CN104539558B - 可扩容ip电话交换机刀片机***及自动扩容方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可扩容IP电话交换机刀片机构架，是由单台刀片机、服务器、云主机构建而成的一个完整的专用IP‑PBX或者多租户IP‑PBX；所述服务器包括会话边界控制器、注册服务器、VoIP路由器、电话服务器、会议服务器、数据库、网页和应用接口服务器、网页负载均衡器、自动配置服务。本发明把云PBX的整体架构设计成，可堆迭、插件式的集群构架。可以部署的最小单位是单台刀片机，或者是一台服务器或云主机；并可以通过增加或减少物理主机或虚拟主机的数量来满足云PBX服务的运行容量要求。
Description
技术领域
本发明属于通讯技术领域，特别涉及一种可扩容IP电话交换机刀片***架及自动扩容算法。
背景技术
传统的电话交换机或者IP电话交换机都是按一定的容量大小来设计实现的。比如，某型号IP电话交换机(IP-PBX)的最大设计容量是500用户；当用户数超出此容量后，往往需要把该设备升级替换为更大容量的类似设备，不是很经济的做法。采用云PBX服务可以较好此类问题，用户可灵活选择所需的业务能力和容量，而无需关心底层承载。
当前，基于IP网络的语音/视频通信正在快速发展，云计算技术及应用也在迅速普及。云PBX服务作为IP语音视频通信的一种业务形式，可以结合IP语音视频通信与云计算技术两者优点，将传统PBX业务延伸到云端，提供更丰富的业务功能和更高效的业务实现。与此同时，提供云PBX服务的绝大多数厂商，广泛采用多种不同的构件或模块来建设其云PBX***，各构件或模块均满足一定设计容量，并部署支撑该设计容量所要求的计算能力、存储能力、网络传输能力的各类硬件设备及网络带宽。这种分层分模块的云PBX架构较难根据实时业务量的涨落来动态灵活调整云计算资源，造成整个***的业务能力忙时不足、闲时闲置，无法充分发挥云计算按需服务的优点和作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可扩容IP电话交换机刀片机***及自动扩容方法，使之可以灵活合理的调配资源模块的配置部署，达到充分利用云计算基础设施、提高云PBX***资源利用率的效果，从而提高服务质量、降低运营成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可扩容IP电话交换机刀片机***，是由单台刀片机、服务器、云主机构建而成的一个完整的专用IP-PBX或者多租户IP-PBX；
所述服务器包括以下模块：
会话边界控制器，用来路由和控制IP话机和软电话与电话服务器、会议服务器之间的数据通讯，VoIP信令和媒体流都通过会话边界控制器来接入和传输；
注册服务器，用来接受IP话机和软电话的注册请求，并在验证通过后登记其当前位置，该模块连接用户目录并验证注册请求是否有效；
VoIP路由器，是和运营商SIP通道的路由接口，负责将SIP请求路由到IP-电话交换机节点，或者与第三方SIPTrunk或者SIP网关对接，将呼叫路由到其他服务节点、VoIP服务提供商、传统电信运营商；
电话服务器，实现云电话交换机的各项具体业务功能，按***预置或用户定制的拨号计划完成业务逻辑以及媒体流的处理，其功能包括来电自动应答、分机转接、呼叫中心；
会议服务器，处理语音或视频会议的业务流程控制，及媒体流处理；
数据库，用于云电话交换机业务数据的存储和查询；
网页和应用接口服务器，提供基于HTTP协议的网页服务和API服务，包括云电话交换机管理操作界面、客户端和第三方应用使用的RestfulAPI，电话服务器或者会议服务器与该模块连接，以API形式进行数据查询，该模块对数据库进行读写；
网页负载均衡器，实现HTTP负载均衡，将发送到本负载均衡器的网页或者API请求，按照所配置规则分发到资源池中的服务器单元上；
