JP6745767B2 - 通信サービスシステムおよび系切り戻し方法 - Google Patents

Description

本発明は、運用系／予備系の系切り替え技術に関する。

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、関東ブロック等の地域毎に、運用系のサーバ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。

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）になる場合がある。

そこで、予備系サーバを運用系として利用し、通常状態での運用系／予備系のサーバ構成を運用系／運用系のサーバ構成に変更することにより、利用していなかった予備系サーバの既存設備を最大限有効活用しつつ、運用系サーバの過負荷状態に対して一時的に対応する方法が考えられる。

しかし、運用系／運用系のサーバ構成は、通常状態での運用系／予備系のサーバ構成に比べて可用性が劣るという課題があった。例えば、過負荷状態の収束後は速やかに通常状態である運用系／予備系のサーバ構成に切り戻す必要があるが、この時、運用系として利用している予備系サーバを唐突に元の予備系に切り戻すと、予備系サーバでサービス提供中の通信が切断されてしまう。

この課題を回避するためには、（ａ）予備系サーバでサービス提供中の通信が全て切断されるまで運用系／運用系のサーバ構成を継続する方法、（ｂ）予備系サーバでサービス提供中の通信を継続したままで運用系／予備系のサーバ構成に切り戻す方法が考えられる。

しかし、（ａ）の方法では、運用系サーバの過負荷状態が収束した後であっても、予備系サーバの切り戻しを任意のタイミングで行うことができず、切り戻しのタイミングを保守者が判断しなければならないため、保守者の負担が大きい。また、（ｂ）の方法では、予備系サーバで継続している通信の存在により可用性が劣ったままとなる。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、運用系／運用系のサーバ構成から運用系／予備系のサーバ構成への切り戻しを、サービス提供中の通信に影響を与えることなく、かつ、過負荷状態の収束後は保守者が介在することなく、任意のタイミングで速やかに行うことを目的とする。

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、運用系として利用している予備系サーバを元の予備系に戻す契機を前記予備系サーバへ通知する切り戻し通知部と、信号振り分け装置が行う端末収容装置からの通信信号を前記予備系サーバへ振り分ける処理を停止させる振り分け遮断部と、前記予備系サーバが処理している処理中の通信に関するデータを運用系サーバへ送信するデータ同期部と、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、前記端末収容装置に対して、収容端末からの通信信号の宛先を前記予備系サーバが元の予備系である時に用いる転送装置のアドレスに変更することを通知する宛先変更通知部を更に備えることを特徴とする。

請求項３に係る系切り戻し方法は、通信サービスシステムで行う系切り戻し方法において、切り戻し通知部が、運用系として利用している予備系サーバを元の予備系に戻す契機を前記予備系サーバへ通知するステップを行い、振り分け遮断部が、信号振り分け装置が行う端末収容装置からの通信信号を前記予備系サーバへ振り分ける処理を停止させるステップを行い、データ同期部が、前記予備系サーバが処理している処理中の通信に関するデータを運用系サーバへ送信するステップを行う、ことを特徴とする。

請求項４に係る系切り戻し方法は、請求項３に記載の系切り戻し方法において、宛先変更通知部が、前記端末収容装置に対して、収容端末からの通信信号の宛先を前記予備系サーバが元の予備系である時に用いる転送装置のアドレスに変更することを通知するステップを行うことを特徴とする。

本発明によれば、運用系／運用系のサーバ構成から運用系／予備系のサーバ構成への切り戻しを、サービス提供中の通信に影響を与えることなく、かつ、過負荷状態の収束後は保守者が介在することなく、任意のタイミングで速やかに行うことができる。

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処理動作を示す図である。 通信サービスシステムの処理動作を示す図である。 通信サービスシステムの処理動作を示す図である。

図１は、本発明の通信サービスシステム１００が備える特徴的機能を示す図である。まず、本発明は、運用系サーバ１ａおよび予備系サーバ１ｂがともに運用系であり、ロードバランサ３によってエッジルータ５からの通信に関する通信信号が運用系サーバ１ａまたは予備系サーバ１ｂへ振り分けられている、運用系／運用系のサーバ構成を前提とする。

