KR20030025564A - 실시간 시스템의 과부하 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랜잭션 ID를 이용하여 순간적으로 발생하는 과부하를 자동으로 해결할 수 있도록 하는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법에 관한 것이다.
종래 실시간 시스템에서는 소정 응용 프로세스에 과부하가 발생되었다고 판단되면, 해당 응용 프로세스에 구비되어 있는 메시지 큐에 현재 쌓여있는 모든 메시지를 무조건 삭제하여 모든 가입자가 어떠한 서비스도 받을 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은, 과부하의 정도를 여러 단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제할 메시지의 우선 순위를 결정한 후, 서버에 과부하가 발생하면 트랜잭션 ID의 사용 비율에 의거하여 과부하 단계를 파악하고, 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위에 의거하여 클라이언트로부터 수신받은 메시지를 분리하여 삭제/처리함으로써, 미리 과부하를 감지하여 시스템의 장애를 최소화하면서 중단없는 서비스를 제공할 수 있게 된다. 그리고, 과부하를 단계별로 구분하여 제어함으로써, 과부하를 동적으로 제어할 수 있게 되며, 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

Description

실시간 시스템의 과부하 제어 방법{Method for Overload Controlling in Real-Time System}
본 발명은 실시간 시스템의 과부하 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 트랜잭션 ID를 이용하여 순간적으로 발생하는 과부하를 자동으로 해결할 수 있도록 하는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법에 관한 것이다.
실시간 처리 시스템, 예를 들어, HLR(Home Location Register), AuC(Authentication Center), EIR(Equipment Identification Register), GMLC(Gateway Mobile Location Center), SCP(Service Control Point), AAA(Authentication Authorization and Accounting)와 같은 이동 통신 시스템 또는 은행 업무 시스템(Banking System) 등의 서버에 다양한 데이터베이스 접근을 위한 다중 프로세스가 존재할 때, 서버에 존재하는 각각의 프로세스는 클라이언트로부터 수신받은 메시지를 일시 저장하는 메시지 큐를 구비하며, 메시지 큐를 통해 들어오는 순서대로 메시지를 처리한다.
도 1은 종래 실시간 시스템의 과부하 제어 장치의 구성을 보인 도로, 과부하 제어 프로세스(10)에서 다수의 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)에서 발생하는 과부하를 감지하여 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)를 관리하게 된다.
도 2는 종래 실시간 시스템의 과부하 제어 방법을 설명하기 위한 도로, 과부하 제어 프로세스(10)는 각각의 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)에 구비되어 있는 메시지 큐(Q1, Q2, …, Qn)를 통해 각 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)로 상태 정보 요구 메시지를 전달한다(S10).
상기한 과정 S10에서 메시지 큐(Q1, Q2, …, Qn)를 통해 과부하 제어 프로세스(10)로부터 상태 정보 요구 메시지를 전달받은 각각의 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)는 자신의 상태 정보를 응답 메시지에 포함하여 과부하 제어 프로세스(10)로 전달하게 된다.
상기한 과정 S10에서 각 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)로 상태 정보 요구 메시지를 전달한 과부하 제어 프로세스(10)는 기설정된 시간, 예를 들어, 3초 내에 각 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)로부터 응답 메시지가 전달되는 지를 확인한다(S12).
상기한 과정 S12의 확인결과 기설정된 시간 내에 응답 메시지를 전달받으면 해당 응용 프로세스가 메시지 처리를 정상적으로 수행하고 있다고 판단하고, 기설정된 시간 내에 응답 메시지를 전달받지 못하면 해당 응용 프로세스에 과부하가 발생된 것으로 판단하여 해당 응용 프로세스에 구비되어 있는 메시지 큐에 쌓여있는 모든 메시지를 읽어서 지운다(S14, S16).
