JP6647234B2 - 通信サービスシステム及び輻輳回避方法 - Google Patents

Description

本発明は、運用系サーバの過負荷に一時対応する技術に関する。

現在、ＳＩＰサーバ等、所定のサービスを提供するサーバは、一定の需要予測に基づき構築されている。そして、その需要予測の条件を満たすため、地域毎に運用系と予備系のサーバでクラスタリングされたＨＡ（High Availability）構成が採用されている（図７参照）。

特開２００２−２３２４６５号公報 特開２０１３−００３７２２号公報 特開２０１６−１２２３４３号公報

しかし、大規模なイベントや機器トラブル等により、その需要予測に当てはまらない突発的な信号の流入出が発生し、一部の地域で運用系サーバが過負荷状態（輻輳状態）になる課題がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、既存設備を最大限有効活用しつつサーバの過負荷状態に対して一時対応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に係る通信サービスシステムは、予備系から運用系へ切り替える切り替え要求を予備系サーバへ送信する送信部と、端末からの信号の宛先を信号振り分け部へ変更する宛先変更要求を端末収容装置へ送信する送信部と、前記端末収容装置からの信号を前記予備系サーバ又は運用系サーバへ転送する信号振り分け部と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る通信サービスシステムは、請求項１に記載の通信サービスシステムにおいて、前記運用系サーバが前記切り替え要求を前記予備系サーバへ送信することを特徴とする。

請求項３に係る通信サービスシステムは、請求項１又は２に記載の通信サービスシステムにおいて、前記運用系サーバ又は前記予備系サーバが前記宛先変更要求を前記端末収容装置へ送信することを特徴とする。

請求項４に係る通信サービスシステムは、請求項１乃至３のいずれかに記載の通信サービスシステム、予備系から運用系へ切り替えるか否かを判定する判定部を更に備えることを特徴とする。

請求項５に係る通信サービスシステムは、請求項４に記載の通信サービスシステムにおいて、前記運用系サーバ又は前記予備系サーバが前記判定を行うことを特徴とする。

請求項６に係る輻輳回避方法は、通信サービスシステムで行う輻輳回避方法において、送信部が、予備系から運用系へ切り替える切り替え要求を予備系サーバへ送信するステップを行い、送信部が、端末からの信号の宛先を信号振り分け部へ変更する宛先変更要求を端末収容装置へ送信するステップを行い、信号振り分け部が、前記端末収容装置からの信号を前記予備系サーバ又は運用系サーバへ転送するステップを行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、既存設備を最大限有効活用しつつサーバの過負荷状態に対して一時対応することができる。

本発明の機能説明図である。 通信サービスシステムの構成を示す図である。 宛先管理テーブルの例を示す図である。 通信サービスシステムの動作を示す図である。 通信サービスシステムの動作を示す図である。 通信サービスシステムの動作を示す図である。 通信サービスシステムの従来構成を示す図である。

本発明では、既存設備を用いて運用系サーバの輻輳を抑止するため、（Ａ）輻輳地域の予備系サーバを運用系サーバとして利用し、一時的に動作諸元を倍増する方式、（Ｂ）激甚ブロックの予備系サーバを運用系サーバとして利用し、一時的に動作諸元を倍増する方式を提案する。

その方式を実現するため、本発明では、図１に示すように、（１）予備系サーバ１ｂを運用系サーバへ切り替える契機を通知する機能、（２）エッジルータ５からの信号を運用系サーバ１ａと予備系サーバ１ｂへ振り分ける機能、（３）エッジルータ５に対して収容端末からの通信の宛先を変更することを通知する機能を追加する。

本実施の形態では、（１）の切り替え通知機能と（３）の宛先変更通知機能を運用系サーバ１ａで実現する場合について説明する。但し、これらの通知機能を他の装置で実現してもよい。例えば、運用系サーバ１ａと予備系サーバ１ｂを管理する管理サーバで実現する。その管理サーバでは、運用系サーバ１ａの負荷状況を常時管理し、輻輳の発生に応じて上記２つの通知機能を実行する。特に、（３）の宛先変更通知機能は、予備系サーバ１ｂで実現してもよい。予備系サーバ１ｂは起動後に運用系に切り替わるので、稼働中であることから、宛先変更要求を自サーバで実行可能である。

また、本実施の形態では、（２）の信号振り分け機能をロードバランサで実現する場合について説明する。但し、この信号振り分け機能を運用系サーバ、エッジルータ又は他の装置で実現してもよい。

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。

本実施の形態に係る通信サービスシステム１００の全体構成を図２に示す。この通信サービスシステム１００は、運用系サーバ１ａと、予備系サーバ１ｂと、ロードバランサ３と、エッジルータ５と、を備えて構成される。それら全ては互いに通信可能に接続されており、運用系サーバ１ａ又は予備系サーバ１ｂとエッジルータ５との間も図示しないルータを介して通信可能である。

