JP4915622B2 - サーバ輻輳制御方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制してサーバの輻輳を制御するサーバ輻輳制御方法およびシステムに係り、特に、ユーザ端末からサーバへの発信を事前に予測し、この予測結果に基づいて各ユーザ端末の発信を規制することでサーバの輻輳を制御するサーバ輻輳制御方法およびシステムに関する。

通信回線としてインターネットが普及し、TV番組やラジオ番組でヒットチャートを発表した直後に人気曲の配信を要求するリクエストや、視聴者参加番組において視聴者が自身のメッセージを投稿するリクエストなど、特定のイベントを契機とするリクエストメッセージは短時間に集中する傾向がある。しかしながら、これらの宛先でリクエストを受け付けるサーバでは、リクエスト数が急増すると輻輳負荷状態が急激に悪化し、最悪の場合にはサーバの運用停止に追い込まれてしまう。

このような技術課題に対して、コンテンツを配信したり投稿を受け付けたりする本サーバとは別に、リクエストの受付専用にアクセスパスサーバを設け、このアクセスパスサーバが、リクエストに応答して本サーバへのアクセス順序やアクセスタイミングを決定すると共に、これをアクセスパスとして各ユーザ端末へ通知し、各ユーザ端末では、このアクセスパスにしたがって本サーバへアクセスする技術が開示されている。

一方、上記した従来技術では、本サーバの能力限界までリクエストを受け付ければ効率の良い処理が可能になるものの、サーバの余剰能力を正確に見極めることは難しいので、本サーバは能力限界を下回る状態で運用されていた。

このような技術課題に対して、特許文献１には、本サーバの容量を超過するアクセスが集中発生する際、少なくとも一部のユーザ端末からのアクセスを測定すると同時に、それ以外のユーザ端末からのアクセスを当該ユーザ端末側で一旦保留し、その後、放送波などを用いてユーザ端末へ制御情報を送信し、アクセスが本サーバの容量以下となるよう保留解除することにより、本サーバのシステム容量を超過するようなアクセス集中を防ぐ順次受付型の発信規制技術が開示されている。
特開２００７−４８８０８号

上記した従来技術では、一部のユーザ端末からのリクエストを測定するために、実際にリクエストを発生させて受付サーバまで到着させる必要があった。加えて、発生したアクセス数を計測した後に発信規制の制御が適用されるので、測定対象ではないユーザ端末からのアクセスを一旦保留させる必要があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ユーザ端末からサーバへの発信を事前に予測し、この予測結果に基づいて発信規制を行うことでサーバへの負荷を制御するサーバ輻輳制御方法およびシステムを提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制して受付サーバの輻輳を制御するサーバ輻輳制御システムにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1)受付サーバへのアクセスリンクを含むサイト内で各ユーザ端末が遷移しているWebページを検知する手段と、各Webページに遷移しているユーザ端末数を計数する手段と、所定のWebページに遷移しているユーザ端末数が、前記受付サーバの発信受付能力を代表する所定の基準値を超えると、各ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制する手段とを含むことを特徴とする。
(2)前記所定のWebページが、前記受付サーバへ発信するためのアクセスリンクを含むことを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)ユーザ端末が受付サーバへ発信するよりも前に当該受付サーバへの発信数を推定できるので、サーバ輻輳（サーバへのアクセス）を効率よく制御できるようになる。
(2)受付サーバへ発信するためのアクセスリンクを含むWebページへ遷移中の端末は当該受付サーバへ発信する蓋然性が高いので、受付サーバへの発信数を正確に推定できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について説明する。図１は、本発明に係るサーバ輻輳制御方法が適用されるネットワークの構成を示したブロック図であり、ユーザ端末１は、受付サーバ２へ発信するアクセスリンクを含む投稿サイトあるいはコンテンツ配信サイトのWebページ経由で、投稿用あるいはコンテンツ配信用の要求メッセージを発信する。収集サーバ３は、各ユーザ端末１が前記サイト内で遷移しているWebページを検知し、各Webページに遷移しているユーザ端末数Uを集計して制御サーバ４へ通知する。