そして、当該運用系／運用系のサーバ構成において、本発明は、（１）運用系として利用している予備系サーバ１ｂを元の予備系に切り戻す契機を当該予備系サーバ１ｂへ通知する機能、（２）ロードバランサ３が行うエッジルータ５からの通信信号を予備系サーバ１ｂへ振り分ける処理を遮断する機能、（３）予備系サーバ１ｂが処理している処理中の通信に関するデータをコピーして運用系サーバ１ａへ送信し、当該処理中の通信データを系間同期する機能、（４）エッジルータ５に対して、収容端末７０からの通信信号の宛先を、ロードバランサ３のアドレスから、予備系サーバ１ｂが元の予備系である運用系／予備系のサーバ構成時に用いるルータ７のアドレスに変更することを通知する機能、を追加する。

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。

図２は、本実施の形態に係る通信サービスシステム１００の構成を示す図である。当該通信サービスシステム１００は、運用系サーバ１ａ、予備系サーバ１ｂ、ロードバランサ３、エッジルータ５、および、ルータ７、を備えて構成される。これら全ての装置は、互いに通信可能に接続されており、運用系サーバ１ａまたは予備系サーバ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に接続されている。

運用系サーバ１ａおよび予備系サーバ１ｂは、ＨＡ構成された一組のＨＡサーバであり、それぞれ、処理データ記憶部１０、信号処理部１１、リソース監視部１２、リソース使用量記録部１３、ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４、警報通知部１５、警報監視部１６、および、処理データ同期部１７、を備えて構成される。図２に示した「ａ」は運用系サーバ、「ｂ」は予備系サーバを識別するための符号である。

処理データ記憶部１０は、信号処理部１１で処理中および処理済の通信に関するデータを記憶する機能を備える。例えば、運用系サーバ１ａおよび予備系サーバ１ｂがＳＩＰサーバの場合、ＩＮＶＩＴＥ信号等に含まれるデータ、ＩＮＶＩＴＥ信号等を処理するために必要なデータである。

信号処理部１１は、通信信号を処理する機能を備える。例えば、運用系サーバ１ａおよび予備系サーバ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１２は、自サーバが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク、物理通信ポート等のリソースの使用状況を監視する機能を備える。例えば、自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。

リソース使用量記録部１３は、リソース監視部１２で計測されたリソース使用率を計測時刻に関連付けてリソース使用量情報として記憶する機能を備える。なお、リソース使用率の計測方法および計測時刻は任意であり、例えば、定期的又は非定期に測定する。

ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４は、自サーバの系（運用系／予備系）を切り替える機能を備える。例えば、本実施の形態では、予備系サーバ１ｂは既に運用系であることから、予備系サーバ１ｂのＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂは、警報監視部１６ｂからの切り戻し命令に基づき、運用系として稼働中の予備系サーバ１ｂを元の予備系に切り戻す。なお、この切り戻し命令は、運用系サーバ１ａからの切り戻し要求に応じた命令である。

警報通知部１５は、図１に示した複数の機能のうち、（１）切り戻し通知機能、（２）振り分け遮断機能、（４）宛先変更通知機能を備える。

具体的には、運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａは、運用系サーバ１ａの現在のリソース使用率、または、過去のリソース使用率を記録したリソース使用量情報を参照し、運用系サーバ１ａのリソース使用率が閾値を下回るか否かに基づき、運用系として稼働中の予備系サーバ１ｂを予備系へ切り戻すか否かを判定する機能を備える。

また、警報通知部１５ａは、運用系サーバ１ａのリソース使用率が閾値を下回り、運用系として稼働中の予備系サーバ１ｂを予備系へ切り戻すと判定した場合、運用系から元の予備系へ切り戻すための切り戻し要求を予備系サーバ１ｂの警報監視部１６ｂへ通知する機能（切り戻し通知部）を備える。

また、警報通知部１５ａは、運用系の予備系サーバ１ｂを予備系へ切り戻すと判定した場合、新規の通信信号を予備系サーバ１ｂへ振り分ける処理を遮断・停止するための振り分け遮断信号をロードバランサ３へ送信する機能（振り分け遮断部）を備える。

また、警報通知部１５ａは、運用系の予備系サーバ１ｂを予備系へ切り戻すと判定した場合、収容端末からの通信信号の宛先を、ロードバランサ３のアドレスから、運用系／予備系のサーバ構成時に用いるルータ７のアドレスに変更するための宛先変更要求をエッジルータ５へ通知する機能（宛先変更通知部）を備える。

警報監視部１６は、ＨＡ構成の相手サーバからの切り戻し要求の有無を監視する機能を備える。例えば、予備系サーバ１ｂの警報監視部１６ｂは、運用系サーバ１ａからの切り戻し要求の有無を常時監視し、当該切り戻し要求を受信した場合、受信した切り戻し要求に応じた切り戻し命令をＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂおよび処理データ同期部１７ｂへ通知する。