運用系サーバ１ａ及び予備系サーバ１ｂは、ＨＡ構成された一組のサーバであり、それぞれ、信号処理部１１と、リソース監視部１２と、記録部１３と、ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４と、警報通知部１５と、警報監視部１６と、を備えて構成される。図２で符号の後ろに付した「ａ」は運用系、「ｂ」は予備系のサーバを示す。以降、運用系サーバ１ａを例に説明する。

信号処理部１１ａは、受信信号を処理する機能を備える。例えば、運用系サーバ１ａ及び予備系サーバ１ｂがＳＩＰサーバの場合、エッジルータ５の収容端末から送信されたＩＮＶＩＴＥ信号等に対して呼処理を実行する。

リソース監視部１２ａは、運用系サーバ１ａが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク、物理通信ポート等、そのリソースの使用率を監視する機能を備える。例えば、サーバ内で動作するＯＳのリソース監視機能を用いてＣＰＵ使用率を計測する。

記録部１３ａは、リソース監視部１２ａで監視されたリソースの使用率をその計測時刻に関連付けてリソース使用情報として記憶する機能を備える。計測方法は任意であり、例えば定期的又は非定期的に測定する。

ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ａは、警報監視部１６ａからの切り替え命令に基づき運用系サーバ１ａを予備系又は運用系に切り替える機能を備える。この切り替え命令は、予備系サーバ１ｂからの切り替え要求に応じた命令である。

警報通知部１５ａは、リソース使用率の監視結果又はリソース使用情報を参照し、リソースの使用率が閾値を超えるか否かに応じて、予備系サーバ１ｂを運用系へ切り替えるか否かを判定する機能（判定部）を備える。

また、警報通知部１５ａは、リソースの使用率が閾値を超え、予備系サーバ１ｂを運用系へ切り替える場合に、予備系から運用系へ切り替える切り替え要求を予備系サーバ１ｂへ通知する機能（送信部）を備える。

また、警報通知部１５ａは、収容端末からの信号の宛先をロードバランサ３へ変更する宛先変更要求をエッジルータ５へ通知する機能（送信部）を備える。

また、警報通知部１５ａは、ロードバランサ３又はロードバランサ３の信号振り分け部３１を起動するための起動信号をロードバランサ３へ送信する機能を備える。

警報監視部１６ａは、予備系サーバ１ｂからの切り替え要求の有無を監視し、その切り替え要求に応じた切り替え命令をＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ａへ通知する機能を備える。

ここまで運用系サーバ１ａの機能について説明したが、予備系サーバ１ｂも同様の機能を備える。以降、引き続き、ロードバランサ３とエッジルータ５について説明する。

ロードバランサ３は、運用系サーバ１ａからの起動信号に基づき自身又は自身が起動中であれば信号振り分け部３１を起動する。信号振り分け部３１は、エッジルータ５からの信号を運用系サーバ１ａ又は運用系へ切り替えられた予備系サーバ１ｂへ転送する機能を備える。

なお、信号の振り分け先の指定方法は任意であり、例えば、運用系サーバ１ａがその振り分け先を起動信号に含め又は別途に指示する方法、ロードバランサ３に予め設定しておく方法等がある。また、信号の振り分け方法も任意であり、例えば、運用系サーバ１ａと予備系サーバ１ｂからリソース使用情報をそれぞれ取得してＣＰＵ使用率が低い方へ振り分ける方法、ラウンドロビンで振り分ける方法がある。

エッジルータ５は、端末を収容する端末収容装置、例えば通信サービスに加入中の加入者回線及び加入者端末を収容する加入者収容装置であり、信号処理部５１と、警報監視部５２と、宛先管理部５３と、を備えて構成される。

信号処理部５１は、宛先管理部５３の宛先管理テーブルを参照し、設定されている宛先へ収容端末からの信号を転送する機能部である。本実施の形態では、運用系サーバ１ａから宛先変更要求（収容端末からの信号の宛先をロードバランサ３へ変更する要求）が通知されるので、信号処理部５１は、その変更要求に基づき受信信号を新たな宛先（ロードバランサ３）へ転送する。

警報監視部５２は、運用系サーバ１ａからの宛先変更要求の有無を監視し、その宛先変更要求に含まれる新たな宛先で宛先管理部５３の宛先管理テーブルを更新又は追加する機能を備える。

宛先管理部５３は、収容端末からの信号の宛先（転送先）を宛先管理テーブルで管理する機能を備える。本実施の形態に係る宛先管理テーブルの例を図３に示す。図３（ａ）は従来例である。本実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、新たな宛先としてロードバランサ３のＩＰアドレスが高優先度の「値１」に追加される。

次に、図２〜図６を参照しながら、通信サービスシステム１００の動作（輻輳回避方法）について説明する。なお、予備系サーバ１ｂを運用系として利用するための前提として、サービスを提供するための設定値、コンフィグ、その他の固定値等は運用系サーバ１ａと同期されているものとする。

