JP5104693B2 - SIP application server load balancer and operation method thereof - Google Patents
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本発明は、電話網やインターネット網などのネットワーク通信システムに関するもので、特に転送やプレゼンスなどの付加サービスを提供するセッション初期化プロトコル(SIP:Session Initiation Protocol)アプリケーションサーバにおけるロードバランサ(負荷分散装置)およびその動作方法に関するものである。 The present invention relates to a network communication system such as a telephone network and an Internet network, and in particular, a load balancer (load distribution device) in a session initialization protocol (SIP) application server that provides additional services such as transfer and presence. And its operating method.
従来、SIPを制御プロトコルに持つIP(Internet Protocol)電話などのサービスを提供するネットワークにおいて、転送やプレゼンスなどの付加サービスを提供するサーバとしてSIPアプリケーションサーバを用いることがある。またサーバの構成として図2のように、処理能力の向上と障害時における信頼性の確保の観点から複数のアプリケーションサーバを配置し、その前段にロードバランサを配置する形態が一般的に用いられる。 Conventionally, in a network that provides services such as an IP (Internet Protocol) telephone having SIP as a control protocol, a SIP application server is sometimes used as a server that provides additional services such as transfer and presence. Further, as shown in FIG. 2, a configuration in which a plurality of application servers are arranged from the viewpoint of improving processing capability and ensuring reliability at the time of failure and a load balancer is arranged in front of the server configuration is generally used.
また、アプリケーションサーバのプラットフオーム開発言語としてJava(米国Sun Microsystems Inc.の商標)がしばしば用いられている。Javaではプログラムが動的に確保したメモリ領域が不要になると自動的に再使用できるように開放する GC(Garbage Collection)機能がある。 Java (trademark of Sun Microsystems Inc., USA) is often used as a platform development language for application servers. Java has a GC (Garbage Collection) function that automatically releases a memory area dynamically allocated by a program when it is no longer needed.
GCにはいくつかの種類かあるが、プログラムが動的に確保できるメモリ領域が減少してくるとやがてFu11 GCと呼ばれるGCが発生する。Fu11 GCが発生すると、アプリケーションサーバ全体の処理能力が大きく低下する。 There are several types of GC, but when the memory area that the program can dynamically allocate decreases, a GC called Fu11 GC will eventually occur. When Fu11 GC occurs, the processing capacity of the entire application server is greatly reduced.
ところで、特許文献1に、Fu11 GCによる処理能力の低下を避ける方法の一つとしてメモリの使用率からFull GCの発生を予測し、ロードバランサでFu11 GC発生中のアプリケーションサーバにリクエストの振り分けを行わない例が開示されている。
従来のロードバランサにおいて、GC発生中のアプリケーションサーバを避けてリクエストの振り分けを行う場合、一度に複数のアプリケーションサーバでGCが発生した場合、全体の処理能力が著しく低下する。このときアプリケーションサーバが主体となって自サーバのメモリまたはメモリ以外のリソースの使用率を監視する方法があるが、この方法では他のアプリケーションサーバと同時にGCが発生することを避けることは難しい。ここでの同時とは、GCの発生時刻が同時という意味だけではなく、発生時刻が異なっても、ある時刻において複数のアプリケーションサーバがGC発生から終了までの間、つまりGC発生中の状態にあることを含んでいる。 In a conventional load balancer, when request distribution is performed avoiding application servers that are generating a GC, if multiple application servers generate a GC at the same time, the overall processing capacity is significantly reduced. At this time, there is a method of monitoring the usage rate of the memory of the own server or resources other than the memory mainly by the application server. However, with this method, it is difficult to avoid the occurrence of GC simultaneously with other application servers. Here, “simultaneous” means not only that the occurrence times of GC are the same, but even if the occurrence times are different, multiple application servers are in a state from the occurrence of GC to the end, that is, the occurrence of GC, at a certain time. Including that.
