SIP網(wǎng)頁(yè)呼叫擴(kuò)展系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

劉孫云，龍昭華，張 林

(重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶400065)

0 引言

大多數(shù)的網(wǎng)站僅提供內(nèi)容的瀏覽，不提供或只提供簡(jiǎn)單的留言功能給網(wǎng)站瀏覽者。少數(shù)的網(wǎng)站提供即時(shí)消息交互，對(duì)于音視頻的交互則少之又少。如果能夠在網(wǎng)站上提供音視頻、即時(shí)通訊等交互業(yè)務(wù)，將可以極大的豐富網(wǎng)站的功能，同時(shí)可以為網(wǎng)站瀏覽者提供便利的咨詢交流平臺(tái)。目前提供的網(wǎng)頁(yè)呼叫服務(wù)，多為網(wǎng)頁(yè)與其他通話系統(tǒng)如GSM(global system of mobile communication)網(wǎng)絡(luò)之間的呼叫連接［1］或者是網(wǎng)頁(yè)之間的呼叫。而針對(duì)廣泛應(yīng)用的SIP(session initiation protocol)通話系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)呼叫擴(kuò)展卻很少。所以針對(duì)SIP通話系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)功能擴(kuò)展就可以讓很多已經(jīng)采用SIP通話系統(tǒng)的公司在不需要修改原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)支持網(wǎng)頁(yè)呼叫功能。而目前使得網(wǎng)頁(yè)支持多媒體功能的插件主要包含:ActiveX、Flash和 Silverlight。其中Silverlight以及是微軟推出的一種跨瀏覽器、跨平臺(tái)的RIA(rich internet application)開(kāi)發(fā)技術(shù)，具有極其優(yōu)越的矢量圖形、動(dòng)畫(huà)和多媒體支持的能力，內(nèi)置支持豐富的網(wǎng)絡(luò)通信功能［2］。并且在Silverlight 4版本中還添加了對(duì)麥克風(fēng)和攝像頭的支持。

本文描述了通過(guò)Silverlight 4來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)呼叫頁(yè)面，并結(jié)合SIP通信系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得新的功能擴(kuò)展系統(tǒng)在不修改原SIP系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供網(wǎng)頁(yè)呼叫服務(wù)。從而提高網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)的對(duì)一般的SIP系統(tǒng)的兼容性。結(jié)合排隊(duì)論對(duì)系統(tǒng)的服務(wù)器組織進(jìn)行分析，從而確定系統(tǒng)服務(wù)器之間關(guān)系。對(duì)于多服務(wù)器之間的負(fù)載均衡和本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，提出具體的系統(tǒng)部署方案以及多個(gè)服務(wù)器下負(fù)載均衡算法，使得系統(tǒng)具有較強(qiáng)的性能和穩(wěn)定性。

1 SIP協(xié)議和Sliverlight技術(shù)分析

1.1 SIP協(xié)議分析

SIP是IETF(internet engineering task force)提出的一套多媒體IP的體系結(jié)構(gòu)。SIP協(xié)議主要是為了解決在IP網(wǎng)中信令的控制，以及與軟交換機(jī)的通信，從而構(gòu)成新一代的通信平臺(tái)［3］。SIP用戶使用類似于E-mail的統(tǒng)一資源定位器 (URL)來(lái)標(biāo)識(shí)自己，并通過(guò)注冊(cè)服務(wù)器、重定向服務(wù)器和代理服務(wù)器等來(lái)完成用戶的注冊(cè)、定位以及呼叫處理［4］。還可以通過(guò) SIMPLE(SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions)協(xié)議簇對(duì)SIP協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，以使其支持 IM服務(wù)［5］。通過(guò) SIMPLE中的 Presence Server可以完成對(duì)好友狀態(tài)的訂閱。

因此可以在網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)中使用一個(gè)服務(wù)器用于存儲(chǔ)原SIP通話系統(tǒng)中對(duì)外提供在線服務(wù)的用戶的URL。并且通過(guò)Presence Server訂閱這些用戶的狀態(tài)信息來(lái)控制網(wǎng)頁(yè)呼叫連接的對(duì)象。

