JP5419135B2 - 接続先ノード選択方法、ノード、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、１つのノードが、複数の他のノードから接続するノードを選択する方法に関する。

従来の接続先ノード選択方法として、接続先を決定するために、ラウンドロビン方式、優先順位方式、静的な比率分散方式が使用されている。

ここで、本発明が踏襲している静的な比率分散方式について具体的な動作を説明する。

図６は、静的な比率分散方式を用いてノード選択を実現する方法の説明図である。この時、ノード２には比率１を、ノード３には比率２を、ノード４には比率２が設定してある。ノード１はラウンドロビン方式と同様にノード２、ノード３、ノード４の順にノードを選択していくが、２順目において、ノード２は選択せず、ノード３、ノード４を選択することで、比率に基づいた選択を実施する。比率が満たされた時点で、選択論理は最初から繰り返される。

上述の通り、静的な比率分散方式では、ノードの負荷を考慮せず、最初に設定した比率に基づいてノードを選択していくため、大幅な処理遅延が発生するケースがある。

従来のノード選択方法である、ラウンドロビン方式、優先順位方式、静的な比率分散方式は、いずれもノードの負荷を考慮しておらず、ノードが高負荷状態でも気にせずアクセスしてしまい、大幅な処理遅延が発生するケースがある。最終的にはシステム全体としての処理能力低下を招いてしまう。

この問題を解決するための手段として、システムを運営する側にて、各ノードの負荷を常にチェックしておき、負荷が高いノードが発生した場合には、手動で対象のノードが選択されないように設定を変更するという方法がある。この場合、いつ発生するかわからない高負荷ノードを常にチェックしておく必要があり、システムを運営する側にとって大きな負担となる。

なお、特許文献１は、複数のルートを有するパケット通信網において、トラヒックの負荷分散比率を自由に操作することができるようにしたものである。特許文献２は、各通信経路の転送能力に沿った負荷分散を可能にしたものである。特許文献３は、ネットワーク内のトラヒックを増大させず、ノード間の負荷分散を考慮した最適ルート探索のための情報収集を行い、この収集情報に従ってダイナミックルーチング方式選択網における中継回線の探索を行うものである。

特開平０７−１１５４３４号公報 特開平０９−０２７８３３号公報 特開平１１−０３２０８１号公報

本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、ノードの負荷を考慮した、動的な接続先ノード選択方法を提供することにある。

本発明は、従来のノード選択方式である、静的な比率分散方式を踏襲し、かつ、ノードの負荷情報を、死活監視を実施すると同時に収集し、動的に比率を変更していく。そのため、ノードの負荷を常にチェックしておくというシステム運営側の負担がなく、さらに処理遅延の発生を自動的に制限することができる。

従来の静的な比率分散方式でノードを選択していくが、その時に、選択先の負荷状態を利用する。選択先が障害や輻輳などの状態で、処理遅延が発生するケースと思われる場合、比率を下げ、ノード選択対象から外す。そうすることにより障害や輻輳などの問題を起こしているノードを選択することなく、正常なノードのみを選択することができ、処理遅延の発生を抑えることができる。

本発明は、従来の静的な比率分散方式でノード選択を実施する際に、死活監視と同時に負荷情報を収集し、動的に選択比率を変更していくことで、単一のノードに対して負荷をかけ過ぎる状況を規制できる。また、動的に選択比率を変更するため、システム運営者が負荷状況を常に確認していなくても、システム全体の負荷が分散し、システムを円滑に運営していくことができる。

本発明の一実施形態のシステム構成図である。 ノード１のブロック図ある。 ノード２−４のブロック図である。 ノード選択のシーケンス図である。 本発明のノード選択原理を示す図である。 従来の静的な比率分散方式の説明図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１を参照すると、本システムは、ノード１と、ノード１に接続されるノード２から４で構成されている。ノード１は死活監視信号１０１をノード２から４に定期的に送信し、ノード２から４からの負荷情報を含めた死活監視応答信号１０４を受け取り、負荷情報を基に、接続先を決定し、接続を実施するノードである。ノード２から４は、ノード１から定期的に送信されてくる死活監視信号１０１を受信し、負荷情報を含めた死活監視応答信号１０４をノード１へ返信する機能を持ったノードである。ノード２、ノード３、ノード４を纏めて、以下被選択ノードと記載する。

