JP6408500B2 - 呼処理システム、負荷分散装置及び負荷分散方法 - Google Patents

Description

本発明は、呼処理サーバの激甚災害対策技術に関し、特に呼処理サーバの呼処理の負荷を分散する技術に関する。

従来の呼処理システムは、激甚災害による機器故障等でのサービス停止を回避するため、地域毎に現用系と予備系で二重化された２つの呼処理サーバを用いている。これにより、所定の地域で現用系が稼働不能になったとしても、予備系に切り替えて呼処理を引き継ぐことにより、不断な電話・通信サービスを実現している。又、呼処理で用いられる呼処理データについては、平常時に定期的に系間同期を行い、系切替時に差分データのみを予備系へ補完する手法が用いられている。

宮本、外２名、"サーバ仮想化を利用した激甚災害復旧方法の一考察"、日本電信電話株式会社、電子情報通信学会、2015年総合大会、2015年3月10日-13日、B-6-68

しかし、激甚災害の発生頻度は低いため、予備系で呼処理が行われることは殆どなく、予備系の呼処理サーバは長期に渡り不要設備となる。又、現用系と予備系が同時に罹災して二重故障が発生した場合、その地域ではもはや呼処理を行うことが不可能となる。更に、通常、呼処理は１つの現用系で行われるため、系切替前にシステム全体のサービス可用性を保障することは難しく、激甚災害発生による呼信号のトラヒック増加に伴う呼処理サーバの負荷増に対応することも難しい。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、予備系の設置による呼処理サーバの不要設備問題を解消し、系切替前でもシステム全体のサービス可用性を確保することを目的とする。

以上の課題を解決するため、請求項１に係る呼処理システムは、複数の呼処理装置と、前記複数の呼処理装置での呼処理の負荷を分散する負荷分散装置と、を備えた呼処理システムにおいて、前記複数の呼処理装置は、それぞれ、平常時に呼処理を行う複数の現用系呼処理装置としてそれぞれ機能する複数の呼処理部と、自装置が備える複数の呼処理部のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部以外の呼処理部を停止する制御部と、を備え、前記負荷分散装置は、前記複数の呼処理装置の各呼処理部で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集する収集部と、所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部に割り当てる割当部と、を備えることを要旨とする。

又、請求項２に係る呼処理システムは、請求項１に記載の呼処理システムにおいて、前記複数の呼処理装置は、それぞれ、各呼処理部がそれぞれ用いる各呼処理データをそれぞれ記憶する複数の記憶部と、所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、所定の呼処理部が用いる呼処理データが変更されるタイミングで変更後の呼処理データを他の全ての呼処理部へ送信する同期部と、を更に備えることを要旨とする。

又、請求項３に係る呼処理システムは、請求項１又は２に記載の呼処理システムにおいて、前記割当部は、所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度が互いに等しくなるように呼信号を呼処理部に割り当てることを要旨とする。

又、請求項４に係る呼処理システムは、請求項１乃至３のいずれかに記載の呼処理システムにおいて、前記割当部は、動作可能な呼処理装置のみに呼信号を割り当てることを要旨とする。

又、請求項５に係る負荷分散装置は、複数の呼処理装置での呼処理の負荷を分散する負荷分散装置において、前記複数の呼処理装置は、それぞれ、平常時に呼処理を行う複数の現用系呼処理装置としてそれぞれ機能する複数の呼処理部と、自装置が備える複数の呼処理部のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部以外の呼処理部を停止する制御部と、を備え、前記負荷分散装置は、前記複数の呼処理装置の各呼処理部で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集する収集部と、所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部に割り当てる割当部と、を備えることを要旨とする。

又、請求項６に係る負荷分散方法は、複数の呼処理装置での呼処理の負荷を分散する負荷分散装置で行う負荷分散方法において、前記複数の呼処理装置は、それぞれ、平常時に呼処理を行う複数の現用系呼処理装置としてそれぞれ機能する複数の呼処理部と、自装置が備える複数の呼処理部のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部以外の呼処理部を停止する制御部と、を備え、前記負荷分散装置は、前記複数の呼処理装置の各呼処理部で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集する収集ステップと、所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部に割り当てる割当ステップと、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、予備系の設置による呼処理サーバの不要設備問題を解消し、系切替前でもシステム全体のサービス可用性を確保することができる。

