WO2009100658A1 - 用户数据服务器系统、方法和装置 - Google Patents

Description

用户数据服务器系统、 方法和装置 本申请要求于 2008 年 2 月 5 日提交中国专利局， 申请号为 200810065356.8, 发明名称为 "一种用户数据服务器系统和装置" 的 中国专利申请的优先权， 以及于 2008年 2月 29日提交中国专利局， 申请号为 200810080991.3 , 发明名称为 "一种用户数据服务器系统和 装置"的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请 中。 技术领域

本发明实施例涉及电子通信技术领域，尤其涉及用户数据服务器 系统、 方法和装置。 背景技术

在电信网络中部署了大量的用户数据服务器，其结构示意图如图 1所示， 用于保存用户的号码信息、 鉴权信息、 业务签约信息、 位置 信息、网络属性以及策略等信息。如全球移动通讯系统（GSM, Global System for Mobile Communications )中的归属位置寄存器（ HLR, Home Location Register ), 由 HLR演进而来的 IP多媒体子系统（IMS, IP Multimedia Subsystem ) 的归属用户服务器（HSS , Home Subscriber Server ), 宽带接入网给中的 AAA ( Authentication Authorization and Accounting )月良务器等。

在实现本发明的过程中， 发明人发现现有技术至少存在以下问 题：

目前这些用户数据服务器主要采用集中存储模式，用集中数据存 储系统统一存储用户数据。但在用户规模日益扩大的今天， 这种集中 存储模式的逐渐显现出其扩展性差等弊端。 发明内容

本发明实施例提供了用户数据服务器系统、 方法和装置， 提高了 扩展性， 緩解了用户数据逐渐增加带来的压力。

本发明实施例提供了一种用户数据服务器系统， 包括：

数据存储节点， 用于存放用户数据， 并将所述用户数据通过 Key 注册到 DHT网络中， 接收并处理用户数据操作请求；

DHT索引节点，用于根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息， 并根据 Key存储用户数据所在的数据存储节点信息； 根据 Key查找 目标用户数据所在的数据存储节点信息；

DHT维护节点， 用于提供 DHT网络的管理和优化；

前置机节点， 具有协议处理和业务处理功能， 用于获取目标用户 对应的 Key, 并通过所述 DHT网络， 根据所述 Key向所述 DHT索 引节点查询以获取目标用户数据所在的数据存储节点的信息，并对所 述目标用户数据所在的数据存储节点上所存储的相关用户数据进行 操作。

本发明实施例还提供了一种进行用户数据操作请求的方法，包括 如下步骤：

步骤 310、前置机节点接收业务请求，进行协议处理及业务处理， 获取目标用户对应的 Key;

步骤 320、 前置机节点作为 DHT网络的客户节点向与其连接的

DHT索引节点发起基于 Key的 DHT查询， 并接收所述 DHT索引节 点返回的目标用户数据所在的数据存储节点的信息；

步骤 340、 前置机节点根据步骤 322返回的目标用户数据所在数 据存储节点的信息， 并向所述数据存储节点发送用户数据操作请求。

本发明实施例还提供了一种 DHT索引节点， 包括：

DHT构建模块，用于根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息； DHT路由查找模块， 用于接收处理来自前置机节点或其它 DHT 索引节点的查询请求， 在 DHT路由信息中寻找最接近所述 Key的节 点 ID, 如果所述最接近的节点 ID是本节点 ID, 则在本节点 DHT索 引模块中寻找目标索引，并向前置机节点返回目标用户数据所在数据 存储节点的信息； 如果所述最接近的节点 ID不是本节点 ID, 则继续 向所述最接近的节点 ID所对应的 DHT索引节点发起 DHT查询；

DHT 索引模块， 用于接收处理来自数据存储节点的注册请求， 保存用户数据所在数据存储节点信息。

本发明实施例还提供了一种前置机节点， 包括：

协议处理模块，用于处理用户数据服务器与功能实体之间的协议 交互；

业务处理模块，用于负责所述用户数据服务器所处场景下的业务 处理， 获取所述业务的目标用户对应的 Key, 并作为 DHT网络的客 户节点通过所述 DHT网络， 根据所述 Key向 DHT索引节点查询以 获取目标用户数据所在的数据存储节点的信息，并对所述数据存储节 点上所存储的相关用户数据进行操作。