図２はノード１の構成図である。ノード１は死活監視信号送信部１１と死活監視応答信号受信部１２と死活監視応答信号解析部１３と捕捉比率算出部１４と選択先決定部１５を有する。

死活監視信号送信部１１は死活監視信号１０１を被選択ノードへ定期的に送信する。死活監視応答信号受信部１２は、被選択ノードからの死活監視応答信号１０４を受信する。死活監視応答信号１０４は、ノード１から定期的に送信される死活監視信号１０１に対する応答信号である。死活監視応答信号解析部１３は、死活監視応答信号１０４を解析し、負荷情報１０５（加入者収容割合）を取り出す。捕捉比率算出部１４は、表１の比率定義表を持っており、負荷情報１０５を捕捉比率情報１０６へと変換する。選択先決定部１５は、捕捉比率情報１０６を基に、被選択ノードの中から、接続するノードを定期的に決定する。

図３は被選択ノードの構成図である。ノード１は死活監視信号受信部２１と加入者収容率算出部２２と死活監視応答信号作成部２３と死活監視応答信号送信部２４とを有する。死活監視信号受信部２１は、ノード１からの死活監視信号１０１を受信する。加入者収容率算出部２２は、死活監視応答信号作成部２３から負荷情報算出指示１０２を受け取ると、現在の負荷情報１０３を、死活監視信号受信までの位置登録加入者数を、当該ノードに収容できる最大収容加入者数で割ることで算出する。死活監視応答信号作成部２３は、ノード１へ返信する死活監視応答信号１０４を作成する。死活監視応答信号送信部２４は、ノード１へ死活監視応答信号１０４を送信する。

次に、本実施の形態の動作を図４のシーケンス図および図５の接続先選択図を基に説明する。

なお、図２、図３にはノード１から４が本来有している機能は、本発明とは関係ないため、図示されていない。

まず、ノード１はノード２、ノード３、ノード４に対して定期的に死活監視信号１０１を送信し、死活監視を実施する（ステップ２０１）。ノード２、ノード３、ノード４は死活監視応答信号１０４を返送するが、その際に負荷情報（加入者収容割合）を信号内に記載する（ステップ２０２）。ノード１は、受信した死活監視応答信号１０４内の負荷情報を収集する（ステップ２０３）。この負荷情報（加入者収容割合）により、ノード選択比率の動的変更を実施する（ステップ２０４）。ノード１は、表１の比率定義表を内部に持っており、この定義表と負荷情報を比較し、捕捉比率を決定する。この加入者収容割合は１０％刻みになっており、１〜１０％、１１％〜２０％というように１０段階に分けられ、％が低いものほど、現在の負荷が低いと判断される。１０段階の中で９１％〜１００％については、ノードが輻輳と判断できるため、比率は０となり、選択対象から外される。順に、８１％〜９０％は比率が１、７１％〜８０％は比率が２というように、負荷の高いノードから順に１ずつ上昇し、最大捕捉比率９まで付与される。この比率により、ノード１は図５の場合、輻輳と判断されるノード４を避け、負荷が他のノードと比較して低いノード３を中心に選択する（ステップ２０４）ことが可能になる。図５の場合では、ノード２は負荷８０％なので、比率は２、ノード３は負荷６０％なので、比率は４、ノード４は負荷１００％なので、比率は０と想定している。このような状況の場合、ノード１はノード２の比率を確認し、比率が２であり選択可能であるので、まずこのノードを選択する。続いてノード１はノード３の比率を確認し、比率が４であり選択可能であるのでこのノードを選択する。次に、ノード４の比率を確認するが、このノードは比率が０のため、選択してはならないと判断し、選択しない。次に、ノード１は最初のノード２の比率を確認し、２度目の選択を実施する。続いてノード３を選択する。ノード４は比率０のためスキップし、ノード２に戻るのだが、この時に比率により選択するノードを変更する。システム全体を見ると、ノード２の比率は２、ノード３の比率は４、ノード４の比率は０となっている。これは、ノード２が２回選択された場合、ノード３は４回、ノード４は０回選択されなければならないことを示している。そのため、ノード１はノード２をスキップし、ノード３を連続で３回選択する。次はまた、比率通りになるので最初に戻る。