第１の実施の形態に係る呼処理システムの全体構成を示す図である。 既存の呼処理サーバの仮想化方法を説明する際の参照図である。 呼処理サーバの機能ブロック構成を示す図である。 負荷分散装置の機能ブロック構成を示す図である。 系間同期の処理動作を示すシーケンス図である。 呼処理負荷分散の処理動作を示すシーケンス図である。 呼処理負荷分散の処理動作を説明する際の参照図である。 故障・激甚災害時における呼処理負荷分散の処理動作を示すシーケンス図である。 故障・激甚災害時における呼処理負荷分散の処理動作を説明する際の参照図である。 故障・激甚災害時における呼処理負荷分散の処理動作を説明する際の参照図である。 第２の実施の形態に係る呼処理システムの全体構成を示す図である。

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る呼処理システム１の全体構成を示す図である。該呼処理システム１は、現用系として運用される複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）と、電話端末５０からの呼信号（ＳＩＰ信号）を任意の呼処理サーバ１０へ振り分ける負荷分散装置３０と、を備えて構成される。

本実施の形態では、上述した目的を実現するため、図２に示すように、現用系として運用している既存の呼処理サーバを仮想化して上述した複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）にそれぞれ収容し、仮想化した既存の呼処理サーバを複数の呼処理サーバ１０で現用系としてそれぞれ稼働させる。

詳細には、例えばハイパーバイザ（hypervisor）を用いて複数の呼処理サーバ１０で複数の呼処理サーバを仮想的に構築し、その仮想的な呼処理サーバを既存の呼処理サーバとして動作させる。これにより、例えば、地域毎に設けられた現用系の既存の呼処理サーバＡ〜Ｃが、物理的な複数の呼処理サーバ１０ａ〜１０ｄで現用系としてそれぞれ仮想的・論理的に稼働することになる。

図３は、図１及び図２に示した呼処理サーバ１０ａの機能ブロック構成を示す図である。該呼処理サーバ１０ａは、呼信号をそれぞれ処理する複数の呼処理部１１Ａ〜１１Ｃと、複数の呼処理部１１Ａ〜１１Ｃがそれぞれ用いる各呼処理データ（例えば、呼処理の制御データやユーザの個人情報）をそれぞれ記憶する複数の記憶部１２Ａ〜１２Ｃと、他の呼処理サーバ１０（１０ｂ〜１０ｄ）との間で同地域の呼処理部毎に系間同期をそれぞれ行う同期部１３と、複数の呼処理部１１Ａ〜１１Ｃをそれぞれ制御する制御部１４と、を備えて構成される。他の呼処理サーバ１０ｂ〜１０ｄも同様の機能部を備えて構成される。

ここで、具体的に、呼処理部１１Ａと記憶部１２Ａは、例えば、関東地方に設けられていた現用系の既存の呼処理サーバＡに対応する。同様に、呼処理部１１Ｂと記憶部１２Ｂは、東北地方の既存の呼処理サーバＢに対応し、呼処理部１１Ｃと記憶部１２Ｃは、中部地方の既存の呼処理サーバＣに対応する。

このように、複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）は、それぞれ、平常時に呼処理を行う複数の既存の呼処理サーバ（Ａ〜Ｃ）としてそれぞれ機能する複数の仮想的な呼処理部１１（１１Ａ〜１１Ｃ）を備えるので、該呼処理部１１は全て現用系として動作し、更に該呼処理部１１は複数（地域毎に複数）あることから、予備系の設置による呼処理サーバの不要設備問題を解消し、系切替前でもシステム全体のサービス可用性を確保することができる。

図４は、負荷分散装置３０の機能ブロック構成を示す図である。該負荷分散装置３０は、複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）から複数の呼処理部１１（１１Ａ〜１１Ｃ）の処理負荷度をそれぞれ収集する収集部３１と、収集した処理負荷度のデータを記憶する記憶部３２と、各呼処理部１１の処理負荷度に応じて電話端末５０からの呼信号をいずれかの呼処理部１１に割り当てる割当部３３と、を備えて構成される。

ここで、割当部３３について詳述する。割当部３３は、所定地域内の電話端末５０から呼信号が送信されると、各呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）の中で同地域に対応する呼処理部１１の処理負荷度を参照し、該処理負荷度に応じて、同地域に対応する複数の呼処理部１１のうちいずれかに送信する。例えば、東北地方の電話端末から呼信号が送信されると、複数の呼処理部１１Ｂ（複数の呼処理サーバ１０ａ〜１０ｄでそれぞれ動作する呼処理部１１Ｂ）のうちから最も処理負荷度の低い呼処理部１１Ｂへ送信する。