1.2 Silverlight分析

Silverlight是微軟所發(fā)展的Web前端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)解決方案，是微軟RIA策略的主要應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)之一，提供Web應(yīng)用程序中多媒體與高度交互性前端應(yīng)用程序的解決方案［6］。Silverlight提供了豐富的與服務(wù)器端通信能力。目前 Silverlight支持直接使用套接字，以及 HttpHandler、WebServices等多種應(yīng)用層協(xié)議，還可以通過(guò)WCF RIA Service數(shù)據(jù)“透明”訪問(wèn)方式快速實(shí)現(xiàn)實(shí)體通信［7］。

但由于安全原因限制，在Silverlight 4的套接字中僅提供TCP和UDP多播支持［8］。而通常情況下，SIP客戶端部分采用UDP進(jìn)行通信，并使用RTP(real-time transport protocol)協(xié)議來(lái)保證音視頻信息的流暢與實(shí)時(shí)［9］。這使得呼叫頁(yè)面無(wú)法直接與SIPUA進(jìn)行連接通信。

因此在網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)中需要通過(guò)服務(wù)器來(lái)對(duì)呼叫頁(yè)面與SIP客戶端之間進(jìn)行消息以及通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于上述的分析，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Web SIP代理服務(wù)器。該服務(wù)器用于控制和管理對(duì)Web提供在線服務(wù)的SIP用戶列表，并且為Web呼叫客戶端提供消息以及傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)。

所以在網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)中邏輯上至少需要兩個(gè)服務(wù)器:一個(gè)是用于發(fā)布呼叫頁(yè)面的Web Server，另一個(gè)是Web SIP代理服務(wù)器。用戶通過(guò)瀏覽網(wǎng)站進(jìn)入呼叫頁(yè)面，點(diǎn)擊呼叫按鈕建立呼叫。Web SIP代理服務(wù)器通過(guò)Presence Server訂閱客服的狀態(tài)信息并存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)有網(wǎng)頁(yè)呼叫請(qǐng)求時(shí)再具體安排該請(qǐng)求與哪個(gè)客服進(jìn)行連接。如果原系統(tǒng)中不存在Presence Server，則Web SIP代理服務(wù)器不訂閱用戶狀態(tài)，直接事先存儲(chǔ)客戶列表信息。當(dāng)有呼叫請(qǐng)求時(shí)直接對(duì)客服列表進(jìn)行遍歷并呼叫來(lái)查找空閑客服。從而實(shí)現(xiàn)了在不修改原SIP通話系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加網(wǎng)頁(yè)呼叫服務(wù)。整個(gè)網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)的部署如圖1所示。

圖1 網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)部署

由于安全原因限制使得采用Silverlight 4實(shí)現(xiàn)的呼叫頁(yè)面無(wú)法直接與SIP UA(user agent)進(jìn)行連接通信。因此Web SIP代理服務(wù)器中還需要分別實(shí)現(xiàn)與呼叫頁(yè)面的通信、與SIP UA的通信以及通信內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。

呼叫頁(yè)面與Web SIP代理服務(wù)器通信，由Web SIP代理服務(wù)器對(duì)消息以及音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化后傳遞給SIPUA。同樣，SIP UA與呼叫頁(yè)面通信的內(nèi)容也需要通過(guò)Web SIP代理服務(wù)器進(jìn)行處理后再轉(zhuǎn)發(fā)。Web SIP代理服務(wù)器通過(guò)建立多個(gè)處理線程來(lái)實(shí)現(xiàn)呼叫頁(yè)面與SIP UA多對(duì)多通信。其對(duì)應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

3 網(wǎng)頁(yè)與Web SIP代理服務(wù)器通信協(xié)議設(shè)計(jì)