自动配置服务，用来发现、报告、配置和管理多个物理主机或云主机来实现***自动配置、自适应扩容和动态分配运行比例配置和调节功能。
当由多台上述云电话交换机主机组成一个***，其中一部分模块采用主备的部署方式，其他模块采用负载均衡的部署分布。
还包括自动配置模块负责***，自动配置模块负责***包括自动配置及自适应管理，以主从方式部署在每台服务器上，主配置服务运行在数据库的服务器；自动配置模块负责整个自动配置模块负责***的资源分配、监控与管理，并通过连接数据库将自动配置模块负责***运行参数写入数据库；从自动配置服务的功能是接受主配置服务的指令对服务器进行配置管理，同时检查云主机及服务器的资源使用情况，并将运行状态报告给主配置服务；主自动配置服务根据从配置服务上报的运行状态数据，按照事先设定的逻辑来启动或关闭每台服务器的运行模块，实现对服务器集群的集中控制和管理。
一种可扩容IP电话交换机的自动扩容方法，包括服务器选择主从和***接入的步骤和***自适应的步骤；
其中，服务器选择主从和***接入的步骤为：当服务器启动时，配置服务模块会用本地数据检查判断是不是第一次启动；如果是，就用广播消息来发现局域网内是否已经有可用有效的主配置服务模块；如果侦测到主配置服务，就自动或者手动变更为从配置服务状态；如果未收到主配置服务的响应，***将提示用户输入主配置服务的IP地址然后配置成从配置服务；或者选择设置当前实例为主配置服务；如果是设置为主配置服务，该服务器将成为主控制服务器，并完成***激活；如果是设置为从配置服务，***将连接主配置服务，把***信息发送到主配置服务；主配置服务将根据需要对这台新加入集群的服务器进行配置；
***自适应的步骤为：主配置服务会将新加入集群的服务器配置成标准配置；标准配置将根据当前服务器数量、处理能力、以及此硬件资源条件下的推荐配置，进行调节适配；同时，可由***管理员根据实际需要对此配置进行人工调整设定；然后***进入运行状态后，主配置服务即进入自适应状态；主配置服务监控和检查各个模块的运行状态与负荷，根据所配置的触发条件，判断主机或模块是否超负荷或空闲；若主配置检测到满足触发条件，指标超过临界值，需要调整配置，将会根据***整体运行情况及预置的自适应配置算法，得到当前运行状态下的最佳配置方案，随后发送指令给各主机上的从配置服务，调整模块分布结构；从配置服务按主配置服务下发的重新配置指令来调整***模块及模块参数；同时，从配置服务会定时把本地服务器的模块运行状态及负荷报告给主配置服务，主配置服务将收集***内所有主机的配置参数及运行指标数据，供后续配置调整优化时使用。
运行模块的算法可以采用下述例子(但是不限于该算法)：
调整后模块数＝取整(现有模块数*(现有负载)/(理想负载)+取整参数)；
新加的模块数＝调整后模块数－现有模块数。
将模块加到服务器的分配方法为：
对每个新加模块
找到负载最低的服务器；
加载新模块到负载最低服务器；
重新计算加载新模块后的服务器负载；
处理下一个待处理模块。
本发明的有益效果是：
通过本发明，云PBX服务提供商的自动化运维***将按照一定策略，根据所采集的云PBX各项运行指标(主要包括用户存量、实时并发事务数量等等)，灵活分配和释放云计算资源，从而调整***业务能力输出与实际使用量匹配。当用户量少或***空闲时，可以采用较少的云计算资源来提供服务；随着业务发展，用户量增长及用户活跃率提高，再逐步根据实际使用量来动态扩展云PBX***。
本发明的技术关键点，把云PBX的整体架构设计成，可堆迭、插件式的集群构架。可以部署的最小单位是单台刀片机，或者是一台服务器或云主机；并可以通过增加或减少物理主机或虚拟主机的数量来满足云PBX服务的运行容量要求；结合各主流云计算服务提供商(如AWS、阿里云等)的API，可实现***的自动化运维和容量动态伸缩；***将按照一定策略自动调节各个部件在每个主机上的分配，来达到最佳的***设置。