このような論理を用いることにより、高負荷のノードを避け、システム全体の負荷を軽減できる。この負荷情報は、例えば９０秒間隔で更新される。選択実施中の場合でも、選択比率を考慮せず、更新後の比率を使用し、選択を再開する。図５で説明すると、例えば、４回目までの選択が完了した場合、残り２回ノード３を選択しなければならないが、このとき負荷情報が更新された場合、これまで選択していた情報はリセットされ、最初から選択を再開する。この場合であっても、ノード負荷情報を基に比率を確認しながら動作するため、負荷情報の変化に対応しながらノードを選択することが可能になり、引き続きシステム全体の負荷分散が可能になる。

次に、図２、図３を用いて、ノード１、被選択ノードがそれぞれどのような動作をするのかを説明する。ノード１は死活監視信号送信部１１より、死活監視信号１０１を被選択ノードへ定期的に送信する。その後、被選択ノードからの死活監視応答信号１０４を、死活監視応答信号受信部１２で受信する。死活監視応答信号受信部１２で受信された死活監視応答信号１０４は、死活監視応答信号解析部１３へ送られる。死活監視応答信号解析部１３は、捕捉比率の算出に必要な負荷情報１０５を死活監視応答信号１０４から取り出す。取り出された負荷情報１０５は捕捉比率算出部１４へ送られる。捕捉比率算出部１４は、送られてきた負荷情報１０５を、表１の比率定義表と比較し、該当の捕捉比率１０６を決定する。決定された捕捉比率１０６は選択先決定部１５へ送付される。選択先決定部１５は、送られてきた捕捉比率１０６を基に、接続先ノードの選択処理を実施する。

被選択ノードは、ノード１からの死活監視信号１０１を死活監視信号受信部２１で受信する。死活監視信号受信部２１で信号を受信すると、死活監視信号１０１に対する応答を実施するために、死活監視応答信号作成部２３へ返信の指示を行う。死活監視応答信号作成部２３は、死活監視応答信号１０４に負荷情報を乗せるために、加入者収容率算出部２２へ、加入者収容割合の算出指示１０２を出す。加入者収容割合の算出を求められた加入者収容率算出部２２は、現時点での位置登録加入者数を、選択されるノードごとに設定されている最大収容加入者数で割ることで、加入者収容割合（負荷情報）１０３を算出し、１０％単位へ変換する。算出された負荷情報１０３は死活監視応答信号作成部２３へ通知される。死活監視応答信号作成部２３は、通知された負荷情報１０３を基に死活監視応答信号１０４を作成する。負荷情報１０３は独自ヘッダ（X-Registration-Control）を定義して、例えば「X-Registration-Control:80; target=sip:10.4.88.244」と設定する。ここで、「80」は加入者割合を指し、「target=sip:10.4.88.244」は通知先である。出来上がった信号は、ノード１へ返送するために、死活監視応答信号送信部２４へ送られる。死活監視応答信号送信部２４は、送られてきた死活監視応答信号１０４をノード１へ送信する。選択比率の算出情報を、死活監視応答信号１０４上に独自ヘッダを使用して載せることで、算出情報専用の信号を新たに発出するより、システム全体のネットワーク使用率の増加を防ぐことができる。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。