為了便于網(wǎng)頁(yè)與Web SIP代理服務(wù)器通信和控制，需要為其設(shè)計(jì)專門(mén)用于呼叫網(wǎng)頁(yè)與Web SIP代理服務(wù)器之間通信的協(xié)議。參考已有的SIP協(xié)議，設(shè)計(jì)出針對(duì)網(wǎng)頁(yè)呼叫的協(xié)議。專用的網(wǎng)頁(yè)呼叫協(xié)議采用XML進(jìn)行描述，從而便于網(wǎng)頁(yè)和Web SIP代理服務(wù)器解析和生成。其中具體協(xié)議設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 網(wǎng)頁(yè)與Web SIP代理服務(wù)器通信協(xié)議

由于呼叫頁(yè)面采用TCP與Web SIP代理服務(wù)器進(jìn)行通信，所以當(dāng)Web SIP代理服務(wù)器發(fā)現(xiàn)與呼叫頁(yè)面連接的TCP由于其他原因斷開(kāi)或者是呼叫頁(yè)面長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有方法相應(yīng)的消息，則默認(rèn)為網(wǎng)頁(yè)呼叫中斷。Web SIP代理服務(wù)器將通知SIP UA結(jié)束網(wǎng)頁(yè)呼叫。

具體的網(wǎng)頁(yè)呼叫協(xié)議通信過(guò)程如圖3所示。

圖3 網(wǎng)頁(yè)呼叫過(guò)程

(1)SIP通話系統(tǒng)中的所有用戶通過(guò)向Presence Server提交自己當(dāng)前的狀態(tài)。

(2)Web SIP代理服務(wù)器向Presence Server訂閱SIP通話系統(tǒng)中客服的狀態(tài)并將獲得的信息存儲(chǔ)在列表中以備網(wǎng)頁(yè)呼叫連接使用。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，Web SIP代理服務(wù)器還需要定時(shí)的向Presence Server查詢訂閱客服的狀態(tài)，以保證列表中信息的有效。

(3)當(dāng)呼叫頁(yè)面請(qǐng)求建立連接時(shí)，頁(yè)面會(huì)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求消息Web Call給Web SIP代理服務(wù)器。

(4)服務(wù)器在接收到該消息后，將頁(yè)面請(qǐng)求信息保存并生成相應(yīng)的INVITE消息發(fā)給SIP UA。

(5)SIP UA收到INVITE后回復(fù)Web SIP代理服務(wù)器Ringing振鈴消息。

(6)Web SIP代理服務(wù)器接收到Ringing消息后發(fā)送一個(gè)等待消息Wait給呼叫頁(yè)面。

(7)呼叫頁(yè)面將提示用戶進(jìn)行等待。

(8)當(dāng)SIP UA接通連接后會(huì)發(fā)送200 OK消息給Web SIP代理服務(wù)器。

(9)Web SIP代理服務(wù)器處理后轉(zhuǎn)發(fā)給呼叫頁(yè)面。

(10)如果此時(shí)呼叫頁(yè)面仍然存在，則會(huì)回復(fù)一條ACK確認(rèn)消息。

(11)Web SIP代理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)該消息給SIP UA，至此呼叫連接建立成功。

Web SIP代理服務(wù)器如果在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到呼叫頁(yè)面返回的確認(rèn)消息，則認(rèn)為此次呼叫停止，其將發(fā)送BYE該SIP UA取消。網(wǎng)頁(yè)呼叫建立成功以后，呼叫頁(yè)面通過(guò)TCP與Web SIP代理服務(wù)器交互數(shù)據(jù)，而SIP UA則采用RTP協(xié)議與Web SIP代理服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)呼叫頁(yè)面點(diǎn)擊掛機(jī)后會(huì)發(fā)送一個(gè)斷開(kāi)通話消息End Call到Web SIP代理服務(wù)器，Web SIP代理服務(wù)器發(fā)送BYE消息給SIP UA斷開(kāi)整個(gè)通話過(guò)程。