与现有技术相比， 本发明实施例提供的技术方案， 能够很好的解 决现有集中存储模式的用户数据服务器所面临的问题，使用多个具有 索引功能的节点为前置机节点提供数据查询服务，使用户数据服务器 具有非中心化、 可扩展性强、 高可靠性、 高性价比等优点。 附图说明

图 1是现有集中模式的用户数据服务器示意图；

图 2是本发明实施例中用户数据服务器系统示意图；

图 3 是本发明实施例中用户数据服务器系统的用户数据操作请 求的过程示意图。

图 4是本发明实施例中 DHT索引节点的示意图。

图 5是本发明实施例中 DHT超级节点的示意图。

图 6是本发明实施例中前置机节点的示意图。

图 7 是本发明实施例中多种形态的分布式用户数据服务器相关 设备混合组网的示意图。 具体实施方式

对等网 （P2P, Peer-to-Peer )是一种分布式网络， 它打破了传统 的客户 /服务器（ C/S, Client/Server )模式， 在网络中的每个结点的地 位都是对等的， 每个结点既充当服务器， 为其它结点提供服务， 同时 也享用其它结点提供的服务。 P2P网络具有非中心化、 可扩展性强、 高性价比等优点。

本发明的实施例吸取 P2P系统架构中优点，应用于电信网络中的 用户数据服务器，提供一种基于结构化 P2P的分布式用户数据服务器 系统， 以解决现有集中存储模式所面临的问题， 同时克服了现有 P2P 系统达不到电信运营级性能（如 99.999%的可用性、 高可靠性、 数据 操作的实时性）要求的问题， 使其既具有非中心化、 可扩展性强、 高 性价比等的优点， 同时又能达到电信运营级的性能要求。

本发明实施例的用户数据服务器系统包括以下逻辑功能实体： 数据存储节点， 存放用户数据， 并将所述用户数据通过关键字

( Key )注册到分布式哈希表 ( DHT, Distributed Hash Table ) 网络中， 接收并处理用户数据操作请求。所述 Key的选择根据用户数据服务器 的应用场景具体确定， 如对于 HSS 可使用 IMS 签约标识 （IMS Subscription ID ) /IP多媒体私有标识（IMPI, IP Multimedia Private Identity ) /多媒体公共标识 (IMPU, IP Multimedia Public Identity)作为 Key; —份用户数据可以通过多个不同的 Key分别注册到 DHT网络 中。

DHT索引节点， 根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息， 并 根据 Key值存储用户数据所在的数据存储节点信息； 并根据 Key值 查找目标用户数据所在的数据存储节点信息。本发明的系统主要用于 电信网络中， 节点相对稳定， DHT 索引节点根据网络规模和节点的 稳定程度， 自动控制其路由信息的大小， 确保查询跳数在 1 ~ K跳内 完成， 其中 Κ是一个设置的参数， 如 3。

DHT超级节点， 包括多个虚拟 DHT索引节点和多个虚拟数据存 储节点。所述 DHT超级节点用于负责更大范围 DHT路由信息以及存 放更多的用户数据；

DHT超级维护节点， 提供 DHT 网络的管理和优化； 所述多个 DHT超级维护节点之间在地理位置可以分散布局， 所述 DHT超级维 护节点具体功能可以为： DHT节点 ID分配， 所述 DHT节点为数据 存储节点或者 DHT索引节点；或对所负责区域的 DHT节点状态的在 线监测； 或接收所负责区域内 DHT节点路由更新信息并向其它区域 的超级维护节点转发路由更新信息，接收来自其它超级维护节点的路 由更新信息并通知所负责区域内的 DHT节点更新路由信息； 或对所 负责区域中的节点的负载情况进行抽样检查，并通过指定新节点的加 入位置来实现负载平衡。

前置机节点， 具有协议处理和业务处理功能， 并通过 DHT查询 以获取目标用户数据所在的数据存储节点的信息，并对所述数据存储 节点上所存储的相关用户数据进行操作。

上述逻辑功能可以映射为各自独立的物理设备，或者由他们形成 的任意组合位于同一物理设备，或者分别是一台物理设备上的独立进 程， 也可以一起做为一台物理设备上的一个进程。 并且， 所述的用户 数据服务器系统可以不包括 DHT超级节点。

图 2为上述用户数据服务器系统示意图，在图 2所示的用户数据 服务器系统中， 用户数据操作请求的过程示意图如图 3所示。 包括如 下步骤：

步骤 310 、 前置机节点接收业务请求（如注册请求、 鉴权请求、 位置更新请求等）， 进行协议处理及业务处理， 获得所述业务请求所 针对的目标用户的相关标识， 并由所述相关标识得到 Key。