またロ−ドバランサがGC発生中のアプリケーションサーバを避けてリクエストの振り分けを行っている間は、トータルの単位時間当たりのリクエスト数が一定の場合、アプリケーションサーバ1台当たりの処理リクエスト数が増える。そのため、GCが発生していないアプリケーションサーバのメモリ使用率も、最初と比べて変化してしまうため、アプリケーションサーバ側で他のアプリケーションサ−バのメモリ変化を予測することも難しい。 In addition, while the load balancer distributes requests while avoiding application servers in which a GC is occurring, if the total number of requests per unit time is constant, the number of processing requests per application server increases. For this reason, the memory usage rate of the application server in which the GC has not occurred also changes compared to the first, so it is difficult for the application server side to predict the memory change of other application servers.
本発明は、このような従来技術の欠点を解消し、メモリコスト値を利用してメモリ使用量の分散を行い、より高い精度でFull GCが発生する契機を分散することにより全体のパフォーマンスを維持することができるSIPアプリケーションサーバのロードバランサおよびその動作方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the disadvantages of the prior art, distributes the memory usage using the memory cost value, and maintains the overall performance by distributing the trigger for the occurrence of Full GC with higher accuracy. An object of the present invention is to provide a SIP application server load balancer that can be operated and an operation method thereof.
本発明によれば、上述の課題を解決するために、ネットワークに接続されたセッション初期化プロトコル(SIP) アプリケーションサーバのロードバランサは、ネットワークよりメッセージを受信するメッセージ受信手段と、この受信したメッセージの情報を解析するメッセージ解析手段と、メモリ変化量とメモリコスト値との対応関係をコストテーブルとしてあらかじめ準備し、解析したメッセージの情報に対応するメモリコスト値を出力するコストテーブル管理手段と、アプリケーションサーバごとのメモリコストの合計値を管理するメモリテーブル管理手段と、メモリコスト値とメモリコスト合計値情報とからメッセージの転送先のアプリケーションサーバを決定する転送処理手段と、決定されたアプリケーションサーバにメッセージを送信するメッセージ送信手段とを含むことを特徴とする。 According to the present invention, in order to solve the above-described problems, a load balancer of a session initialization protocol (SIP) application server connected to a network includes a message receiving means for receiving a message from the network, A message analysis unit for analyzing information, a cost table management unit for preparing a correspondence relationship between a memory change amount and a memory cost value in advance as a cost table, and outputting a memory cost value corresponding to the analyzed message information, and an application server A memory table management means for managing the total value of each memory cost, a transfer processing means for determining an application server as a message transfer destination from the memory cost value and the memory cost total value information, and a message to the determined application server. Sending Characterized in that it comprises a message transmission means for.
また、ネットワークに接続されたセッション初期化プロトコル(SIP) アプリケーションサーバのロードバランサの動作方法は、ネットワークよりメッセージを受信するメッセージ受信工程と、この受信したメッセージの情報を解析するメッセージ解析工程と、メモリ変化量とメモリコスト値との対応関係をコストテーブルとしてあらかじめ準備し、前記解析したメッセージの情報に対応するメモリコスト値を出力するコストテーブル管理工程と、アプリケーションサーバごとのメモリコストの合計値を管理するメモリテーブル管理工程と、メモリコスト値とメモリコスト合計値情報とからメッセージの転送先のアプリケーションサーバを決定する転送処理工程と、決定されたアプリケーションサーバにメッセージを送信するメッセージ送信工程とを含むことを特徴とする。 The operation method of the load balancer of the session initialization protocol (SIP) application server connected to the network includes a message receiving step of receiving a message from the network, a message analyzing step of analyzing information of the received message, a memory A correspondence table between the amount of change and the memory cost value is prepared in advance as a cost table, a cost table management process for outputting a memory cost value corresponding to the analyzed message information, and a total memory cost value for each application server is managed. A memory table management step, a transfer processing step for determining an application server that is a message transfer destination from the memory cost value and the total memory cost value information, and a message transmission step for transmitting a message to the determined application server Characterized in that it comprises a.