4 多臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器組織方案選擇

由于呼叫頁(yè)面采用TCP與Web SIP代理服務(wù)器進(jìn)行通信，所以Web SIP代理服務(wù)器的承載量可能受限。因此在實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)可能就需要多臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器提供服務(wù)。然而如何安排Web SIP代理服務(wù)器之間的關(guān)系會(huì)影響到系統(tǒng)的性能和承載量。采用排隊(duì)論對(duì)可能采用的服務(wù)器組織方案進(jìn)行分析對(duì)比。

4.1 多臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器獨(dú)立提供服務(wù)

由于每臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器相對(duì)于其他臺(tái)服務(wù)器都是獨(dú)立的。則當(dāng)采用多臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器分別提供服務(wù)的話，那么每個(gè)Web SIP代理服務(wù)器可以看作一個(gè)M/M/1/∞排隊(duì)模型。整個(gè)系統(tǒng)則是一個(gè) S個(gè)獨(dú)立的M/M/1/∞ 模型排隊(duì)，如圖4所示。

4.2 采用負(fù)載均衡服務(wù)器進(jìn)行調(diào)度多臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器

該方案下采用負(fù)載均衡服務(wù)器進(jìn)行調(diào)度，在不考慮負(fù)載均衡服務(wù)器的均衡算法優(yōu)劣的情況下。假設(shè)每個(gè)呼叫接入都能公平合理的進(jìn)行安排。則整個(gè)系統(tǒng)可以看作是一個(gè)M/M/S/∞的排隊(duì)模型。其中S表示系統(tǒng)含有的服務(wù)器數(shù)量。如圖5所示。

4.3 比較兩種組織方案的性能

由于系統(tǒng)是用于處理用戶呼叫連接，所以在系統(tǒng)優(yōu)劣方面更多是考慮給用戶提供的服務(wù)質(zhì)量以及系統(tǒng)資源的利用程度。為了便于比較，假設(shè)系統(tǒng)中含有5個(gè)Web SIP代理服務(wù)器，用戶發(fā)出呼叫請(qǐng)求服從Poisson流，平均到達(dá)率為0.9人/分鐘，呼叫服務(wù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布，平均服務(wù)率為0.5人/分鐘 。結(jié)合已有的排隊(duì)論模型公式［10］可以得到兩種不同組織方案下系統(tǒng)性能的對(duì)比表格見(jiàn)表2。

表2 不同組織方案性能對(duì)比

通過(guò)上表的對(duì)比可以看出采用負(fù)載均衡服務(wù)器的系統(tǒng)比不采用負(fù)載均衡服務(wù)器的系統(tǒng)的資源利用率高且用戶排隊(duì)時(shí)長(zhǎng)短。其主要原因是采用負(fù)載均衡服務(wù)器以后，用戶的請(qǐng)求可以在各個(gè)服務(wù)器之間進(jìn)行調(diào)度調(diào)整，而不是只在一個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行等待。所以在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)需要負(fù)載均衡服務(wù)器進(jìn)行調(diào)度呼叫連接。

5 系統(tǒng)負(fù)載均衡設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用負(fù)載均衡服務(wù)器進(jìn)行具體呼叫的調(diào)度，用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)發(fā)送呼叫請(qǐng)求到負(fù)載均衡服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)均衡算法確定呼叫連接的Web SIP服務(wù)器之后給呼叫頁(yè)面發(fā)送重定向Redirect消息。之后呼叫頁(yè)面將斷開(kāi)與負(fù)載均衡服務(wù)器的連接轉(zhuǎn)向與安排的Web SIP服務(wù)器連接并建立呼叫。負(fù)載均衡服務(wù)器承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)資源的分配以及調(diào)度。而其核心在于其所采用的負(fù)載均衡算法。該算法必須合理的分配呼叫連接到Web SIP代理服務(wù)器上，從而使得整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載平衡，提高系統(tǒng)的處理能力和服務(wù)質(zhì)量。

服務(wù)器負(fù)載均衡算法主要分為靜態(tài)算法和動(dòng)態(tài)算法［11］。靜態(tài)負(fù)載均衡算法如轉(zhuǎn)輪算法，它不考慮后臺(tái)服務(wù)器執(zhí)行的負(fù)載情況，僅按照預(yù)先設(shè)定的決策來(lái)進(jìn)行任務(wù)的分配。動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法則是根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)分發(fā)請(qǐng)求，如最小連接調(diào)度算法等。