このように、負荷分散装置３０は、複数の呼処理サーバ１０の各呼処理部１１で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集し、所定地域の既存の呼処理サーバに対応する各呼処理サーバ１０の呼処理部１１において、各呼処理部１１の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部１１に割り当てるので、呼信号のトラヒック変化に対して各呼処理サーバ１０のリソース（ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等）を有効に活用することができる。

次に、図５を参照しながら、上述した呼処理システム１で行う系間同期方法について説明する。図５は、系間同期の処理動作を示すシーケンス図である。

まず、例えば、呼処理サーバ１０ａにおいて、所定地域の呼処理部１１Ｂが用いる呼処理データが変更される場合、該呼処理部１１Ｂが記憶部１２Ｂに記憶されている該当の呼処理データを変更すると同時に、同期部１３は、該記憶部１２Ｂから変更後の呼処理データを取得して他の呼処理サーバ１０ｂ〜１０ｄへ送信する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。

その後、他の呼処理サーバ１０ｂ〜１０ｄの各同期部１３は、それぞれ、変更後の呼処理データを同地域に対応する記憶部１２Ｂに記憶することにより、呼処理データを更新する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。

他の呼処理サーバ１０ｂ〜１０ｄの呼処理データが変更した場合も同様であり、平常時に呼処理データを変更する際には全ての呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）が同時に行う。

このように、複数の呼処理サーバ１０は、それぞれ、所定地域の既存の呼処理サーバに対応する各呼処理サーバ１０の呼処理部１１において、所定の呼処理部１１が用いる呼処理データが変更されるタイミングで変更後の呼処理データを他の全ての呼処理部１１へ送信するので、系切替後にサービス継続性を確保することができる。

次に、図６を参照しながら、複数の呼処理サーバ１０での呼処理の負荷分散方法について説明する。図６は、呼処理負荷分散の処理動作を示すシーケンス図である。

まず、負荷分散装置３０の収集部３１は、複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）から複数の呼処理部１１（１１Ａ〜１１Ｃ）の処理負荷度をそれぞれ収集する（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。

具体的には、例えば、各呼処理サーバ１０でそれぞれ計測されている各呼処理部１１での呼信号のトランザクション数を取得し、論理サーバ（＝呼処理部１１）毎・物理サーバ（＝呼処理サーバ１０）毎のタグを付与して記憶部３２に記憶する。

次に、負荷分散装置３０の割当部３３は、所定地域内の電話端末５０から呼信号を受信すると、記憶部３２に記憶されている処理負荷度を参照し、同地域に対応する複数の呼処理部１１の処理負荷度が互いに等しくなるように呼処理部１１を決定し、決定した呼処理部１１を備えた呼処理サーバ１０へ送信する（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）。

具体的には、例えば、図７に示すように、東北地方の呼処理サーバＢに収容されていた電話端末５０から呼信号が送信されると、複数の呼処理部１１Ｂが処理している呼信号のトランザクション数を参照し、各呼処理部１１Ｂの処理負荷度（例えば、呼信号のトランザクション数、呼信号処理率、負荷レベル、ＣＰＵ使用率）が互いに等しくなるように呼信号を振り分ける。

このように、負荷分散装置３０の割当部３３は、所定地域の既存の呼処理サーバに対応する各呼処理サーバ１０の呼処理部１１において、各呼処理部１１の処理負荷度が等しくなるように呼信号を呼処理部に割り当てるので、呼処理部１１間の処理負荷が平準化され、呼信号のトラヒック変化に対して各呼処理サーバ１０のリソースをより有効に活用することができる。

ここまで、平常時の動作について説明した。

次に、図８を参照しながら、激甚災害により呼処理サーバ１０が運用不能になった場合の動作について説明する。図８は、故障・激甚災害時における呼処理負荷分散の処理動作を示すシーケンス図である。尚、負荷分散装置３０は、複数の呼処理サーバ１０から複数の呼処理部１１の処理負荷度をそれぞれ随時収集しているものとする。

まず、負荷分散装置３０は、複数の呼処理サーバ１０が動作しているか否かを確認し、動作している呼処理サーバ１０を特定する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。

具体的には、例えば、処理負荷度の取得要求に対して一定時間経過しても応答がない場合、応答のない呼処理サーバ１０を動作不能な呼処理サーバとして特定し、応答のあった呼処理サーバ１０を動作可能な呼処理サーバとして特定する。