次に添付図面を参照して、本発明によるSIPアプリケーションサーバのロードバランサの実施例について詳細に説明する。 Next, embodiments of a load balancer of a SIP application server according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施例のロードバランサの構成100は、たとえば図1に示す通り、クライアントネットワーク対応側とアプリケーション対応側とに分かれて構成されており、メッセージ受信部とメッセージ送信部ともそれぞれ別々に設置されている。
The
まず、クライアントネットワーク対応側から説明する。 First, the client network side will be described.
ネットワークメッセージ受信部22は、ネットワークからアプリケーションサーバ側へのメッセージを受信し、この受信メッセージをメッセージ解析部24に送る。
The network
メッセージ解析部24は、転送メッセージ情報をコストテーブル管理部26に送信する。さらにコストテーブル管理部26から得られたメモリコスト値を転送処理部28に送信する。
The
コストテーブル管理部26は、たとえば図3、図4に示すように、あらかじめ実験などにより得られた適切なメモリコスト値を基に転送メッセージ情報とメモリの変化量との対応関係をコストテーブルとして管理し、このコストテーブルを使いメッセージ解析部24から送られた情報に対応するメモリコスト値を選び、メッセージ解析部24に送る。
For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the cost
ネットワーク転送処理部28は、メッセージ解析部24から送られたメモリコスト値情報をメモリテーブル管理部30に送り、メモリテーブル管理部30からメモリコスト合計値情報を得て、どのアプリケーションサーバにメッセージの転送を行うかを決定する。この判断結果をネットワークメッセージ送信部32に送る。
The network
メモリテーブル管理部30は、ネットワーク転送処理部28からのメモリコスト値情報に基づきアプリケーションサーバごとのメモリコスト合計値情報をネットワーク転送処理部28に送る。それと共にメモリテーブル管理部30は、たとえば図5に示すテーブルようにアプリケーションサーバごとのメモリに関する情報を管理し、たとえば、Full GCが発生したり、再起動が行われた場合には、そのメモリコスト合計値をクリアする。
The memory
ネットワークメッセージ送信部32は、ネットワーク転送処理部28より送られた判断結果に基づきネットワークを介してアプリケーションサーバにメッセージの転送を行う。
The network
つづいて、アプリケーション対応側について説明する。 Next, the application corresponding side will be described.
アプリケーションメッセージ受信部42は、アプリケーションサーバから対向する端末や他のSIPサーバへのメッセージを受信し、この受信メッセージを共通のメッセージ解析部24に送る。
The application
メッセージ解析部24は、アプリケーションメッセージ受信部42から送られるメッセージの解析を行い、解析情報を直接アプリケーション転送処理部48に送る。
The
アプリケーション転送処理部48は、メッセージ解析部24から送られた解析情報から対向する端末または他のSIPサーバを確認し、アプリケーションメッセージ送信部52に送る。
The application
アプリケーションメッセージ送信部52は、アプリケーション転送処理部48からの情報に基づきメッセージを送信する。
The application
次に、本実施例におけるSIPアプリケーションサーバのロードバランサ100の動作方法について、図6のフローチャートを参照しながら主にクライアントネットワーク対応側の動作方法について説明する。
Next, the operation method of the
まず、インターネットなどのネットワークからネットワークメッセージ受信部22でメッセージが受信される(S102)。
First, a message is received by the network
受信されたメッセージは、メッセージ解析部24に送られメッセージの解析が行われる(S104)。
The received message is sent to the
この解析結果は、コストテーブル管理部26にあらかじめ設定、管理されている図4に示すようなテーブルと照合され、当てはまるメモリコスト値が取得される(S106)。
This analysis result is collated with a table as shown in FIG. 4 which is set and managed in advance in the cost
次にネットワークメッセージ転送処理部28で、負荷が分散されるように選択されたアプリケーションサーバは、メモリテーブル管理部30に蓄積した各アプリケーションサーバのコスト合計値により検証され、たとえばコスト合計値の大きい順番すなわち使用可能なメモリ領域の多い順番にアプリケーションサーバが再度選択され決定される(S108)。
Next, the application server selected so that the load is distributed by the network message
決定されたアプリケーションサーバに対してネットワークメッセージ送信部32よりメッセージが送信される(S110)。
A message is transmitted from the network
メモリテーブル管理部30ではメッセージが送信されたアプリケーションサーバに対するメモリテーブルのコスト合計値が更新される(S112)。
The memory
次に、本発明によるSIPアプリケーションサーバのロードバランサの他の実施例、すなわち第2の実施例について図7を参照にして説明する。なお第1の実施例と同じ構成部は、同じ参照符号で示し、できるだけ反復説明を避ける。 Next, another embodiment of the load balancer of the SIP application server according to the present invention, that is, the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and repeated description is avoided as much as possible.