由于靜態(tài)負(fù)載均衡算法不能很好的根據(jù)系統(tǒng)的情況調(diào)整算法策略，所以本文在設(shè)計(jì)算法時(shí)考慮采用動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法。然而由于系統(tǒng)是用于提供呼叫服務(wù)，所以用戶的通話時(shí)間存在較大差異。導(dǎo)致采用已有的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法將出現(xiàn)負(fù)載均衡服務(wù)器所知的負(fù)載情況與實(shí)際情況相差較大。容易造成負(fù)載分配上的不均衡。所以必須結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行負(fù)載均衡算法的設(shè)計(jì)。

5.1 負(fù)載均衡設(shè)計(jì)

在動(dòng)態(tài)調(diào)整策略中主要分為集中式調(diào)度策略和分布式調(diào)度策略。集中式調(diào)度是由一個(gè)中心服務(wù)器從系統(tǒng)中其他服務(wù)器收集負(fù)載信息然后進(jìn)行決策。而分布式調(diào)度策略則是通過(guò)每個(gè)服務(wù)器發(fā)送自己負(fù)載變化情況給所有的服務(wù)器或者鄰居實(shí)現(xiàn)。結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，本文采用以?fù)載均衡服務(wù)器為處理中心的集中式調(diào)度策略。

在負(fù)載均衡設(shè)計(jì)過(guò)程中包含三個(gè)重要部分:負(fù)載描述、負(fù)載更新和負(fù)載均衡算法。其中負(fù)載描述是系統(tǒng)對(duì)于負(fù)載的定義。負(fù)載更新是負(fù)載均衡服務(wù)器上具體服務(wù)器的負(fù)載信息的更新方法。而負(fù)載均衡算法則是負(fù)載均衡服務(wù)器決定負(fù)載分配的算法。

5.1.1 負(fù)載描述

負(fù)載描述是系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的定義。常用的負(fù)載描述包括:服務(wù)器連接數(shù)和服務(wù)器性能參數(shù)。服務(wù)器連接數(shù)描述是通過(guò)服務(wù)器已與用戶建立連接數(shù)目為該服務(wù)器負(fù)載的刻畫(huà)。使用連接數(shù)表示服務(wù)器負(fù)載具有簡(jiǎn)單易獲得等優(yōu)點(diǎn)。但是如果用戶需要的服務(wù)消耗不同則無(wú)法從連接數(shù)上區(qū)別開(kāi)來(lái)，也無(wú)法準(zhǔn)確獲知服務(wù)器當(dāng)前負(fù)載狀態(tài)。使用服務(wù)器性能參數(shù)如CPU使用率、內(nèi)存使用率、磁盤(pán)I/O使用率、帶寬以及進(jìn)程數(shù)目等來(lái)描述服務(wù)器負(fù)載可以很好的體現(xiàn)服務(wù)器當(dāng)前工作情況以及負(fù)載強(qiáng)度。但是采用這種描述運(yùn)算復(fù)雜，消耗比連接數(shù)描述大。

由于本系統(tǒng)用于提供網(wǎng)頁(yè)呼叫服務(wù)，相對(duì)于其他服務(wù)系統(tǒng)不同之處在于系統(tǒng)為每個(gè)用戶提供的服務(wù)的工作強(qiáng)度幾乎相同。所以相比之下采用連接數(shù)作為系統(tǒng)負(fù)載描述可以在保證較為準(zhǔn)確描述系統(tǒng)負(fù)載強(qiáng)度的情況下，降低系統(tǒng)的運(yùn)算量。