本実施形態では、一部のユーザ端末１についてのみ、その遷移元および遷移先のWebページを収集サーバ３で監視し、当該一部のユーザ端末１の動向で全ユーザ端末１の動向を代表するようにしている。本実施形態では、遷移先のWebページを収集サーバ３へ通知する機能を一部のユーザ端末１に実装することで、当該一部のユーザ端末１について、その遷移先を監視しているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、収集サーバ３がネットワーク上のパケットを監視し、一部のユーザ端末１についてのみ、その遷移元および遷移先のWebページを記録するようにしても良い。このときも、全てのユーザ端末のコネクションを監視する必要はなく、ランダムに決定した一部のユーザ端末のコネクションのみを監視すれば十分である。これにより、データ収集による収集負荷を抑えられるようになる。

前記制御サーバ４は、所定のWebページへ遷移中のユーザ端末数Uに基づいて受付サーバ２の負荷を予測する。そして、受付サーバ２が過負荷の状態にあって輻輳に至ることが予測されると、各ユーザ端末１の発信を一時的に規制し、その後、受付サーバ２が輻輳しないように、各ユーザ端末１の発信規制を発信順に解除する。受付サーバ２は、ユーザ端末１から発信された要求メッセージに応答して、投稿されたメッセージやファイルを自身のデータベースに蓄積し、あるいは配信要求されたコンテンツをデータベースから取り込んで要求元のユーザ端末１へ配信する。

図２は、前記制御サーバ４による発信規制の実行方法および解除方法の概念を模式的に表現した図であり、受付サーバ２には、所定の単位期間T内に受付可能な発信回数Nの上限値Cmaxが予め設定されている。

単位期間T1に発生した発信数N1は上限値Cmax以下なので、当該N1回の発信については、直ぐに発信規制を解除されて次の単位期間T2で発信される。これに対して、単位期間T2では上限値Cmaxを上回るN2回の発信が発生しているので、そのうちN2(1)回分の発信については、次の単位期間T3で規制解除されて発信されるものの、残りのN2(2)回分の発信については、単位期間T4まで発信を規制される。

さらに、単位期間T3でも上限値Cmaxを上回るN3回の発信が発生しているので、そのうち上限値Cmax−N2(2)回分に相当するN3(1)回の発信は単位期間T4で規制解除されて発信されるものの、残りのN3(2)回分の発信は単位期間T5を待って規制解除される。なお、このような発信規制方法は、本発明の発明者等による特許出願（特願２００７−４８８０８号）に開示されている。

一方、前記受付サーバ２により提供される投稿サイトは、図３に一例を示したように、一般的には複数のWebページ（本実施形態では、５つのWebページ）で構成され、ユーザ端末１は、初めにトップページへ遷移し、その後、ページA，Bを経てページCへ遷移する。本実施形態では、受付サーバ２へのアクセスリンクがページC内の発信ボタンに登録されており、当該ページCに投稿内容を書き込んで発信ボタンをクリックすると、投稿の要求メッセージが受付サーバ２へ送信される。受付サーバ２において投稿内容が正常に処理されるとページDへ遷移して一連の投稿処理が完了する。そして、本実施形態では、以下に詳述するように、受付サーバ２へのアクセスリンクを含んで投稿が行われるWebページCへ遷移しているユーザ端末数Ucを、前記図２の発信数Nと見なして発信規制が行われる。

次いで、フローチャートを参照して本発明のサーバ輻輳制御方法を詳細に説明する。図４は、ユーザ端末１の動作を示したフローチャートであり、図５は、収集サーバ３の動作を示したフローチャートであり、図６，７は制御サーバ４の動作を示したフローチャートである。

ユーザ端末１では、図４のステップＳ１において、投稿サイトのトップページへの遷移が指示されると、ステップＳ２ではトップページへ遷移して当該ページが表示される。ステップＳ３では、遷移元および遷移先のWebページの識別情報（例えば、URL）が収集サーバ３へ通知される。上記した処理は他のページA，B，Cへ遷移するごとに繰り返される。

その後、WebページC上で投稿メッセージが入力され、ステップＳ４で発信ボタンがクリックされると、ステップＳ５へ進んで発信規制中であるか否かが判定される。発信規制中でなければステップＳ８へ進み、受付サーバ２への発信が直ちに行われる。ステップＳ９では、受付サーバ２からの応答を待って前記投稿内容が送信される。