第2の実施例の SIPアプリケーションサーバのロードバランサ200は、コストテーブル管理部26のコストテーブルのコスト値を実際のデータのやり取りから得られた実績値に基づいて設定するものである。
The
第1の実施例と同様にクライアントネットワーク対応側とアプリケーション対応側とに分かれて構成されているが、クライアントネットワーク対応側は、第1の実施例とほぼ同じ構成であるので説明を省略し、主にアプリケーション対応側の構成について説明する。 As in the first embodiment, the client network compatible side and the application compatible side are configured separately. However, the client network compatible side has almost the same configuration as that of the first embodiment, so that the description thereof is omitted. Next, the configuration on the application corresponding side will be described.
アプリケーションメッセージ受信部42は、アプリケーションサーバから対向する端末や他のSIPサーバへのメッセージを受信し、共通のメッセージ解析部24に送る。
The application
メッセージ解析部24は、アプリケーションメッセージ受信部42から送られるメッセージの解析を行い、解析情報を直接アプリケーション転送処理部48に送るとともに、受信メッセージから得られたアプリケーションサーバのメモリ情報をコスト計算部44に送付する。
The
コスト計算部44は、メッセージ解析部24から送られたアプリケーションサーバのメモリ情報を基にメモリコスト値を計算し、クライアントネットワーク対応側のコストテーブル管理部46に送る。
The
コストテーブル管理部46は、コスト計算部44から送られたメモリコスト値を基に転送メッセージ情報とメモリの変化量との対応関係をコストテーブルとして更新管理を行う。この更新されたコストテーブルを使いメッセージ解析部24から送られた情報に対応するメモリコスト値を選び、メッセージ解析部24に送る。
Based on the memory cost value sent from the
以降は、第1の実施例と同じであるので書略する。 Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, they will be omitted.
次に、第2の実施例におけるSIPアプリケーションサーバのロードバランサ200の動作方法について、図8のフローチャートを参照にしながら、主に新たに変更された動作方法について説明する。なお第1の実施例と同じ動作は簡略化して、できるだけ反復説明を避ける。
Next, the operation method of the SIP application
まず、インターネットなどのネットワークからネットワークメッセージ受信部22でメッセージが受信され(S202)、メッセージ解析部24に送られメッセージの解析が行われる(S204)。
First, a message is received by the network
解析結果は、コスト計算部44に送られ、メッセージに含まれるアプリケーションサーバのメモリ情報からコスト値を計算する(S206)。
The analysis result is sent to the
計算されたコスト値は、コストテーブル管理部46に送られコストテーブルのデータが更新される(S208)。
The calculated cost value is sent to the cost
以降、第1の実施例と同様に、更新されたコストテーブルを基にアプリケーションサーバの振り分けが行われる(S210)。 Thereafter, as in the first embodiment, application servers are distributed based on the updated cost table (S210).