5.1.2 負(fù)載更新

由于采用集中式調(diào)度策略，所以負(fù)載均衡服務(wù)器必須通過(guò)負(fù)載更新方法獲得下屬服務(wù)器的具體負(fù)載，從而為正確的負(fù)載均衡決策做準(zhǔn)備?？芍?，負(fù)載更新方法將直接影響負(fù)載均衡服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀況的了解。所以負(fù)載更新方法應(yīng)該盡可能的使得負(fù)載均衡服務(wù)器獲取最準(zhǔn)確的服務(wù)器負(fù)載信息。而且要盡可能的通信少和算法簡(jiǎn)單，以減少系統(tǒng)在負(fù)載更新上的消耗。如圖6所示。

圖6 負(fù)載更新通信過(guò)程

通常集中式調(diào)度策略使用定時(shí)查詢方式來(lái)獲取各個(gè)下屬服務(wù)器的負(fù)載。即負(fù)載均衡服務(wù)器定時(shí)發(fā)送查詢請(qǐng)求給每個(gè)下屬服務(wù)器，下屬服務(wù)器在獲得查詢消息后返回當(dāng)前服務(wù)器的負(fù)載信息。然而這種方式存在缺點(diǎn):如果定時(shí)時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，則負(fù)載均衡服務(wù)器得知的負(fù)載信息與實(shí)際負(fù)載信息差別將很大，從而影響后續(xù)負(fù)載均衡算法的準(zhǔn)確;如果定時(shí)時(shí)長(zhǎng)較短，雖使得負(fù)載信息較為準(zhǔn)確，但將大大增加系統(tǒng)的通信開(kāi)銷以及性能消耗。

由系統(tǒng)負(fù)載均衡服務(wù)器工作流程可以知道，每一個(gè)Web SIP代理服務(wù)器上的連接都是由負(fù)載均衡服務(wù)器轉(zhuǎn)接過(guò)去。所以負(fù)載均衡服務(wù)器可以得知每個(gè)Web SIP代理服務(wù)器上目前的負(fù)載最大值。由于用戶斷開(kāi)呼叫并未通知負(fù)載均衡服務(wù)器，所以其不知道具體的有多少呼叫連接已斷開(kāi)。

因此可以結(jié)合系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行定時(shí)查詢方法的改進(jìn)。負(fù)載均衡服務(wù)器維護(hù)一個(gè)定時(shí)器和下屬Web SIP代理服務(wù)器的連接列表。定時(shí)器負(fù)責(zé)定時(shí)通知負(fù)載均衡服務(wù)器發(fā)送查詢消息給下屬服務(wù)器。而連接列表用于記錄下屬Web SIP代理服務(wù)器的連接個(gè)數(shù)。當(dāng)經(jīng)過(guò)算法計(jì)算確定用戶呼叫請(qǐng)求與某個(gè)Web SIP代理服務(wù)器連接后，負(fù)載服務(wù)器在發(fā)送重定向Redirect消息給呼叫頁(yè)面的同時(shí)，對(duì)相應(yīng)連接列表中的值進(jìn)行加一。

采用該方式進(jìn)行負(fù)載更新能夠比常用的定時(shí)詢問(wèn)在相同的通信量下的方式準(zhǔn)確率高，能夠適合服務(wù)時(shí)間差別較大的情況。

5.1.3 負(fù)載均衡

雖然在本系統(tǒng)中采用了改進(jìn)的負(fù)載更新方法，但是其獲取的值與實(shí)際負(fù)載值仍存在誤差。并且由于系統(tǒng)采用用戶連接數(shù)來(lái)描述服務(wù)器負(fù)載，與實(shí)際負(fù)載仍存在誤差。所以在負(fù)載均衡算法中可以通過(guò)采用隨機(jī)策略來(lái)提高系統(tǒng)的性能。

對(duì)于每個(gè)新來(lái)的呼叫請(qǐng)求:

根據(jù)均勻分布生成隨機(jī)數(shù)，如果該隨機(jī)數(shù)分布于Pi所對(duì)應(yīng)的概率空間內(nèi)，則將請(qǐng)求分配給第i臺(tái)服務(wù)器。