其中所述业务请求来自用户数据服务器所处应用场景中与其有 交互的相关功能实体，如 GSM及通用分组无线业务（GPRS, General Packet Radio Service )场景中， 与 HLR有交互的移动业务交换中心 ( MSC, Mobile Switching Center )、 网关移动业务交换中心 ( GMSC, Gateway Mobile Switching Centre ), 服务 GPRS支持节点 （SGSN, Serving GPRS Support Node )， 网关 GPRS支持节点（ GGSN, Gateway GPRS Support Node )等； IMS场景中， 与 HSS有交互的问询 -呼 叫会话控制功能 ( I-CSCF , Interrogating-Call/Session Control Function )、 服务 -呼叫会话控制功能（ S-CSCF, Serving-Call/Session Control Function )等， 所述业务请求具体类型为所述应用场景下用户 数据服务器可以接收的消息，如 IMS场景下 HSS接收注册请求、 GSM 场景下 HLR接收的位置更新请求等。

所述 Key根据用户标识通过相容哈希算法得到。

步骤 320 、 前置机节点作为 DHT网络的客户节点向与其连接的 DHT索引节点发起基于 Key的 DHT查询， 目的是在 DHT网络中查 找目标用户数据所在的数据存储节点信息。

步骤 321 、在 DHT路由信息中寻找最接近所述 Key值的节点 ID , 如果所述节点 ID是本节点 ID, 即目标索引在本 DHT索引节点负责 保存的索引中， 则执行步骤 322, 否则执行 323。

步骤 322 、 在所述 DHT索引节点存储的索引中寻找目标索引， 并向前置机节点返回用户数据所在数据存储节点的信息。

步骤 323 、 向所述最接近 Key值的节点 ID所对应的 DHT索引 节点发起 DHT查询， 所述 DHT索引节点收到 DHT查询后执行步骤 321。

步骤 340 、 前置机节点根据步骤 322返回的目标用户数据所在 数据存储节点的信息， 并向所述数据存储节点发送用户数据操作请 求。

步骤 350 、 所述数据存储节点根据所述用户数据操作请求执行 操作。

步骤 360 、 所述数据存储节点向前置机节点返回用户数据操作 响应。

步骤 370 、 前置机节点接收来自数据存储节点的用户数据操作 响应， 完成后续的业务处理和协议处理， 并向相关功能实体发送业务 响应 （如注册响应、 鉴权响应、 位置更新响应等）。 如果用户数据服务器所处具体应用场景不需要用户数据操作响 应或业务响应， 则所述步骤 360、 370可以不执行。

本发明的实施例还提供一种分布式用户数据服务器系统， 包括： 数据存储节点， 用于存放用户数据， 并以 DHT网络的客户节点 身份将所述用户数据通过 Key注册到 DHT网络中， 接收并处理用户 数据操作请求。

DHT索引节点，包括 DHT构建模块、 DHT路由查找模块和 DHT 索引模块。 参见图 4。 所述 DHT构建模块， 根据 DHT算法形成和维 护 DHT路由信息； 所述 DHT路由查找模块，接收处理来自前置机节 点或其它 DHT索引节点的查询请求，在 DHT路由信息中寻找最接近 所述 Key值的节点 ID, 如果所述最接近的节点 ID是本节点 ID, 即 目标索引在本 DHT索 I模块负责保存的索引中，则在本节点 DHT索 引模块中寻找目标索引，并向前置机节点返回目标用户数据所在数据 存储节点的信息； 如果所述最接近的节点 ID不是本节点 ID, 即目标 索引不在本 DHT索 )模块负责保存的索引中， 则继续向所述最接近 的节点 ID所对应的 DHT索引节点发起 DHT查询。 所述 DHT索弓 | 模块接收处理来自数据存储节点的注册请求，保存用户数据所在数据 存储节点信息。

DHT超级节点， 包括多个虚拟 DHT索引节点和多个虚拟数据存 储节点。所述 DHT超级节点用于负责更大范围 DHT路由信息以及存 放更多的用户数据； 参见图 5。