ここで、ロードバランサが受信するメッセージを送信するSIPアプリケーションサーバの一例について図9を用いて説明する。 Here, an example of a SIP application server that transmits a message received by the load balancer will be described with reference to FIG.
たとえば、SIPアプリケーションサーバ300は、メッセージ受信部62と、アプリケーション実行部64とメモリ管理部66とメッセージ送信部68とを含んで構成される。
For example, the
メッセージ受信部62は、ネットワークからメッセージを受信し、アプリケーション実行部64に送る。
The
アプリケーション実行部64は、メッセージ受信部62より送られたメッセージに基づきアプリケーションプログラムを実行し、そのプログラム実行結果をメッセージ送信部68に送る。
The
メモリ管理部66は、アプリケーションサーバでのメモリ使用状況などのメモリ情報を取得し、メッセージ送信部68に送る。
The
メッセージ送信部68は、アプリケーション実行部64から送られるプログラム実行結果とメモリ管理部66から送られるメモリ情報とを含むメッセージをネットワークへ送信する。
The
次に、SIPアプリケーションサーバの動作について図10を用いて説明する。 Next, the operation of the SIP application server will be described with reference to FIG.
インターネットなどのネットワークからメッセージ受信部62でメッセージが受信される(S302)と、メモリ監視開始指示がメモリ管理部66に出される(S304)。
When the
メモリ管理部66ではこの開始指示に基づきその時点のメモリ使用量を保存する(S306)。
Based on this start instruction, the
アプリケーション実行部64でアプリケーションが実行され(S308)、終了するとメモリ監視終了指示がメモリ管理部66に出される(S310)。 The application is executed by the application execution unit 64 (S308), and when it is finished, a memory monitoring end instruction is issued to the memory management unit 66 (S310).
メモリ管理部66ではこの終了指示に基づき、終了時点でのメモリ使用量と、保存されていた開始時点のメモリ使用量とのメモリ差分計算が行われ(S312)、消費されたメモリ量が計算される。
Based on this end instruction, the
消費されたメモリ情報は、SIPメッセージのヘッダ内にパラメータ値として埋め込まれ、メモリ情報を含むヘッダをもったSIPメッセージが生成され(S314)、メッセージ送信部68より送信される(S316)。 The consumed memory information is embedded as a parameter value in the header of the SIP message, a SIP message having a header including the memory information is generated (S314), and transmitted from the message transmitting unit 68 (S316).
なお、図3に示したメッセージ分類要素は、一例であり、他にメッセージサイズなど新たな要素を加えても構わないし、処理の高速化のために分類要素を絞り込んでも構わない。 Note that the message classification elements shown in FIG. 3 are merely examples, and other elements such as a message size may be added, or the classification elements may be narrowed down to increase the processing speed.
また、第2の実施例において、アプリケーションサーバからのメモリ情報を基に毎回コスト値を計算するのではなく、運用前にメッセージ転送を試みてあらかじめ得たコスト値を基に処理することによりメモリ情報算出処理を省略し、負荷の軽減をはかることも可能である。 Further, in the second embodiment, the memory information is not calculated by calculating the cost value every time based on the memory information from the application server, but by processing based on the cost value obtained in advance by attempting message transfer before the operation. It is also possible to reduce the load by omitting the calculation process.
このように第1の実施例によれば、SIPアプリケーションサーバのロードバランサにおいて、GCが発生する契機の一つとなるメモリ使用量の分散を行い、その結果、Full GCの発生をほとんど回避させることが可能となり、全体的な性能の効率を維持することができる。 As described above, according to the first embodiment, the load balancer of the SIP application server distributes the memory usage, which is one of the triggers for the occurrence of GC, and as a result, almost no occurrence of Full GC can be avoided. And the overall performance efficiency can be maintained.