処理データ同期部１７は、図１に示した複数の機能のうち、（３）データ同期機能を備える。具体的には、予備系サーバ１ｂの処理データ同期部１７ｂは、警報監視部１６ｂから切り戻し命令を受信すると、信号処理部１１ｂに対して処理中の通信信号の有無を問い合わせ、処理中の通信がある場合は、処理中の通信に関するデータを検索し、当該データのコピーを処理データ記憶部１０ｂに記憶するとともに、当該データのコピーを運用系サーバ１ａの処理データ記憶部１０ａへ送信・転送し、運用系サーバ１ａとの間で処理中の通信データの系間同期を行う機能（データ同期部）を備える。

次に、ロードバランサ３について説明する。

ロードバランサ３は、エッジルータ５からの通信信号を運用系サーバ１ａまたは予備系サーバ１ｂに振り分ける信号振り分け装置であり、信号振り分け部３１を備えて構成される。信号振り分け部３１は、例えば、運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａから上記振り分け遮断信号を受信した場合、エッジルータ５からの通信信号を予備系サーバ１ｂへ送信・転送する処理を遮断・停止する機能を備える。

次に、エッジルータ５について説明する。

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およ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、警報監視部５２、および、宛先管理部５３、を備えて構成される。

信号処理部５１は、宛先管理部５３が管理している宛先管理テーブルを参照し、当該宛先管理テーブルに設定されている宛先へ収容端末からの通信信号を転送する機能部である。信号処理部５１は、例えば、運用系サーバ１ａから上記宛先変更要求が通知された場合、当該宛先変更要求に基づき上記通信信号を新たな宛先（ルータ７）へ転送する。

警報監視部５２は、運用系サーバ１ａおよび予備系サーバ１ｂからの宛先変更要求の有無を常時監視し、当該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または追加する機能を備える。

宛先管理部５３は、収容端末からの通信信号の宛先（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。運用系／運用系のサーバ構成時は、図３（ａ）に示すように、ロードバランサ３のＩＰアドレスが高優先度の「値１」に設定されている。運用系／予備系のサーバ構成に切り替えられた場合には、図３（ｂ）に示すように、ルータ７のＩＰアドレス（仮想ＩＰアドレス）が高優先度の「値１」に設定される。

次に、ルータ７について説明する。

ルータ７は、通常状態である運用系／予備系のサーバ構成時に用いられる転送装置であり、図３に示した仮想ＩＰアドレスが設定されている。

次に、図２〜図６を参照しながら、通信サービスシステム１００の処理動作を説明する。具体的には、運用系として利用している予備系サーバ１ｂを元の予備系に切り戻す系切り戻し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、予備系サーバ１ｂが所定のサービスを提供するために必要な設定情報、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。

ステップＳ１（図４）；
まず、運用系サーバ１ａは、自サーバのリソース使用率を監視し、予備系サーバ１ｂを運用系から予備系へ切り戻すべきか否かを判定する。そして、運用系サーバ１ａの輻輳が解消し、リソース監視部１２ａでのリソース監視においてリソース使用率が閾値を一定時間継続して下回った場合、警報通知部１５ａは、運用系として稼働中の予備系サーバ１ｂを元の予備系へ切り戻すための切り戻し要求を予備系サーバ１ｂへ送信する。

ステップＳ２（図４）；
次に、運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａは、これ以降、新規の通信信号が予備系サーバ１ｂへ転送されないように、新規の通信信号を予備系サーバ１ｂへの振り分ける処理を遮断・停止するための振り分け遮断信号をロードバランサ３へ送信する。ロードバランサ３は、当該振り分け遮断信号に基づき、予備系サーバ１ｂへの通信信号の振り分けを停止する。

ステップＳ３（図４）；
予備系サーバ１ｂは、運用系サーバ１ａから切り戻し要求を受信すると、警報監視部１６ｂが、当該切り戻し要求に応じた切り戻し命令をＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂおよび処理データ同期部１７ｂへ送信する。そして、処理データ同期部１７ｂは、信号処理部１１ｂに対して処理中の通信信号の有無を問い合わせ、処理中の通信がある場合、処理中の通信に関するデータを検索し、当該データをコピーして、当該データのコピーを処理データ記憶部１０ｂに記憶するとともに、当該データのコピーを運用系サーバ１ａの処理データ記憶部１０ａへ送信し、処理中の通信データの同期処理を行う。