DHT超级维护节点， 提供 DHT网络的管理和优化；

前置机节点， 包括协议处理模块和业务处理模块。 参见图 6。 协 议处理模块，处理用户数据服务器与其它功能实体（如 MSC、I-CSCF、 S-CSCF等）之间的协议交互； 业务处理模块， 负责所述用户数据服 务器所处场景下的业务处理（如注册、位置更新、鉴权），并作为 DHT 网络的客户节点通过 DHT查询以获取目标用户数据所在的数据存储 节点的信息，并对所述数据存储节点上所存储的相关用户数据进行操 作。 上述节点可以根据运营商的需要， 灵活组合， 构建不同的物理设 备形态， 如一体化用户数据服务器设备， 即一台物理设备集成上述数 据存储节点、 DHT 索引节点以及前置机节点； 或者一台物理设备集 成上述数据存储节点， DHT索引节点， 及 DHT超级维护节点等等。

本发明的实施例还提供一种通信网络， 包括用户数据服务器系 统， 所述的用户数据服务器系统， 包括：

数据存储节点，存放用户数据，并将所述用户数据通过 Key注册 到 DHT网络中， 接收并处理用户数据操作请求；

DHT索引节点， 根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息， 并 根据 Key值存储用户数据所在的数据存储节点信息； 根据 Key值查 找目标用户数据所在的数据存储节点信息；

DHT超级维护节点， 提供 DHT网络的管理和优化；

前置机节点， 具有协议处理和业务处理功能， 并通过 DHT查询 以获取目标用户数据所在的数据存储节点的信息，并对所述数据存储 节点上所存储的相关用户数据进行操作；

所述数据存储节点、 DHT索引节点、 DHT超级维护节点、 前置 机节点， 为各自独立的物理设备， 或者由他们形成的任意组合位于同 一物理设备， 或者分别是一台物理设备上的独立进程， 或者一起做为 一台物理设备上的一个进程。

在部署时， 允许上述各种形态的设备混合组网。 如图 7所示。 这 使得组网根据灵活， 扩展性更好。 如当信令处理能力不足示则只需要 增加前置机节点的部署。 如只需要扩展用户数据存储容量， 可以直接 增加存储节点的部署。 当需要提高 DHT网络的处理能力时， 可以直 接增加 DHT索引节点的部署。 另外本发明实施例提供了一种分布式 的用户数据存储系统， 每个节点可以与多个节点建立联系， 如一个前 置机节点可以通过多个 DHT索引节点联入 DHT网络，一个数据存储 节点也可以同时注册到多个 DHT索引节点上， 由此避免了集中存储 模式带来的单点失效、 负荷不均等问题， 使其具有更高的可靠性， 同 时由于分布式架构降低了每台设备的要求， 使其具有更高的性价比。 本发明实施例提供的技术方案，能够很好的解决现有集中存储模 式的用户数据服务器所面临的问题， 使用户数据服务器具有非中心 化、 可扩展性强、 高可靠性、 高性价比等优点。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解 到本发明可以通过硬件实现，也可以可借助软件加必要的通用硬件平 台的方式来实现基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品 的形式体现出来， 该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可 以是 CD-ROM, U盘， 移动硬盘等） 中， 包括若干指令用以使得一 台计算机设备（可以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等）执行 本发明各个实施例所述的方法。

总之， 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本 发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求

1、 一种用户数据服务器系统， 其特征在于， 包括：

数据存储节点， 用于存放用户数据， 并将所述用户数据通过 Key 注册到 DHT网络中， 接收并处理用户数据操作请求；

DHT索引节点，用于根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息， 并根据 Key存储用户数据所在的数据存储节点信息； 根据 Key查找 目标用户数据所在的数据存储节点信息；

DHT维护节点， 用于提供 DHT网络的管理和优化；

前置机节点， 具有协议处理和业务处理功能， 用于获取目标用户 对应的 Key, 并通过所述 DHT网络， 根据所述 Key向所述 DHT索 引节点查询以获取目标用户数据所在的数据存储节点的信息，并对所 述目标用户数据所在的数据存储节点上所存储的相关用户数据进行 操作。

2、 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 还包括：

DHT超级节点， 包括多个虚拟 DHT索引节点和多个虚拟数据存 储节点。

3、 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述 DHT维护节 点具体功能为：

DHT节点 ID分配； 或

对所负责区域的 DHT节点状态的在线监测； 或

接收所负责区域内 DHT节点路由更新信息并向其它区域的维护 节点转发路由更新信息，接收来自其它维护节点的路由更新信息并通 知所负责区域内的 DHT节点更新路由信息； 或