また、第2の実施例によれば、あらかじめメモリコスト値が設定できない場合やより確度の高いメモリコスト値を用いた場合でも、より正確なメモリコスト値が得られ、より高い精度で分散化を制御することを可能とし Full GC 発生を極力抑制できるロードバランサを提供することができる。 Further, according to the second embodiment, even when a memory cost value cannot be set in advance or when a memory cost value with higher accuracy is used, a more accurate memory cost value can be obtained and distributed with higher accuracy. It is possible to provide a load balancer that can be controlled and can suppress the occurrence of Full GC as much as possible.
100,200 ロードバランサ
300 SIPアプリケーションサーバ
22 ネットワークメッセージ受信部
24 メッセージ解析部
26,46 コストテーブル管理部
28 ネットワーク転送処理部
30 メモリテーブル管理部
32 ネットワークメッセージ送信部
42 アプリケーションメッセージ受信部
44 コスト計算部
48 アプリケーション転送処理部
52 アプリケーションメッセージ送信部
64 アプリケーション実行部
66 メモリ管理部
100,200 load balancer
300 SIP application server
22 Network message receiver
24 Message analysis part
26,46 Cost table management department
28 Network transfer processor
30 Memory table manager
32 Network message transmitter
42 Application message receiver
44 Cost calculator
48 Application transfer processor
52 Application message transmitter
64 Application execution part
66 Memory management
Claims (5)
ネットワークよりメッセージを受信するメッセージ受信手段と、
該受信したメッセージの情報を解析するメッセージ解析手段と、
メモリ変化量とメモリコスト値との対応関係をコストテーブルとしてあらかじめ準備し、前記解析したメッセージの情報に対応するメモリコスト値を出力するコストテーブル管理手段と、
アプリケーションサーバごとのメモリコストの合計値を管理するメモリテーブル管理手段と、
前記メモリコスト値と前記メモリコスト合計値情報とからメッセージの転送先のアプリケーションサーバを決定する転送処理手段と、
前記決定されたアプリケーションサーバにメッセージを送信するメッセージ送信手段とを含むことを特徴とするSIPアプリケーションサーバのロードバランサ。 In a session initialization protocol (SIP) application server load balancer connected to a network, the load balancer
Message receiving means for receiving messages from the network;
Message analysis means for analyzing information of the received message;
A cost table management means for preparing a correspondence relationship between a memory change amount and a memory cost value in advance as a cost table, and outputting a memory cost value corresponding to the analyzed message information;
Memory table management means for managing the total memory cost for each application server;
Transfer processing means for determining a message transfer destination application server from the memory cost value and the memory cost total value information;
A load balancer for a SIP application server, comprising message transmission means for transmitting a message to the determined application server.
ネットワークよりメッセージを受信するメッセージ受信工程と、
該受信したメッセージの情報を解析するメッセージ解析工程と、
メモリ変化量とメモリコスト値との対応関係をコストテーブルとしてあらかじめ準備し、前記解析したメッセージの情報に対応するメモリコスト値を出力するコストテーブル管理工程と、
アプリケーションサーバごとのメモリコストの合計値を管理するメモリテーブル管理工程と、
前記メモリコスト値と前記メモリコスト合計値情報とからメッセージの転送先のアプリケーションサーバを決定する転送処理工程と、
前記決定されたアプリケーションサーバにメッセージを送信するメッセージ送信工程とを含むことを特徴とするSIPアプリケーションサーバのロードバランサの動作方法。 In a method of operating a load balancer of a session initialization protocol (SIP) application server connected to a network, the method comprises:
A message receiving process for receiving a message from the network;
A message analysis step of analyzing information of the received message;
A cost table management step of preparing a correspondence relationship between a memory change amount and a memory cost value as a cost table in advance, and outputting a memory cost value corresponding to the analyzed message information;
A memory table management process for managing the total memory cost for each application server;
A transfer processing step of determining an application server to which a message is transferred from the memory cost value and the memory cost total value information;
And a message transmission step of transmitting a message to the determined application server. A method of operating a load balancer of a SIP application server.
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