まず、運用系サーバ１ａでは、リソース使用率に基づき予備系サーバ１ｂを運用系へ切り替えるべきか否かを随時判定し、運用系サーバ１ａで輻輳が発生し、リソース監視部１２ａでのリソース監視においてリソースの使用率が閾値を一定時間超え続けた場合、運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａが、予備系から運用系へ切り替える切り替え要求を予備系サーバ１ｂへ送信する（図４のステップＳ１）。

次に、予備系サーバ１ｂでは、警報監視部１６ｂが運用系サーバ１ａから切り替え要求を受信すると、その切り替え要求に応じた切り替え命令をＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂへ送信し、ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂは、現在のクラスタ構成を解除して自サーバを予備系から運用系に切り替える（図４のステップＳ２）。これにより、運用系／予備系のサーバ構成が運用系／運用系のサーバ構成となる。

次に、運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａが、ロードバランサ３及び信号振り分け部３１を起動するための起動信号をロードバランサ３へ送信する（図５のステップＳ３）。これにより、ロードバランサ３が起動し、信号振り分け部３１において、エッジルータ５からの信号を運用系サーバ１ａと運用系へ切り替えられた予備系サーバ１ｂへ振り分ける処理が可能となる。

最後に、運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａが、収容端末からの信号の宛先をロードバランサ３へ変更する宛先変更要求をエッジルータ５へ送信する（図６のステップＳ４）。これにより、エッジルータ５において、警報監視部５２により新たな宛先（ロードバランサ３のＩＰアドレス）が宛先管理部５３の宛先管理テーブルに追加される。

これ以降、収容端末から信号が送信されると、エッジルータ５は、宛先管理テーブルを参照して新たな宛先であるロードバランサ３へ転送し、ロードバランサ３は、エッジルータ５からの信号を運用系サーバ１ａと運用系へ切り替えられた予備系サーバ１ｂに振り分ける。これにより、運用系サーバ１ａの過負荷状態が一時的に緩和されることとなる。

以上より、本実施の形態では、運用系サーバ１ａが、輻輳の発生に応じて、予備系から運用系へ切り替える要求を予備系サーバ１ｂへ送信し、収容端末からの信号の宛先をロードバランサ３へ変更する要求をエッジルータ５へ送信し、ロードバランサ３が、エッジルータ５からの信号を運用系サーバ１ａ又は運用系へ切り替えられた予備系サーバ１ｂへ転送するので、予備系サーバ１ｂを一時的に運用系として利用することから、サービスの提供に影響を与えることなく、かつ運用系としてのサーバの性能を劣化させることなく、運用系サーバ１ａの過負荷状態（輻輳状態）に対して一時的に対応することができる。また、需要予測を上回る通信量に対して一時的な対応策を取ることにより、新規設備に要するコストの発生を抑えることができる。更に、運用系／予備系のサーバ構成に対して運用系／運用系への構成変更を保守者の作業を要することなく行うことができる。

最後に、本実施の形態で説明した通信サービスシステム１００は、コンピュータで実現できる。また、通信サービスシステム１００としてコンピュータを機能させるためのプログラム、そのプログラムの記憶媒体を作成することも可能である。

１００…通信サービスシステム
１ａ…運用系サーバ
１ｂ…予備系サーバ
１１ａ，１１ｂ…信号処理部
１２ａ，１２ｂ…リソース監視部
１３ａ，１３ｂ…記録部
１４ａ，１４ｂ…ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部
１５ａ，１５ｂ…警報通知部
１６ａ，１６ｂ…警報監視部
３…ロードバランサ
３１…信号振り分け部
５…エッジルータ
５１…信号処理部
５２…警報監視部
５３…宛先管理部

Claims (6)

1. 予備系から運用系へ切り替える切り替え要求を予備系サーバへ送信する送信部と、
   端末からの信号の宛先を信号振り分け部へ変更する宛先変更要求を端末収容装置へ送信する送信部と、
   前記端末収容装置からの信号を前記予備系サーバ又は運用系サーバへ転送する信号振り分け部と、
   を備えることを特徴とする通信サービスシステム。
2. 前記運用系サーバが前記切り替え要求を前記予備系サーバへ送信することを特徴とする請求項１に記載の通信サービスシステム。
3. 前記運用系サーバ又は前記予備系サーバが前記宛先変更要求を前記端末収容装置へ送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信サービスシステム。
4. 予備系から運用系へ切り替えるか否かを判定する判定部を更に備え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通信サービスシステム。
5. 前記運用系サーバ又は前記予備系サーバが前記判定を行うことを特徴とする請求項４に記載の通信サービスシステム。
6. 通信サービスシステムで行う輻輳回避方法において、
   送信部が、予備系から運用系へ切り替える切り替え要求を予備系サーバへ送信するステップを行い、
   送信部が、端末からの信号の宛先を信号振り分け部へ変更する宛先変更要求を端末収容装置へ送信するステップを行い、
   信号振り分け部が、前記端末収容装置からの信号を前記予備系サーバ又は運用系サーバへ転送するステップを行う、
   ことを特徴とする輻輳回避方法。

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