实际属于不同的会话；
步骤三、微服务实例将调用请求转发给其目标服务实例。
本发明中的微服务实例可以是微服务网关或者实现具体逻辑的微服务实例。
图2步骤一可以进一步包括有：
步骤11、微服务实例解析所收到的调用请求中的特定会话标识字段X-ISMP-CallID，并从中提取呼叫会话号callID；
步骤12、微服务实例计算所提取的呼叫会话号的特征值：signature＝CRC64(“callID”)，然后计算所提取的呼叫会话号的槽点序号：slotID＝mod(signature,N)。
如图3所示，图2步骤二可以进一步包括有：
步骤21、微服务实例将链表序号i初始化为1；
步骤22、微服务实例按照从前向后的顺序查询路由缓存链表中的第i个历史呼叫会话节点；
步骤23、微服务实例判断第i个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻是否不超过时间阈值？如果是，则继续步骤24；如果否，则从路由缓存链表中删除第i个历史呼叫会话节点，并将i加1，然后转向步骤22；
通过将过期的历史呼叫节点删除，可以使得路由缓存链表最终的内存占用能处于相对固定的稳态，不会一直增长；
步骤24、微服务实例判断第i个历史呼叫会话节点的历史呼叫会话号是否是所提取的呼叫会话号？如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，所读取的服务实例地址即是调用请求的目标服务实例地址，并将该历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻，然后继续步骤三；如果否，则将i加1，然后转向步骤22。
当路由缓存链表中的所有历史呼叫会话号都不是调用请求中的呼叫会话号时，步骤22还可以进一步包括有：
微服务实例按照从前向后的顺序查询路由缓存链表中的第i个历史呼叫会话节点，并判断第i个历史呼叫会话节点是否为空？如果是，则根据哈希环，计算调用请求被分配的微服务实例以实现负载均衡，并保存到缓存中，所计算得到的微服务实例的地址即是调用请求的目标服务实例地址，然后在路由缓存链表中新增一个历史呼叫会话节点，新增的历史呼叫会话节点的历史呼叫会话号是所提取的呼叫会话号、TTL是当前时刻、服务实例地址是计算得到的微服务实例的地址，然后继续步骤三；如果否，则继续步骤23。
这样，当服务实例扩缩容时，通过本发明的实施，微服务实例只会将新会话首请求交由哈希环计算路由信息，实现各微服务实例之间的负载均衡，而对于非会话首请求仍然按照旧路由转发，从而保证处理调用请求的服务实例的进程内存中包含有业务数据，最终实现无损扩缩容需求。所以，当扩容服务实例时，微服务实例只需更新哈希环，将新会话首请求按哈希环计算，从而负载均衡到新扩容的服务实例上；当缩容服务实例时，被缩容的服务实例只需从哈希环中退出，并在继续工作一个时间阈值后即可结束自身的微服务处理。
为了更清楚的解释本发明的技术效果，以图1为例分别对扩容、缩容后的具体流程展开说明：
(1)扩容服务实例(即增加服务实例A-4)后，具体步骤包括有：
步骤a1、微服务网关从微服务中心感知微服务A实例变化，更新哈希环，当非会话首请求到达微服务网关时，微服务网关从缓存中获取历史路由A-3，转发到A-3处理；当新会话首请求到达微服务网关时，微服务网关用哈希环计算得到-A4，转发到A-4处理。
(2)缩容服务实例(即缩容服务实例A-3)后，具体步骤包括有：
步骤b1、将A-3从微服务中心下线，但保持A-3仍能提供正常服务处理的能力；
步骤b2、微服务网关从微服务中心感知微服务A实例变化，更新哈希环，当非会话首请求到达微服务网关时，微服务网关从缓存中获取历史路由A-3，转发到A-3处理；当新会话首请求到达微服务网关时，微服务网关用哈希环计算得到A-1(或A-2)，转发到A-1(或A-2)处理；
步骤b3、等待一段时间后，A-3相关的所有会话必定结束，宕停A-3进程。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种电信域微服务架构下的服务实例无损扩缩容方法，其特征在于，当其中一个微服务实例收到一条调用请求时，包括有：
步骤一、微服务实例从收到的调用请求中提取呼叫会话号，然后采用哈希取模算法，计算所提取的呼叫会话号的槽点序号；
步骤二、微服务实例根据所提取的呼叫会话号的槽点序号，从缓存中读取所述槽点中的路由缓存链表，然后按照从前向后的顺序遍历所述路由缓存链表中的每个历史呼叫会话节点，并判断是否存在有一个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻不超过预先设置的时间阈值、且历史呼叫会话号是所提取的呼叫会话号，如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，所读取的服务实例地址即是调用请求的目标服务实例地址，并将该历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻，然后继续步骤三；
每个槽点都有一个槽点序号，微服务实例在缓存中为每个槽点都构建有一个路由缓存链表，所述路由缓存链表由槽点关联的所有历史呼叫会话节点构成，每个历史呼叫会话节点保存有历史呼叫会话号、生存时间TTL、服务实例地址信息；
步骤三、微服务实例将调用请求转发给其目标服务实例，
步骤二进一步包括有：
步骤21、微服务实例将链表序号i初始化为1；
步骤22、微服务实例按照从前向后的顺序查询路由缓存链表中的第i个历史呼叫会话节点；
步骤23、微服务实例判断第i个历史呼叫会话节点的TTL距离当前时刻是否不超过时间阈值，如果是，则继续步骤24；如果否，则从路由缓存链表中删除第i个历史呼叫会话节点，并将i加1，然后转向步骤22；
步骤24、微服务实例判断第i个历史呼叫会话节点的历史呼叫会话号是否是所提取的呼叫会话号，如果是，则读取该历史呼叫会话节点的服务实例地址，所读取的服务实例地址即是调用请求的目标服务实例地址，并将该历史呼叫会话节点的TTL更新为当前时刻，然后继续步骤三；如果否，则将i加1，然后转向步骤22，
步骤22进一步包括有：
微服务实例按照从前向后的顺序查询路由缓存链表中的第i个历史呼叫会话节点，并判断第i个历史呼叫会话节点是否为空，如果是，则根据哈希环，计算调用请求被分配的微服务实例以实现负载均衡，并保存到缓存中，所计算得到的微服务实例的地址即是调用请求的目标服务实例地址，然后在路由缓存链表中新增一个历史呼叫会话节点，新增的历史呼叫会话节点的历史呼叫会话号是所提取的呼叫会话号、TTL是当前时刻、服务实例地址是计算得到的微服务实例的地址，然后继续步骤三；如果否，则继续步骤23。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一进一步包括有：
步骤11、微服务实例解析所收到的调用请求中的特定会话标识字段X-ISMP-CallID，并从中提取呼叫会话号callID；
步骤12、微服务实例计算所提取的呼叫会话号的特征值：signature＝CRC64(“callID”)，然后计算所提取的呼叫会话号的槽点序号：slotID＝mod(signature,N)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当扩容服务实例时，微服务实例更新哈希环。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当缩容服务实例时，被缩容的服务实例从哈希环中退出，并在继续工作一个时间阈值后结束自身的微服务处理。
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