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래 실시간 시스템에서는 소정 응용 프로세스에 과부하가 발생되었다고 판단되면, 해당 응용 프로세스에 구비되어 있는 메시지 큐에 현재 쌓여있는 모든 메시지를 무조건 삭제하여 모든 가입자가 어떠한 서비스도 받을 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 과부하의 정도를 여러 단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위를 설정한 후, 서버에 과부하가 발생하면 트랜잭션 ID의 사용 비율에 의거하여 과부하 단계를 파악하고, 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위에 의거하여 클라이언트로부터 수신받은 메시지를 분리하여 삭제/처리함으로써, 시스템의 장애를 최소화하면서 중단없는 서비스를 제공할 수 있도록 하는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 실시간 시스템의 과부하 제어 장치의 구성을 보인 도.
도 2는 종래 실시간 시스템의 과부하 제어 방법을 설명하기 위한 도.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 시스템의 과부하 제어 방법이 적용되는 실시간 시스템의 과부하 제어 장치의 구성을 보인 도.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 시스템의 과부하 제어 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 5는 본 발명에 따른 과부하 제어 방법이 적용되는 이동 통신망의 구성을 예시적으로 보인 도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
20. 과부하 제어 프로세스,30. 이동 단말기,
40. 노드_B,50. RNC,
60. MSC/VLR,70. SGSN/GGSN,
80. SMSC,90. IMT-2000 HLR/AuC/EIR,
95. TCAP
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시간 시스템의 과부하 제어 방법은, 과부하의 정도를 여러 단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위를 설정하는 설정 과정과; 서버의 과부하 제어 프로세스에서 클라이언트로부 메시지를 수신받으면, 상기 서버에 과부하가 발생했는 지를 판단하는 과정과; 상기 판단결과 상기 서버에 과부하가 발생한 경우에는 상기 발생한 과부하가 어느 단계에 속하는 지를 파악하고, 상기 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높은 지를 판단하는 과정과; 상기 판단결과 상기 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높지 않은 경우에는 상기 수신받은 메시지를삭제시키는 과정을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 판단결과 상기 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높은 경우에는, 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID 중에서 하나를 선택하여 상기 수신받은 메시지에 할당하고, 상기 선택된 트랜잭션 ID를 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되는 트랜잭션 ID로 등록시키는 과정과; 상기 수신받은 메시지와, 상기 수신받은 메시지에 할당된 트랜잭션 ID를 해당 응용 프로세스로 전달하는 과정과; 상기 응용 프로세스로부터 상기 트랜잭션 ID와 함께 상기 메시지에 대한 응답 메시지를 수신받는 과정과; 상기 수신받은 응답 메시지를 해당 클라이언트로 전송하고, 상기 트랜잭션 ID를 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID로 등록시키는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 서버에 과부하가 발생했는 지에 대한 판단은, 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID에 대한 비율에 의거하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 발생한 과부하가 어느 단계에 속하는 지에 대한 파악은, 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID에 대한 비율에 의거하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 시스템의 과부하 제어 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 시스템의 과부하 제어 방법이 적용되는 실시간 시스템의 과부하 제어 장치의 구성을 보인 도로, HLR, AuC, EIR, GMLC, SCP, AAA와 같은 이동 통신 시스템 또는 은행 업무 시스템 등과 같은 서버는 다수개의 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)와, 과부하 제어 프로세스(20)를 구비하여 이루어진다.
서버는 데이터베이스를 보유하고 있는 시스템으로, 서버와 일대 다수개로 맵핑되어 있는 클라이언트로부터 처리가 요구되는 메시지를 수신받으면, 수신받은 메시지를 실시간적으로 즉시 처리하여 그에 대한 응답을 할 수 있어야 한다.
전술한, 다수개의 응용 프로세스(AP1, AP2, …, APn)는 과부하 제어 프로세스(20)를 통해 메시지와 트랜잭션 ID를 수신받아 트랜잭션(클라이언트와 서버 간에 송수신되는 한 쌍의 메시지)을 발생시킨 클라이언트에 응답 메시지를 전송할 때까지 일련의 절차를 수행한다.