对所负责区域中的节点的负载情况进行抽样检查，并通过指定新 节点的加入位置来实现负载平衡。

4、 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述的 DHT索引 节点包括：

DHT构建模块， 根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息； DHT路由查找模块，接收处理来自前置机节点或其它 DHT索引 节点的查询请求，在 DHT路由信息中寻找最接近所述 Key的节点 ID , 如果所述最接近的节点 ID是本节点 ID, 则在本节点 DHT索引模块 中寻找目标索引，并向前置机节点返回目标用户数据所在数据存储节 点的信息； 如果所述最接近的节点 ID不是本节点 ID, 则继续向所述 最接近的节点 ID所对应的 DHT索引节点发起 DHT查询；

DHT 索引模块， 接收处理来自数据存储节点的注册请求， 保存 用户数据所在数据存储节点信息。

5、 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述的前置机节 点， 包括：

协议处理模块， 处理用户数据服务器与功能实体之间的协议交 互；

业务处理模块， 负责所述用户数据服务器所处场景下的业务处 理，并作为 DHT网络的客户节点通过 DHT查询以获取目标用户数据 所在的数据存储节点的信息，并对所述数据存储节点上所存储的相关 用户数据进行操作。

6、 一种进行用户数据操作请求的方法， 其特征在于， 包括如下 步骤：

步骤 310 、 前置机节点接收业务请求， 进行协议处理及业务处 理， 获取目标用户对应的 Key;

步骤 320 、 前置机节点作为 DHT网络的客户节点向与其连接的 DHT索引节点发起基于 Key的 DHT查询， 并接收所述 DHT索引节 点返回的目标用户数据所在的数据存储节点的信息；

步骤 340 、 前置机节点根据步骤 322返回的目标用户数据所在 数据存储节点的信息， 并向所述数据存储节点发送用户数据操作请 求。

7、 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 获取目标用户对 应的 Key为： 获得所述业务请求所针对的目标用户的相关标识，并由 所述相关标识得到 Key。

8、 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 步骤 320中， 所 述前置机节点接收所述 DHT索引节点返回的所述目标用户数据所在 的数据存储节点的信息为：

步骤 321 、 DHT索引节点在 DHT路由信息中寻找最接近所述 Key的节点 ID, 如果所述节点 ID是本节点 ID, 则执行步骤 322, 否 则执行 323;

步骤 322 、 在所述 DHT索引节点存储的索引中寻找目标索引， 并向前置机节点返回用户数据所在数据存储节点的信息；

步骤 323 、 向所述最接近 Key的节点 ID所对应的 DHT索引节 点发起 DHT查询，所述 DHT索引节点收到 DHT查询后执行步骤 321。

9、 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 步骤 310中， 所 述业务请求来自与 HLR有交互的 MSC、 SGSN、 GGSN; 或与 HSS 有交互的 I-CSCF、 S-CSCF。

10、 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 还包括： 步骤 350 、 所述数据存储节点根据所述用户数据操作请求执行 操作；

步骤 360 、 所述数据存储节点向用户数据服务器前置机节点返 回用户数据操作响应；

步骤 370 、 前置机节点接收来自数据存储节点的用户数据操作 响应， 完成后续的业务处理和协议处理， 并向相关功能实体发送业务 响应。

11、 一种 DHT索引节点， 其特征在于， 包括：

DHT构建模块，用于根据 DHT算法形成和维护 DHT路由信息； DHT路由查找模块， 用于接收处理来自前置机节点或其它 DHT 索引节点的查询请求， 在 DHT路由信息中寻找最接近所述 Key的节 点 ID, 如果所述最接近的节点 ID是本节点 ID, 则在本节点 DHT索 引模块中寻找目标索引，并向前置机节点返回目标用户数据所在数据 存储节点的信息； 如果所述最接近的节点 ID不是本节点 ID, 则继续 向所述最接近的节点 ID所对应的 DHT索引节点发起 DHT查询； DHT 索引模块， 用于接收处理来自数据存储节点的注册请求， 保存用户数据所在数据存储节点信息。

12、 一种前置机节点， 其特征在于， 包括：

协议处理模块，用于处理用户数据服务器与功能实体之间的协议 交互 ^

业务处理模块，用于负责所述用户数据服务器所处场景下的业务 处理， 获取所述业务的目标用户对应的 Key, 并作为 DHT网络的客 户节点通过所述 DHT网络， 根据所述 Key向 DHT索引节点查询以 获取目标用户数据所在的数据存储节点的信息，并对所述数据存储节 点上所存储的相关用户数据进行操作。