負荷情報は死活監視の際に併せて収集するのではなく、その他の信号のやり取りの中で収集してもよい。

また、接続先のノード２〜４の先に、さらに接続しているノードがあった場合も、これらノードの選択論理も前述した選択論理と同様である。

また、ノード１から４の機能は、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータ内の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含む。

１〜４ ノード
１１ 死活監視信号送信部
１２ 死活監視応答信号受信部
１３ 死活応答信号解析部
１４ 捕捉比率算出部
１５ 選択先決定部
２１ 死活監視信号受信部
２２ 加入者収容率算出部
２３ 死活監視応答信号作成部
２４ 死活監視応答信号送信部
１０１ 死活監視信号
１０２ 負荷情報算出指示
１０３ 負荷情報
１０４ 死活監視応答信号
１０５ 負荷情報
１０６ 捕捉比率
２０１〜２０５ ステップ

Claims (10)

1. 複数のノード間での負荷分散を図って接続先のノードを選択する方法であって、
   接続先の各ノードの加入者収容割合である負荷情報を収集することと、
   前記負荷情報により各ノードの捕捉比率を決定することと、
   前記の決定された捕捉比率に応じて接続先のノードを選択することと、
   を有し、
   前記の負荷情報の収集を、前記接続先のノードの死活監視の際に行う、接続先ノード選択方法。
2. 前記の負荷情報の収集を定期的に行う、請求項１に記載の接続先ノード選択方法。
3. 前記捕捉比率を、加入者収容割合と捕捉比率の関係を示す比率定義表を使用して決定する、請求項１または２に記載の接続先ノード選択方法。
4. 前記負荷情報を独自ヘッダ（X-Registration-Control）を使用して設定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の接続先ノード選択方法。
5. 複数の被選択ノード間で負荷分散を行うノードであって、
   前記被選択ノードから、当該被選択ノードの加入者収容割合である負荷情報を収集する収集手段と、
   前記負荷情報を当該被選択ノードの捕捉比率情報へと変換する変換手段と、
   前記捕捉比率情報を基に、前記被選択ノードの中から接続先のノードを決定する手段と、
   を有し、
   前記収集手段は、死活監視信号を、前記被選択ノードへ送信し、当該被選択ノードからの、前記死活監視信号に対する応答信号であって前記負荷情報を含む死活監視応答信号を受信することで前記負荷情報を収集する、ノード。
6. 前記収集手段は負荷情報の収集を定期的に行う、請求項５に記載のノード。
7. 前記変換する手段は、前記負荷情報を、加入者収容割合と捕捉比率の関係を示す比率定義表を使用して捕捉比率情報へと変換する、請求項５または６に記載のノード。
8. 負荷分散を行う監視ノードからの死活監視信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段からの指示によって前記死活監視信号に対する応答信号である死活監視応答信号を作成する作成手段と、
   前記作成手段からの指示により、現在の加入者収容割合である負荷情報を算出する手段と、
   前記負荷情報を含む前記死活監視応答信号を前記監視ノードへ送信する手段と、
   を有し、前記作成手段は、前記負荷情報を含む前記死活監視応答信号を作成して前記送信手段に送る、ノード。
9. 死活監視信号を、被選択ノードへ送信する手順と、
   前記被選択ノードからの、前記死活監視信号に対する応答信号であって当該被選択ノードの負荷情報を含む死活監視応答信号を受信する手順と、
   前記死活監視応答信号を解析し、当該被選択ノードの加入者収容割合である前記負荷情報を取り出す手順と、
   前記負荷情報を当該被選択ノードの捕捉比率情報へと変換する手順と、
   前記捕捉比率情報を基に、前記被選択ノードの中から接続先のノードを決定する手順と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. 負荷分散を行う監視ノードから定期的に送信されてくる死活監視信号を受信する手順と、
    現在の加入者収容割合である負荷情報を算出する手順と、
    前記負荷情報を含む、前記死活監視信号に対する応答信号である死活監視応答信号を作成する手順と、
    前記死活監視応答信号を前記監視ノードへ送信する手順と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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