(3)修改連接列表對(duì)應(yīng)值Li=Li+1。

5.2 負(fù)載均衡算法測(cè)試與比較

本文設(shè)計(jì)的負(fù)載均衡算法主要是在負(fù)載更新和負(fù)載均衡中提出創(chuàng)新，使得負(fù)載均衡服務(wù)器在較少的通信量下能夠獲得較為精確的負(fù)載信息以及能夠通過(guò)均衡算法控制下屬服務(wù)器負(fù)載程度相當(dāng)。

5.2.1 負(fù)載更新性能比較

為了驗(yàn)證負(fù)載更新方法的性能，通過(guò)仿真進(jìn)行比較理想狀態(tài)下、普通定時(shí)查詢下以及改進(jìn)定時(shí)查詢下的性能。以M/M/S/∞排隊(duì)模型進(jìn)行模擬系統(tǒng)運(yùn)行，以下屬服務(wù)器上連接數(shù)的方差為衡量指標(biāo)進(jìn)行仿真。為了便于比較，負(fù)載算法采用最小連接數(shù)方法。

理想狀態(tài)是以下屬服務(wù)器的實(shí)際連接數(shù)作為負(fù)載算法依據(jù)。而定時(shí)查詢方式和改進(jìn)定時(shí)查詢方式都是以500s為時(shí)間間隔定時(shí)查詢到的下屬服務(wù)器的連接數(shù)為負(fù)載算法依據(jù)。通過(guò)仿真獲得仿真數(shù)據(jù)如圖7所示。

按照同樣原理分別測(cè)試不同服務(wù)強(qiáng)度下理想狀態(tài)、普通定時(shí)調(diào)度以及改進(jìn)定時(shí)調(diào)度性能，獲得仿真數(shù)據(jù)如圖8所示。

可以看出采用普通定時(shí)調(diào)度的性能波動(dòng)大，且下屬服務(wù)器連接數(shù)差別均較大。采用改進(jìn)的定時(shí)調(diào)度方法性能波動(dòng)小，下屬服務(wù)器連接數(shù)差值較小。普通定時(shí)調(diào)度在服務(wù)強(qiáng)度越高的情況下，各服務(wù)器之間負(fù)載偏差越大。而改進(jìn)定時(shí)調(diào)度則較為平穩(wěn)，偏差小。

5.2.2 負(fù)載均衡算法比較

為了驗(yàn)證算法的性能，對(duì)最小連接算法和本文提出的改進(jìn)算法進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。測(cè)試設(shè)備包含一臺(tái)負(fù)載均衡服務(wù)器，三臺(tái)Web SIP服務(wù)器。測(cè)試主要指標(biāo)為Web SIP服務(wù)器連接數(shù)方差和用戶請(qǐng)求平均應(yīng)答時(shí)延。

經(jīng)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)服務(wù)強(qiáng)度較小時(shí)，兩種算法的應(yīng)答時(shí)延相近，最小連接算法比改進(jìn)算法連接數(shù)方差性能會(huì)略小。隨著服務(wù)強(qiáng)度的不斷增大，兩種算法的應(yīng)答時(shí)延仍較為相近，而改進(jìn)算法的連接數(shù)方差則會(huì)比最小連接算法小。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種兼容性強(qiáng)的SIP網(wǎng)頁(yè)呼叫擴(kuò)展系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)可以較好的對(duì)在線服務(wù)應(yīng)用提供支持。并且由于其無(wú)端性，使得該呼叫部分部署方便。而本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)頁(yè)呼叫系統(tǒng)可以快速的在已有的SIP通話系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)呼叫功能的擴(kuò)展且不需要對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行修改。但由于Silverlight本身安全限制，只能通過(guò)Web SIP代理服務(wù)器進(jìn)行消息以及通信內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，增加了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。所以在實(shí)際應(yīng)用中需要多臺(tái)Web SIP代理服務(wù)器提供服務(wù)。本文通過(guò)結(jié)合排隊(duì)論模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定引入負(fù)載均衡服務(wù)器。并對(duì)相應(yīng)的負(fù)載均衡和調(diào)度方法進(jìn)行改進(jìn)，獲得較好的改進(jìn)效果。

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