次に、負荷分散装置３０の割当部３３は、所定地域内の電話端末５０から呼信号を受信すると、送信先候補から動作不能な呼処理サーバ１０を除外し、動作可能な呼処理サーバ１０の中から送信先を決定し、決定した呼処理サーバ１０へ送信する（ステップＳ３０３）。

具体的には、例えば、呼処理サーバ１０ａ，１０ｂが動作不能な場合、該呼処理サーバ１０ａ，１０ｂには呼信号を割り当てず、他の呼処理サーバ１０ｃ，１０ｄのみに割り当てる。詳細には、東北地方の呼処理サーバＢに収容されていた電話端末５０から呼信号が送信されると、呼処理サーバ１０ｃ，１０ｄの各呼処理部１１Ｂのみを送信先候補とする。尚、その２つの呼処理部１１Ｂのうちいずれを送信先とするかについては、上述したように呼処理の処理負荷度を用いて決定する。

ここで、ステップＳ３０３の処理により、動作可能な呼処理サーバ１０では、これまでよりも多くの呼信号が送信される。具体的には、激甚災害が発生した地域の電話端末５０からの呼信号を多く処理すると考えられる。例えば、東北地方で震災が発生した場合、呼処理部１１Ｂの呼処理数が増加し、以前よりも処理負荷が増大すると考えらえる。

そこで、ステップＳ３０３の後、動作可能な呼処理サーバ１０の制御部１４は、計測している各呼処理部１１での呼信号のトランザクション数を参照し、処理負荷度が増加した呼処理部１１以外の呼処理部１１を停止する（ステップＳ３０４，Ｓ３０５）。

具体的には、例えば、図９に示すように、動作可能な呼処理サーバ１０ｄで呼処理部１１Ｂの処理負荷度が増加すると、同じ呼処理サーバ１０ｄ内の他の呼処理部１１Ａ，１１Ｃをシャットダウンする。これにより、呼処理部１１Ａ，１１Ｃでの呼信号のトラヒック数がゼロとなることから、呼処理数が増加した呼処理部１１ＢのみにＣＰＵリソースを集中して割り当てることができる。その結果、サーバ高負荷状態や装置故障等、呼処理サーバ１０の状態変化に即応しながら呼処理を確実に継続することが可能となる。

引き続き、図１０を参照しながら、動作可能な呼処理サーバ１０における複数の呼処理部１１間での負荷分散方法について説明する。以降では、呼信号を不均等に割り振る。

ステップＳ３０５の処理により、呼処理サーバ１０ｄの呼処理部１１Ａ，１１Ｃでの呼信号のトラヒック数がゼロとなることから、その分の呼信号を他へ割り振る必要がある。

そこで、ステップＳ３０５の後、負荷分散装置３０の割当部３３は、処理負荷度がゼロとなった呼処理部１１に割り振っていた呼信号を、同地域に対応する他の呼処理部１１に割り当てる（ステップＳ３０６）。

具体的には、呼処理サーバ１０ｄの呼処理部１１Ａ，１１Ｃにそれぞれ割り当てていた呼信号を、呼処理サーバ１０ｃの呼処理部１１Ａ，１１Ｃにそれぞれ割り当てる。これにより、震災が発生した東北地方からの呼信号の処理については呼処理サーバ１０ｄに集中させ、他の地方からの呼信号の処理については呼処理サーバ１０ｃに集中させることができる。

そして更に、ステップＳ３０６の後、負荷分散装置３０の割当部３３は、呼処理サーバ１０ｃの呼処理部１１Ｂに割り当てていた呼信号の数を削減し、その削減分を呼処理サーバ１０ｄの呼処理部１１Ｂに割り当てる（ステップＳ３０７，Ｓ３０８）。

すなわち、震災が発生した東北地方以外からの呼信号の処理を呼処理サーバ１０ｃに更に集中させ、該東北地方からの呼信号の処理を一括して呼処理サーバ１０ｄに集中させる。これにより、呼処理サーバ１０の地域性がより強くなるが、アクセスする記憶部１２の数が減ることから、各処理サーバでの呼処理速度を高めつつ呼処理を継続することができる。

上述したように、複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）は、それぞれ、現用系として運用している既存の呼処理サーバ（Ａ〜Ｃ）に対応する呼処理部１１（１１Ａ〜１１Ｃ）を備え、負荷分散装置３０の割当部３３は、動作可能な呼処理サーバ１０のみに呼信号を割り当てるので、二重故障が発生した場合でも呼処理を確実に継続することができる。