これに対して、前記ステップＳ５で発信規制中と判定されると、発信を一時保留してステップＳ６へ進み、制御サーバ４からの制御情報の受信に備えて待機する。その後、規制解除の制御情報が受信されるとステップＳ７へ進み、現在保留中の発信が規制解除対象であるか否かが判定される。規制解除の対象であればステップＳ８へ進み、前記受付サーバ２に対して発信動作が行われる。ステップＳ９では、受付サーバ２からの応答を待って前記投稿内容が送信される。

投稿内容が受付サーバ２で正規に処理されると、ステップＳ１０へ進んでWebページD（最終ページ）へ遷移する。ステップＳ１１では、遷移元および遷移先の各WebページC，Dの識別情報が収集サーバ３へ通知される。ステップＳ１２では、所定の終了処理が実行される。

収集サーバ３では、図５のステップＳ２１において、前記遷移元および遷移先のWebページの識別情報を含む遷移通知をユーザ端末１から通知されるとステップＳ２２へ進み、当該各Webページと対応付けられた遷移数U（Ua，Ub，Uc，Ud）が更新される。すなわち、遷移元の遷移数Uがデクリメントされ、遷移先の遷移数Uがインクリメントされる。

ステップＳ２３では、所定の報告周期であるか否かが判定され、報告周期に至るまでは、ステップＳ２１へ戻って上記した処理が繰り返される。その後、ステップＳ２３で報告周期を迎えるとステップＳ２４へ進み、各Webページの遷移数Uが制御サーバ４へ報告される。

制御サーバ４は、図６のステップＳ４１において、前記Webページごとの遷移数Uの報告を収集サーバ３から受信する。図８は、前記遷移数Uの報告内容の一例を示した図であり、各Webページへのユーザ端末１の遷移数Ut，Ua，Ub，Uc，Udが登録されている。ステップＳ４２では、各Webページへの遷移数Uに基づいて、発信規制を実施すべきか否かが判定される。

本実施形態では、アクセスリンクを含むWebページCへの遷移数Ucが、サーバに負荷をかける発信数を正確に代表できるとの考察に基づいて、WebページCへの遷移数Ucと前記上限値Cmaxとが比較され、Uc＜Cmaxであれば、ステップＳ４３へ進んで発信規制の解除通知が送信される。これに対して、Uc＜Cmax以外（すなわちUc≧Cmax）であれば、ステップＳ４４へ進んで発信規制の実行通知が送信される。

この通知結果は、各ユーザ端末１において、ステップＳ５（図４）の判定材料とされる。すなわち、規制解除通知を受信したユーザ端末１では、図４のステップＳ５の判断が否定となって発信規制の制御自体が解除されるので、全てのユーザによる発信操作に応答して受付サーバ２へ直ちに発信が行われるようになる。これに対して、前記規制実行通知を受信したユーザ端末１では、図４のステップＳ５の判断が肯定となって発信規制の制御下に入るので、少なくとも一部の発信が一時的に保留されることになる。

これと並行して、制御サーバ４では前記上限値Cmaxを、その標準値Cmax(0)から動的に変更する制御が実施され、図７のステップＳ５１では、WebページDへの遷移数Udと現在の上限値Cmaxとが比較される。Ud＜Cmaxであれば、ステップＳ５２へ進んで設定閾値Cmaxが下方修正される。

すなわち、発信規制中に最終ページDへ遷移したユーザ数Udが設定閾値Cmaxよりも小さいということは、受付サーバ２の過負荷により発信のアクセスが廃棄されている可能性があるので、図９に示したように、上限値Cmaxを引き下げることで受付サーバ２の輻輳を回避する。

これに対して、WebページDへの遷移数Udが上限値Cmaxとほぼ等しければステップＳ５３へ進み、上限値Cmaxが下方修正中であるか否かが判定される。下方修正中であればステップＳ５４へ進み、より多くの発信を受け付けられるようにすべく、図９に示したように、上限値Cmaxが標準値Cmax(0)を限度に引き上げられる。また、下方修正中でなければ現状が維持される。すなわち、発信規制後のユーザ端末数Udが上限値Cmaxとほぼ同じであれば、受付サーバ２が正常に動作しており、過負荷による廃棄などが発生していないと想定できるので、より多くのアクセスを処理できるように上限値Cmaxが引き上げられる。