과부하 제어 프로세스(20)는 과부하 제어를 담당하는 프로세스로, 트랜잭션 ID를 사용하여 클라이언트로부터 수신받은 메시지를 관리하는 데, 트랜잭션 ID는 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되는(Busy) 트랜잭션 ID와, 사용되지 않는(Idle) 트랜잭션 ID로 구분되어 리스트 형식으로 관리된다.
따라서, 초기에는 모든 트랜잭션 ID가 사용되지 않는 아이들 리스트(Idle List)에 저장되고, 클라이언트로부터 메시지를 수신받으면, 과부하 제어 프로세스(20)는 아이들 리스트에 저장되어 있는 트랜잭션 ID 중에서 하나를 선택하여 클라이언트로부터 수신받은 메시지에 할당하게 되고, 선택된 트랜잭션 ID를 비지 리스트(Busy List)에 저장하게 된다.
전술한 바와 같이, 과부하 제어 프로세스(20)는 클라이언트로부터 메시지를 수신받으면, 수신받은 메시지에 트랜잭션 ID를 할당한 후, 해당 메시지를 처리할 응용 프로세스로 해당 메시지를 트랜잭션 ID와 함께 전송하고, 해당 메시지를 처리한 응용 프로세스로부터 트랜잭션 ID와 함께 응답 메시지를 수신받아 해당 클라이언트에 응답 메시지를 전송하고, 해당 트랜잭션 ID를 아이들 리스트에 저장하게 된다.
전술한, 트랜잭션 ID의 최대값은 서버와 클라이언트의 처리 능력에 따라 가변된다.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 시스템의 과부하 제어 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
우선, 과부하의 정도를 여러 단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위를 설정한다(S20).
이후, 서버의 과부하 제어 프로세스(20)에서 클라이언트로부터 메시지를 수신받으면, 클라이언트로부터의 메시지 수신이 어느 한 순간에 집중되어 서버에 과부하가 발생했는 지를 판단한다(S22, S24).
상기한 과정 S24에서 서버에 과부하가 발생했는 지에 대한 판단은, 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID의 개수 또는 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되는 트랜잭션 ID의 개수에 의거하여 이루어지는 데, 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID의 개수가 일정 비율 이하이거나, 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되는 트랜잭션 ID의 개수가 일정 비율 이상인 경우에는 서버에 과부하가 발생한 경우이다.
즉, 클라이언트로부터의 메시지 수신이 어느 한 순간에 집중되면, 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되는 트랜잭션 ID의 개수가 늘어나게 되고, 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID의 개수가 줄어들게 된다. 따라서, 서버는 과부하 상태에 이르게 된다.
상기한 과정 S24의 판단결과 서버에 과부하가 발생한 경우에는, 현재 발생한 과부하가 어느 단계에 속해있는 지를 파악하고, 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지가 삭제되어야 하는 메시지인 지를 판단한다(S26, S28).
상기한 과정 S26에서 현재 발생한 과부하가 어느 단계에 속하는 지에 대한 파악은, 과부하 제어 프로세스(20)에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID에 대한 비율에 의거하여 결정된다.
그리고, 상기한 과정 S28에서 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지가 삭제되어야 하는 메시지인 지에 대한 판단은, 상기한 과정 S20에서 설정된 각각의 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위에 의거하여 결정되는 데, 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기한 과정 S26에서 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높지 않으면 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지는 삭제된다.
상기한 과정 S28의 판단결과 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지가 삭제되어야 하는 메시지인 경우에는 해당 메시지를 삭제시킨다(S30).
한편, 상기한 과정 S28의 판단결과 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기한 과정 S26에서 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높아 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지가 삭제되어야 하는 메시지가 아닌 경우에는, 아이들 리스트에 저장되어 있는 트랜잭션 ID 중에서 하나를 선택하여 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지에 할당하고, 선택된 트랜잭션 ID를 비지 리스트에 저장한다(S32).