附图说明
图1是单台云刀片服务器模块图；
图2是多服务器(两个以上)的协同主备模块图；
图3是多服务器(两个以上)时按负载均衡方式工作的模块图；
图4是自动配置服务和***自适应的示意图；
图5是自动配置服务主从服务器设置流程示意图；
图6是***自适应流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式和附图，进一步阐述本发明。
如图1，一种可扩容IP电话交换机刀片机***，是由单台刀片机、服务器100、云主机构建而成的一个完整的专用IP-PBX或者多租户IP-PBX；
服务器100包括以下模块：
会话边界控制器120，用来路由和控制IP话机和软电话105与电话服务器135、会议服务器140之间的数据通讯，VoIP信令和媒体流都通过会话边界控制器120来接入和传输；
注册服务器125，用来接受IP话机和软电话105的注册请求，并在验证通过后登记其当前位置，该模块连接用户目录并验证注册请求是否有效；
VoIP路由器130，是和运营商SIP通道115的路由接口，负责将SIP请求路由到IP-电话交换机节点，或者与第三方SIPTrunk或者SIP网关对接，将呼叫路由到其他服务节点、VoIP服务提供商、传统电信运营商；
电话服务器135，实现云电话交换机的各项具体业务功能，按***预置或用户定制的拨号计划完成业务逻辑以及媒体流的处理，其功能包括来电自动应答、分机转接、呼叫中心；
会议服务器140，处理语音或视频会议的业务流程控制，及媒体流处理；
数据库145，用于云电话交换机业务数据的存储和查询；
网页和应用接口服务器150，提供基于HTTP协议的网页服务和API服务，包括云电话交换机管理操作界面、客户端和第三方应用使用的RestfulAPI，电话服务器135或者会议服务器140与该模块连接，以API形式进行数据查询，该模块对数据库145进行读写；
网页负载均衡器155，实现HTTP负载均衡，将发送到本负载均衡器的网页或者API请求，按照所配置规则分发到资源池中的服务器100单元上；
自动配置服务160，用来发现、报告、配置和管理多个物理主机或云主机来实现***自动配置、自适应扩容和动态分配运行比例配置和调节功能。
多服务器的部署方案，指定的四类模块按照主备方式部署在成对的两台服务器上，包括注册服务器125、VoIP路由器130、数据库145、网页负载均衡器155。这些模块可以同时以一台服务器为主、另一台为备；也可以主备混合分布在两台服务器上。备份模块不接受数据，注册服务器125除外。
多服务器的部署方案，指定的四类模块按照负载均衡方式部署在多个服务器上，包括会话边界控制器120、电话服务器135、会议服务器140、网页和应用接口服务器150。这些模块同时在多台服务器上运行并接受请求。当有业务请求到这些模块的前端模块，如注册服务器125、VoIP路由器130、网页负载均衡器155，将由前端模块按负载均衡规则分配给后续相应模块资源池中的某个运行实例进行业务处理。
图4显示了自动配置服务和***自适应：
自动配置模块负责***包括自动配置及自适应管理，以主从方式部署在每台服务器上，主配置服务160运行在主服务器上，即运行数据库145的服务器；配置服务模块负责整个自动配置模块负责***的资源分配、监控与管理，并通过连接数据库145将自动配置模块负责***运行参数写入数据库；从自动配置服务161的功能是接受主自动配置服务160的指令对服务器进行配置管理，同时检查云主机及服务器100的资源使用情况，并将运行状态报告给主配置服务160。主配置服务160根据从配置服务161上报的运行状态数据，按照事先设定的逻辑来启动或关闭每台服务器的运行模块，实现对服务器集群的集中控制和管理。
一种可扩容IP电话交换机的自动扩容方法，包括服务器选择主从和***接入的步骤和***自适应的步骤；
