[發明專利]一種基于P2P的VoIP系統容災備份方法

有效

• 申請號: 201210521738.3
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102984009A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 雙鍇;徐鵬;解晶;王玉龍;蘇森
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于VoIP系統的數據備份領域，具體涉及一種基于P2P的VoIP系統容災備份方法。

背景技術

備份策略指備份方式、備份窗口、數據恢復等幾方面。傳統的備份方式主要有完全備份、增量備份和差分備份3種。

在實際應用中，須根據備份窗口和恢復窗口的大小及整個數據量大小，來決定采用何種備份方式。備份窗口就是可用來備份的時間。備份窗口的長短取決于的負載和磁帶庫的性能及速度。在通常情況下，網絡系統需要正常運轉，而數據備份會極大地影響服務器的響應能力。因此，備份系統必須選擇合適的可用備份時間。通常，備份策略是以上3種的結合。

數據恢復是指若干節點宕機時，網絡中數據可以恢復至原有的狀態，使得系統中的數據依然可用、可靠。容災的核心就是增加數據冗余度。當災難發生時，讓數據的副本被同時毀壞的概率降到可以接受的程度，降低數據副本數，提升數據的恢復速度，保證整體數據具有較高的可用性、較低的失效概率，是數據恢復要達到的目標。

VoIP(Voice?overInternet?Protocol)是指將模擬聲音訊號(Voice)數字化，以數據封包(Data?Packet)的形式在IP數據網絡(IP?Network)上做實時傳遞。

VoIP的基本原理是：通過語音的壓縮算法對語音數據編碼進行壓縮處理，然后把這些語音數據按TCP/IP標準進行打包，經過IP網絡把數據包送至接收地，再把這些語音數據包串起來，經過解壓處理后，恢復成原來的語音信號，從而達到由互聯網傳送語音的目的。

實現VoIP網絡按照架構不同大致可以分為兩類：一類是采用“網關(Gateway)、網守(Gatekeeper)”架構；另一類是基于“軟交換”的解決方案。基于“網關與網守架構”，通信協議大部分采用H.323協議。網絡架構如圖1所示。

軟交換VoIP其實在概念上與VoIP有根本的不同：VoIP只是軟交換提供的業務之一。軟交換是綜合的業務平臺，除了語音外，還支持視頻、即時消息、游戲和各種數據業務。在這種方式中，軟交換設備是整個系統的核心。軟交換網絡是下一代通信網絡“NGN網絡”的核心設備，處于NGN網絡中的控制層，功能復雜，業務齊全。軟交換網絡架構如圖2所示。

VoIP最大的優勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環境，提供比傳統業務更多、更好的服務。VoIP可以在IP網絡上更經濟地傳送語音、傳真、視頻、和數據等業務，如統一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發和各種信息的存儲轉發等。

在使用軟交換網絡構建VoIP系統的方案中，核心網可以通過P2P技術來實現。用戶數據分布式地存儲在核心網節點上。為了降低運營商的投資成本、增強網絡的靈活性，基于P2P的VoIP系統網絡可以根據一定的升級策略，動態地將用戶節點升級為服務節點，使得網絡中提供服務的節點不僅包含運營商部署的服務器/PC，也包含用戶節點。當核心網若干節點宕機或某些提供服務的用戶異常下線時，一些用戶數據就可能丟失，造成VoIP系統的不穩定或不可用。

如何保證在大批量節點宕機時數據的可靠性和可用性呢？恰當的容災備份策略可以解決這個問題。需要考慮的因素有三點：核心網節點的宕機率、作為核心網節點提供服務的用戶節點的平均在線時間、網絡帶寬。根據如上三個要素，確定數據副本的個數。數據保存份數太少，仍然有可能因為多點故障而導致數據丟失，造成VoIP系統的不可用，即，數據恢復成功率過低。保存太多，又會增加不必要的維護和數據復制開銷，會占用大量的存儲資源，影響服務節點對于用戶請求的響應，降低用戶體驗。而且，根據業界研究證明，當副本數達到一定值之后，再增加副本數并不會對提高數據的可靠性帶來更大的貢獻。

現有的備份方案如下：

方案一：完全備份

用一盤磁帶對整個系統數據進行完全的備份。當發生數據丟失的災難時，只要用一盤磁帶(即災難發生前一天的備份磁帶)，就可以恢復丟失的數據。

方案二：采用數據分發策略，差分備份到連續N個后繼節點

在結構化的P2P網絡中，數據的主存儲節點將數據分發備份到連續N個后繼節點上。其中，N的大小是可配置的。當節點有數據發生更新時，數據的主存儲節點將更新數據更新至連續N個后繼節點上，保證數據的一致性。當有節點宕機時，宕機節點的直接后繼節點成為宕機數據的新主存儲節點，可以保證數據的可用性和可靠性。同時，新的數據主存儲節點要將數據進行新的備份。