ここで、ステップＳ３の処理を具体的に説明する。図５は、処理データ同期部１７ｂで行う同期コピー処理の処理フローを示す図である。

まず、処理データ同期部１７ｂは、警報監視部１６ｂから切り戻し命令を受信する（ステップＳ１００）。

次に、処理データ同期部１７ｂは、信号処理部１１ｂに対して処理中の通信信号の有無を問い合わせる（ステップＳ１０１）。

次に、ステップＳ１０１で問い合わせした結果、処理中の通信信号がない場合、以降のステップＳ１０２〜ステップＳ１０７を行うことなく、ステップＳ１０８へ進む。一方、処理中の通信信号がある場合、処理データ同期部１７ｂは、信号処理部１１ｂが扱うデータ情報から処理中の通信信号に関するデータを検索する（ステップＳ１０２）。処理中の通信信号に関するデータを検索できればよいため、信号処理部１１ｂに直接問い合わせしてもよい。

次に、処理データ同期部１７ｂは、ステップＳ１０２で検索したデータについて、信号処理部１１ｂに対して排他制御を設定する（ステップＳ１０３）。

次に、処理データ同期部１７ｂは、ステップＳ１０２で検索したデータを、予備系サーバ１ｂの処理データ記憶部１０ｂおよび運用系サーバ１ａの処理データ記憶部１０ａにコピーすることにより、処理中の通信データを同期する（ステップＳ１０４）。

次に、処理データ同期部１７ｂは、ステップＳ１０４で設定していた排他制御を解除する（ステップＳ１０５）。

次に、処理データ同期部１７ｂは、信号処理部１１ｂが扱うデータ情報を再度参照し、処理中の通信信号に関するデータを再び検索して、ステップＳ１０４で処理データ記憶部１０ｂにコピーしたデータとの差分の有無を判定する（ステップＳ１０６）。

次に、ステップＳ１０６で判定した結果、差分がある場合、ステップＳ１０２へ戻る。一方、差分がない場合、処理データ同期部１７ｂは、運用系サーバ１ａの処理データ記憶部１０ａおよび警報監視部１６ｂに対して、処理中の通信信号に関するデータの同期コピー処理の終了を通知する（ステップＳ１０７）。

最後に、警報監視部１６ｂが、切り戻し命令をＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂへ通知する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ４（図４）；
その後、予備系サーバ１ｂのＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部１４ｂは、警報監視部１６ｂから切り戻し命令を受信すると、自サーバを運用系から予備系に切り戻す。これにより、運用系／運用系のサーバ構成が運用系／予備系のサーバ構成に戻る。

ここまでの処理で、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にのみ転送することとなる。ただ、ロードバランサ３の本来の機能は、通信信号を処理するサーバ側の処理負荷を分散するために運用系であった２つのサーバへ信号を振り分けることにある。しかし、運用系／予備系のサーバ構成に戻したことにより信号を振り分ける必要がなくなるので、ロードバランサ３をあえて用いなくともよい。そこで、次のステップに進む。

ステップＳ５（図６）；
運用系サーバ１ａの警報通知部１５ａは、収容端末からの通信信号の宛先を、ロードバランサ３のアドレスから、運用系／予備系のサーバ構成時に用いるルータ７に変更するための宛先変更要求をエッジルータ５へ送信する。エッジルータ５は、宛先管理テーブルの高優先度の「値１」に設定されている宛先（ロードバランサ３のＩＰアドレス）を、元の宛先（ルータ７の仮想ＩＰアドレス）に変更する。

以降、エッジルータ５は、収容端末から信号を受信すると、元の宛先であったルータ７へ転送する。これにより、収容端末からの信号は、全て運用系サーバ１ａで処理されることとなる。ロードバランサ３に代えてルータ７を用いることにより、通信信号の転送処理を速くすることができる。

以上より、本実施の形態では、運用系サーバ１ａが、自サーバの輻輳の収束に応じて、運用系として利用している予備系サーバ１ｂを元の予備系へ切り戻す要求を予備系サーバ１ｂへ送信し、ロードバランサ３が行うエッジルータ５からの新規の通信信号を予備系サーバ１ｂへ振り分ける処理を停止させ、収容端末７０からの通信信号の宛先をロードバランサ３から運用系／予備系のサーバ構成時に用いるルータ７に変更する要求をエッジルータ５へ送信し、予備系サーバ１ｂが、自サーバで処理中の通信に関するデータを同期コピー処理により運用系サーバ１ａへ移すので、サービス提供中の通信に影響を与えることなく、任意のタイミングで、かつ、保守者の作業を要することなく、運用系／運用系のサーバ構成から運用系／予備系のサーバ構成に切り戻すことができる。