图5显示配置服务器选择主从和***接入过程：
服务器选择主从和***接入的步骤为：当服务器启动205时，配置服务模块会用本地数据检查判断是不是第一次启动210；如果是，就用广播消息来发现局域网内是否已经有可用有效的主配置服务模块220；如果侦测到主配置服务225，就自动或者手动变更为从配置服务状态245；如果未收到主配置服务的响应230，***将提示用户输入主配置服务的IP地址然后配置成从配置服务；或者选择设置当前实例为主配置服务；如果是设置为主配置服务，该服务器将成为主控制服务器，并完成***激活240；如果是设置为从配置服务，***将连接主配置服务，把***信息发送到主配置服务；主配置服务将根据需要对这台新加入集群的服务器进行配置；
图6显示***自适应流程：
主配置服务会将新加入集群的服务器配置成标准配置310；标准配置将根据当前服务器数量、处理能力、以及此硬件资源条件下的推荐配置，进行调节适配；同时，可由***管理员根据实际需要对此配置进行人工调整设定；然后***进入运行状态后，主配置服务即进入自适应状态315、320；主配置服务监控和检查各个模块的运行状态与负荷315，根据所配置的触发条件，判断主机或模块是否超负荷或空闲320；若主配置检测到满足触发条件，指标超过临界值，需要调整配置，将会根据***整体运行情况及预置的自适应配置算法，得到当前运行状态下的最佳配置方案，随后发送指令给各主机上的从配置服务，调整模块分布结构；从配置服务按主配置服务下发的重新配置指令来调整***模块及模块参数；同时，从配置服务会定时把本地服务器的模块运行状态及负荷报告给主配置服务，主配置服务将收集***内所有主机的配置参数及运行指标数据，供后续配置调整优化时使用。
自适应配置的算法可以采用下述例子，(但是不限于该算法)：
调整后模块数＝取整(现有模块数*(现有负载)/(理想负载)+取整参数)；
新加的模块数＝调整后模块数－现有模块数。
将模块加到服务器100的分配方法为：
对每个新加模块
找到负载最低的服务器；
加载新模块到负载最低的服务器；
重新计算加载新模块后的服务器负载；
处理下一个待处理模块。
根据***整体运行情况及预置的自适应配置算法，得到当前运行状态下的最佳配置方案后，主配置服务，将新的模块配置参数发送给各个服务器的从配置服务模块执行。
若发现***有多余的冗余，***将优先调整回标准配置，并回收多余的计算资源。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种可扩容IP电话交换机刀片机***，其特征在于：是由单台刀片机、服务器(100)、云主机构建而成的一个完整的专用IP-PBX或者多租户IP-PBX；
所述服务器(100)包括以下模块：
会话边界控制器(120)，用来路由和控制IP话机和软电话(105)与电话服务器(135)、会议服务器(140)之间的数据通讯，VoIP信令和媒体流都通过会话边界控制器(120)来接入和传输；
注册服务器(125)，用来接受IP话机和软电话(105)的注册请求，并在验证通过后登记其当前位置，该模块连接用户目录并验证注册请求是否有效；
VoIP路由器(130)，是和运营商或SIP通道(115)的路由接口，负责将SIP请求路由到IP-电话交换机节点，或者与第三方SIP Trunk或者SIP网关对接，将呼叫路由到其他服务节点、VoIP服务提供商、传统电信运营商；
电话服务器(135)，实现云电话交换机的各项具体业务功能，按***预置或用户定制的拨号计划完成业务逻辑以及媒体流的处理，其功能包括来电自动应答、分机转接、呼叫中心；
会议服务器(140)，处理语音或视频会议的业务流程控制，及媒体流处理；
数据库(145)，用于云电话交换机业务数据的存储和查询；