이후에는, 상기한 과정 S22에서 수신받은 메시지와 해당 메시지에 할당된 트랜잭션 ID를 해당 응용 프로세스로 전달한다(S34).
상기한 과정 S34에서 과부하 제어 프로세스(20)로부터 메시지와 트랜잭션 ID를 전달받은 응용 프로세스는 해당 메시지를 처리한 후, 해당 메시지에 대한 응답 메시지를 과부하 제어 프로세스(20)로 전달하는 데, 과부하 제어 프로세스(20)로 응답 메시지를 전달할 때, 상기한 과정 S34에서 메시지와 함께 수신받은 트랜잭션 ID를 함께 전송한다.
이후, 상기한 과정 S34에서 전달한 메시지를 수신받아 처리한 응용 프로세스로부터 해당 메시지에 대한 응답 메시지와 트랜잭션 ID를 수신받으면, 해당 응용 프로세스로부터 수신받은 응답 메시지를 해당 클라이언트로 전송하고, 응답 메시지와 함께 수신받은 트랜잭션 ID를 아이들 리스트에 저장한다(S36, S38).
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 과부하 제어 방법에 따른 동작 과정을 예시적으로 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 과부하 제어 방법이 적용되는 이동 통신망의 구성을예시적으로 보인 도로, 비동기 광대역 코드 분할 방식(Wide-band Code Division Multiple Access;WCDMA)으로 위치 등록, 호 처리, 각종 부가 서비스 등을 요청하는 이동 단말기(30)와, 기지국인 노드_B(40)와, 노드_B(40)의 제어기인 RNC(Radio access Network Controller)(50)와, 위치 등록, 호 처리 및 각종 부가 서비스 등을 처리하는 MSC/VLR(Mobile Switched Center/Visited Location Register)(60)과, 패킷 데이터 서비스를 처리하는 SGSN/GGSN(Serving GPRS Service Node/Gateway GPRS Service Node)(70)와, 단문 메시지 서비스를 처리하는 SMSC(Short Message Service Center)(80)와, 3세대 이동 통신망에서 가입자의 정보를 저장하고 있는 IMT-2000 HLR/AuC/EIR(90) 등과 같은 망 요소로 구성되어 있다.
전술한, IMT-2000 HLR/AuC/EIR(90)은 위치 등록, 호 처리 및 각종 부가 서비스를 처리하는 다수개의 ASE(Application Service Entity)(ASE1, ASE2, …, ASEn)와, MSC/VLR(60), SGSN/GGSN(70), SMSC(80) 등과 같은 클라이언트로부터 메시지를 수신받아 ASC에게 전달해주는 TCAP(Transaction Capability Application Part)(95)을 구비하여 이루어진다.
우선, IMT-2000 HLR/AuC/EIR(90)은 트랜잭션 ID의 최대값을 2,000이라고 가정했을 때, 과부하의 정도를 표 1과 같이 5단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제시킬 메시지의 우선 순위를 설정한다.
과부하1단계 트랜잭션 ID가 아이들 리스트에 400개 이하 남아있는 경우 부가 서비스 관련 메시지 삭제
과부하2단계 트랜잭션 ID가 아이들 리스트에 300개 이하 남아있는 경우 위치 기반 서비스 관련 메시지 삭제
과부하3단계 트랜잭션 ID가 아이들 리스트에 200개 이하 남아있는 경우 착신 호 처리 관련 메시지 삭제
과부하4단계 트랜잭션 ID가 아이들 리스트에 100개 이하 남아있는 경우 단문 서비스 관련 메시지 삭제
과부하5단계 트랜잭션 ID가 아이들 리스트에 0개 남아있는 경우 위치 등록 관련 메시지 삭제
이동 단말기(30)로부터 위치 등록, 호 처리, 각종 부가 서비스 요구가 있을 경우에 IMT-2000 HLR/AuC/EIR(90)은 MSC/VLR(60), SGSN/GGSN(70), SMSC(80)를 통해 이동 단말기(30)가 요청한 위치 등록, 호 처리, 각종 부가 서비스 요구에 대한 메시지를 수신받아 처리한 후, 그에 대한 응답 메시지를 위치 등록, 호 처리, 각종 부가 서비스를 요구한 이동 단말기(30)로 보내는 데, 어느 한 순간에 메시지 수신량이 많아지게 되면 트랜잭션 ID는 비지 리스트에 많이 저장되고, 아이들 리스트에서는 줄어들게 된다. 따라서, IMT-2000 HLR/AuC/EIR(90)은 과부하 상태에 이르게 되는 데, TCAP(95)은 IMT-2000 HLR/AuC/EIR(90)에서 발생한 과부하의 단계를 파악하고, 파악된 과부하 단계에 의거하여 메시지를 우선 순위에 따라 처리하게 된다.