なお、本実施の形態では、（１）の切り戻し通知機能、（２）の振り分け遮断機能、および、（４）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したが、他の装置で行ってもよい。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してもよい。当該管理サーバでは、運用系サーバ１ａおよび予備系サーバ１ｂの負荷状況を常時管理し、運用系サーバ１ａの輻輳の収束に応じて上記各機能を実行する。

また、（４）の宛先変更通知機能を、予備系サーバ１ｂで実現してもよい。予備系サーバ１ｂは、予備系に切り戻す前であれば、運用系サーバ１ａから切り戻し要求を受信したタイミングで宛先変更要求をロードバランサ３へ要求することができる。

また、本実施の形態では、（２）の信号振り分け遮断機能を、ロードバランサ３で実現する場合について説明したが、信号の振り分け処理はサーバやルータでも実行できるので、運用系サーバ、エッジルータ又は他の装置で行ってもよい。

また、本実施の形態では、（３）データ同期機能を、予備系サーバ１ｂで実施する場合について説明したが、他の装置で行ってもよい。例えば、上記管理サーバで実現してもよい。当該管理サーバでは、運用系サーバ１ａから予備系サーバ１ｂへ切り戻し通知が送信されたタイミングで処理中の通信データを予備系サーバ１ｂから取得して運用系サーバ１ａへ送信する。

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、当該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
１０，１０ａ，１０ｂ…処理データ記憶部
１１，１１ａ，１１ｂ…信号処理部
１２，１２ａ，１２ｂ…リソース監視部
１３，１３ａ，１３ｂ…リソース使用量記録部
１４，１４ａ，１４ｂ…ＡＣＴ／ＳＢＹ切り替え部
１５，１５ａ，１５ｂ…警報通知部
１６，１６ａ，１６ｂ…警報監視部
１７，１７ａ，１７ｂ…処理データ同期部
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
７…ルータ
７０…収容端末

Claims (4)

1. 運用系として利用している予備系サーバを元の予備系に戻す契機を前記予備系サーバへ通知する切り戻し通知部と、
   信号振り分け装置が行う端末収容装置からの通信信号を前記予備系サーバへ振り分ける処理を停止させる振り分け遮断部と、
   前記予備系サーバが処理している処理中の通信に関するデータを運用系サーバへ送信するデータ同期部と、
   前記端末収容装置に対して、収容端末からの通信信号の宛先を、前記予備系サーバが元の予備系である時に用いていた転送装置であって通信信号を前記運用系サーバのみへ転送する前記転送装置のアドレスに変更することを通知する宛先変更通知部と、
   を備えることを特徴とする通信サービスシステム。
2. 前記宛先変更通知部は、
   前記予備系サーバを運用系として利用する場合、前記端末収容装置に対して、収容端末からの通信信号の宛先を前記信号振り分け装置のアドレスに変更することを通知し、
   前記信号振り分け装置は、
   前記端末収容装置からの通信信号を前記運用系サーバ又は前記予備系サーバへ振り分け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. 通信サービスシステムで行う系切り戻し方法において、
   切り戻し通知部が、運用系として利用している予備系サーバを元の予備系に戻す契機を前記予備系サーバへ通知するステップを行い、
   振り分け遮断部が、信号振り分け装置が行う端末収容装置からの通信信号を前記予備系サーバへ振り分ける処理を停止させるステップを行い、
   データ同期部が、前記予備系サーバが処理している処理中の通信に関するデータを運用系サーバへ送信するステップを行い、
   宛先変更通知部が、前記端末収容装置に対して、収容端末からの通信信号の宛先を、前記予備系サーバが元の予備系である時に用いていた転送装置であって通信信号を前記運用系サーバのみへ転送する前記転送装置のアドレスに変更することを通知するステップを行う、
   ことを特徴とする系切り戻し方法。
4. 前記宛先変更通知部が、
   前記予備系サーバを運用系として利用する場合、前記端末収容装置に対して、収容端末からの通信信号の宛先を前記信号振り分け装置のアドレスに変更することを通知するステップを行い、
   前記信号振り分け装置が、
   前記端末収容装置からの通信信号を前記運用系サーバ又は前記予備系サーバへ振り分けるステップを行うことを特徴とする請求項３に記載の系切り戻し方法。

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