なお、ページCからページDへ遷移することなく投稿を中止したユーザ端末数、すなわち投稿を諦めたユーザ端末数や、無線回線のエラーなどサーバ過負荷以外の原因によりページDへ遷移できなかったユーザ端末数Notherを適宜に把握し、これらのユーザ端末数Notherとユーザ端末数Udとの総和を上限値Cmaxと比較するようにしても良い。

なお、上記した実施形態では、受付サーバ２へのアクセスリンクを含むWebページCへの遷移数に基づいて発信規制を制御するものとして説明したが、アクセスリンクを含まない他のWebページであっても、当該他のWebページへの遷移数に基づいて受付サーバ２への発信数を予測できるならば、当該他のWebページへの遷移数に基づいて発信規制を制御するようにしても良い。

本発明に係るサーバ輻輳制御方法が適用されるネットワークのブロック図である。 発信規制の実行方法および解除方法の概念を模式的に表現した図である。 投稿サイトの構成の一例を示した図である。 ユーザ端末１の動作を示したフローチャートである。 収集サーバ３の動作を示したフローチャートである。 制御サーバ４の動作を示したフローチャートである。 制御サーバ４の動作を示したフローチャートである。 収集サーバから制御サーバへ報告される遷移数の一例を示した図である。 受付サーバが受付可能な発信数の上限値Cmaxの制御方法を示した図である。

符号の説明

１…ユーザ端末，２…受付サーバ，３…収集サーバ，４…制御サーバ

Claims (9)

1. ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制して当該受付サーバの輻輳を制御するサーバ輻輳制御システムにおいて、
   前記受付サーバへのアクセスリンクを含むサイト内で各ユーザ端末が遷移しているWebページを検知する手段と、
   各Webページに遷移しているユーザ端末数を計数する手段と、
   所定のWebページに遷移しているユーザ端末数が、前記受付サーバの発信受付能力を代表する所定の基準値を超えると、各ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制する手段とを含むことを特徴とするサーバ輻輳制御システム。
2. 前記所定のWebページが、前記受付サーバへ発信するためのアクセスリンクを含むことを特徴とする請求項１に記載のサーバ輻輳制御システム。
3. 前記発信規制後に、前記受付サーバへの発信完了後に遷移するWebページへ遷移しているユーザ端末数と前記基準値との比較結果に基づいて前記基準値を変更する手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のサーバ輻輳制御システム。
4. 前記所定のWebページへ遷移したユーザ端末のうち、前記受付サーバへ発信しなかったユーザ端末数を検知する手段を含み、
   前記基準値を変更する手段は、前記受付サーバへの発信完了後に遷移するWebページへ遷移しているユーザ端末数、前記基準値、および前記受付サーバへ発信しなかったユーザ端末数に基づいて、前記基準値を変更することを特徴とする請求項３に記載のサーバ輻輳制御システム。
5. 前記ユーザ端末数を計数する手段が、前記ユーザ端末に設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のサーバ輻輳制御システム。
6. 前記ユーザ端末数を計数する手段を備えた収集サーバを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のサーバ輻輳制御システム。
7. 前記ユーザ端末数を計数する手段は、一部のユーザ端末が各Webページへ遷移している数を計数することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のサーバ輻輳制御システム。
8. 前記発信を規制する手段は、全ユーザ端末の少なくとも一部について、その発信を保留させ、前記受付サーバが輻輳しないように、前記保留させた発信を当該発信順で順次に解除することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のサーバ輻輳制御システム。
9. ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制して当該受付サーバの輻輳を制御するサーバ輻輳制御方法において、
   前記受付サーバへのアクセスリンクを含むサイト内で各ユーザ端末が遷移しているWebページを検知する手順と、
   各Webページに遷移しているユーザ端末数を計数する手順と、
   所定のWebページに遷移しているユーザ端末数が、前記受付サーバの処理能力を代表する所定の基準値を超えると、各ユーザ端末から受付サーバへの発信を規制する手順とを含むことを特徴とするサーバ輻輳制御方法。

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