예를 들어, 현재 파악된 과부하 단계가 3단계인 경우에는 착신호 처리 관련 메시지를 비롯하여, 착신호 처리 관련 메시지보다 우선 순위가 낮은 위치 기반 서비스 관련 메시지와 부가 서비스 관련 메시지는 삭제하고, 착신호 처리 관련 메시지보다 우선 순위가 높은 단문 서비스 관련 메시지와 위치 등록 관련 메시지만을 ASE로 전달한다.
본 발명의 실시간 시스템의 과부하 제어 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시간 시스템의 과부하 제어 방법에 따르면, 과부하의 정도를 여러 단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제할 메시지의 우선 순위를 결정한 후, 서버에 과부하가 발생하면 트랜잭션 ID의 사용 비율에 의거하여 과부하 단계를 파악하고, 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위에 의거하여 클라이언트로부터 수신받은 메시지를 분리하여 삭제/처리함으로써, 미리 과부하를 감지하여 시스템의 장애를 최소화하면서 중단없는 서비스를 제공할 수 있게 된다.
그리고, 과부하를 단계별로 구분하여 제어함으로써, 과부하를 동적으로 제어할 수 있게 되며, 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 과부하의 정도를 여러 단계로 나누고, 각각의 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위를 설정하는 설정 과정과;
    서버의 과부하 제어 프로세스에서 클라이언트로부 메시지를 수신받으면, 상기 서버에 과부하가 발생했는 지를 판단하는 과정과;
    상기 판단결과 상기 서버에 과부하가 발생한 경우에는 상기 발생한 과부하가 어느 단계에 속하는 지를 파악하고, 상기 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높은 지를 판단하는 과정과;
    상기 판단결과 상기 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높지 않은 경우에는 상기 수신받은 메시지를 삭제시키는 과정을 포함하여 이루어지는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 판단결과 상기 수신받은 메시지의 우선 순위가 상기 파악된 과부하 단계에서 삭제될 메시지의 우선 순위보다 높은 경우에는,
    상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID 중에서 하나를 선택하여 상기 수신받은 메시지에 할당하고, 상기 선택된 트랜잭션 ID를 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되는 트랜잭션 ID로 등록시키는 과정과;
    상기 수신받은 메시지와, 상기 수신받은 메시지에 할당된 트랜잭션 ID를 해당 응용 프로세스로 전달하는 과정과;
    상기 응용 프로세스로부터 상기 트랜잭션 ID와 함께 상기 메시지에 대한 응답 메시지를 수신받는 과정과;
    상기 수신받은 응답 메시지를 해당 클라이언트로 전송하고, 상기 트랜잭션 ID를 상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID로 등록시키는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 서버에 과부하가 발생했는 지에 대한 판단은,
    상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID에 대한 비율에 의거하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 발생한 과부하가 어느 단계에 속하는 지에 대한 파악은,
    상기 과부하 제어 프로세스에 의해 사용되지 않는 트랜잭션 ID에 대한 비율에 의거하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실시간 시스템의 과부하 제어 방법.
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