网页和应用接口服务器(150)，提供基于HTTP协议的网页服务和API服务，包括云电话交换机管理操作界面、客户端和第三方应用使用的Restful API，电话服务器(135)或者会议服务器(140)与该模块连接，以API形式进行数据查询，该模块对数据库(145)进行读写；
网页负载均衡器(155)，实现HTTP负载均衡，将发送到本负载均衡器的网页或者API请求，按照所配置规则分发到资源池中的服务器(100)单元上；
自动配置服务(161)，用来发现、报告、配置和管理多个物理主机或云主机来实现***自动配置、自适应扩容和动态分配运行比例配置和调节功能。
2.如权利要求1所述的可扩容IP电话交换机刀片机***，其特征在于：还包括自动配置模块负责***，自动配置模块负责***包括自动配置及自适应管理，以主从方式部署在每台服务器上，主配置服务(160)运行在数据库(145)的服务器；自动配置模块负责整个自动配置模块负责***的资源分配、监控与管理，并通过连接数据库(145)将自动配置模块负责***运行参数写入数据库；从自动配置服务(161)接收主配置服务(160)的指令对服务器进行配置管理，同时检查云主机及服务器(100)的资源使用情况，并将运行状态报告给主配置服务(160)；主自动配置服务(160)根据从配置服务(161)上报的运行状态数据，按照事先设定的逻辑来启动或关闭每台服务器的运行模块，实现对服务器集群的集中控制和管理。
3.一种可扩容IP电话交换机的自动扩容方法，其特征在于：包括服务器选择主从和***接入的步骤和***自适应的步骤；
其中，服务器选择主从和***接入的步骤为：当服务器启动(205)时，配置服务模块会用本地数据检查判断是不是第一次启动(210)；如果是，就用广播消息来发现局域网内是否已经有可用有效的主配置服务模块(220)；如果侦测到主配置服务(225)，就自动或者手动变更为从配置服务状态(245)；如果未收到主配置服务的响应(230)，***将提示用户输入主配置服务的IP地址然后配置成从配置服务；或者选择设置当前实例为主配置服务；如果是设置为主配置服务，该服务器将成为主控制服务器，并完成***激活(240)；如果是设置为从配置服务，***将连接主配置服务，把***信息发送到主配置服务；主配置服务将根据需要对这台新加入集群的服务器进行配置；
***自适应的步骤为：主配置服务会将新加入集群的服务器配置成标准配置(310)；标准配置将根据当前服务器数量、处理能力、以及此硬件资源条件下的推荐配置，进行调节适配；同时，可由***管理员根据实际需要对此配置进行人工调整设定；然后***进入运行状态后，主配置服务即进入自适应状态；主配置服务监控和检查各个模块的运行状态与负荷(315)，根据所配置的触发条件，判断主机或模块是否超负荷或空闲(320)；若主配置检测到满足触发条件，指标超过临界值，需要调整配置，将会根据***整体运行情况及预置的自适应配置算法，得到当前运行状态下的最佳配置方案，随后发送指令给各主机上的从配置服务，调整模块分布结构；从配置服务按主配置服务下发的重新配置指令来调整***模块及模块参数；同时，从配置服务会定时把本地服务器的模块运行状态及负荷报告给主配置服务，主配置服务将收集***内所有主机的配置参数及运行指标数据，供后续配置调整优化时使用。
4.如权利要求3所述的可扩容IP电话交换机的自动扩容方法，其特征在于：自适应配置算法为：
调整后模块数＝取整(现有模块数＊(现有负载)/(理想负载)+取整参数)；
新加的模块数＝调整后模块数－现有模块数。
5.如权利要求4所述的可扩容IP电话交换机的自动扩容方法，其特征在于：将模块加到服务器(100)的分配方法为：
对每个新加模块
找到负载最低的服务器；
加载新模块到负债最低的服务器；
重新计算加载新模块后的服务器负载；
处理下一个待处理模块。
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