又、上述したように、複数の呼処理サーバ１０（１０ａ〜１０ｄ）は、それぞれ、自サーバが備える複数の呼処理部１１（１１Ａ〜１１Ｃ）のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部１１（１１Ｂ）以外の呼処理部１１（１１Ａ，１１Ｃ）を停止するので、呼処理サーバ１０の状態変化に即応しながら呼処理を確実に継続することができる。

＜第２の実施の形態＞
図１１は、第２の実施の形態に係る呼処理システム１の全体構成を示す図である。該呼処理システム１では、負荷分散装置３０を、複数の呼処理サーバ１０と電話端末５０との間に接続されたルータ７０に接続する。負荷分散装置３０は、ルータ７０を経由する呼信号を取得し、該ルータ７０を介して複数の呼処理サーバ１０の処理負荷を分散制御する。他の構成は第１の実施の形態と同様である。この場合でも、第１の実施の形態で説明した効果と同じ効果を得ることができる。

最後に、各実施の形態で説明した呼処理サーバ１０と負荷分散装置３０は、ＣＰＵ等の演算機能やメモリ等の記憶機能を備えたコンピュータで実現することができる。又、それら各装置としてコンピュータを機能させるための負荷分散プログラムや該負荷分散プログラムの記憶媒体を作成することもできる。

１…呼処理システム
１０，１０ａ〜１０ｄ…呼処理サーバ（呼処理装置）
１１，１１Ａ〜１１Ｃ…呼処理部
１２，１２Ａ〜１２Ｃ…記憶部
１３…同期部
１４…制御部
３０…負荷分散装置
３１…収集部
３２…記憶部
３３…割当部
５０…電話端末
７０…ルータ
Ａ〜Ｃ…現用系の既存の呼処理サーバ（現用系呼処理装置）
Ｓ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ２０１〜Ｓ２０４、Ｓ３０１〜Ｓ３０８…ステップ

Claims (6)

1. 複数の呼処理装置と、前記複数の呼処理装置での呼処理の負荷を分散する負荷分散装置
   と、を備えた呼処理システムにおいて、
   前記複数の呼処理装置は、それぞれ、
   平常時に呼処理を行う複数の現用系呼処理装置としてそれぞれ機能する複数の呼処理部と、
   自装置が備える複数の呼処理部のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部以外の呼処理部を停止する制御部と、を備え、
   前記負荷分散装置は、
   前記複数の呼処理装置の各呼処理部で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集する収集部と、
   所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部に割り当てる割当部と、
   を備えることを特徴とする呼処理システム。
2. 前記複数の呼処理装置は、それぞれ、
   各呼処理部がそれぞれ用いる各呼処理データをそれぞれ記憶する複数の記憶部と、
   所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、所定の呼処理部が用いる呼処理データが変更されるタイミングで変更後の呼処理データを他の全ての呼処理部へ送信する同期部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の呼処理システム。
3. 前記割当部は、
   所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度が互いに等しくなるように呼信号を呼処理部に割り当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の呼処理システム。
4. 前記割当部は、
   動作可能な呼処理装置のみに呼信号を割り当てることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の呼処理システム。
5. 複数の呼処理装置での呼処理の負荷を分散する負荷分散装置において、
   前記複数の呼処理装置は、それぞれ、平常時に呼処理を行う複数の現用系呼処理装置としてそれぞれ機能する複数の呼処理部と、自装置が備える複数の呼処理部のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部以外の呼処理部を停止する制御部と、を備え、
   前記負荷分散装置は、
   前記複数の呼処理装置の各呼処理部で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集する収集部と、
   所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部に割り当てる割当部と、
   を備えることを特徴とする負荷分散装置。
6. 複数の呼処理装置での呼処理の負荷を分散する負荷分散装置で行う負荷分散方法において、
   前記複数の呼処理装置は、それぞれ、平常時に呼処理を行う複数の現用系呼処理装置としてそれぞれ機能する複数の呼処理部と、自装置が備える複数の呼処理部のうち呼処理の処理負荷度が増加した呼処理部以外の呼処理部を停止する制御部と、を備え、
   前記負荷分散装置は、
   前記複数の呼処理装置の各呼処理部で行われる呼処理の処理負荷度をそれぞれ収集する収集ステップと、
   所定の現用系呼処理装置に対応する各呼処理装置の呼処理部において、各呼処理部の処理負荷度に応じて呼信号を任意の呼処理部に割り当てる割当ステップと、
   を備えることを特徴とする負荷分散方法。

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