（计算机应用技术专业论文）sip应用服务器关键性能的优化设计与实现.pdf

摘要 s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 应用服务器作为种轻莆级的软交换应用服务器解决方案， 也在近西年曰益赢得人们的青睐。然而在大呼叫情况f ，应用服务器的业务处理能力成为了应用 服务器性能的瓶颈。 s i p 应t i j 服务器的性能取决于系统资源和对系统资源的调度，因此必然跟硬件有荧，但在一 定的硬件基础上，性能更取决于软件的设计。作者通过对s i p 应用服务器性能指标及影响这些指 标的囡素进行分析，提出所存在的性能瓶颈。并提出了解决这些性能瓶颈的设计方案。在性能优 化设计时。作者根据c h e l a 系统混沌同步理论设计出了一个参数自适应的保密通信算法，鞋此来 提高s i p 消息的加密效率；s i ps e r v l e t8 擎的优化设计时，改进了h a s h 算法来提高s i p 会话和 s i p 消息查找效率。另外作者也对第三方开发的增值业务应用程序的性能和优化进行了分析，并 提出了一种性能模型用于对应用服务器和业务的性能进行评估，为具体的第三方开发的业务进行 性能优化指明目标和方向。最后进行性能优化f l q j ：程实践，检验了性能优化设计的有效性和性能 模型的正确性提升了s i p 应用服务器的业务处理能力。 关键宇：c h e n 系统，s i p ，应用服务器，性能优化 a b s t r a c t s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) t a k e so n ek i n do fl i g h t w e i g h tu s i n gt h e $ e r v e rt h es o f te x c h a n g e a p p l i c a t i o ns e r v e rs o l u t i o n ，a l s ow i n sp e o p l e sf a v o rd a yb yd a yi nt h en e a r l yt w oy e a r s h o w e v e ri nt h e b i gc a l ls i t u a t i o n ，h a sb e c o m et h ea p p l i c a t i o ns e r v e rp e r f o r m a n c eb o t t l e n e c ku s i n gt h es c l w e rh a n d l i n g o f t r a f f i ca b i l i t y s i pi sd e c i d e du s i n gt h es e r v e rp e r f o r m a n c eb yt h es y s t e mr e s o u r c e sa n dt ot h es y s t e mr e s o u r c e s d i s p a t c h ，t h e r e f o r ei n e v i t a b l yw i t hh a r d w a r er e l a t e d ，b u ti nt h ec e r t a i nh a r d w a r ef o u n d a t i o n ，t h e p e r f o r m a n c ei sd e c i d e db yt h es o f t w a r ed e s i g n t h ea u t h o rt h r o u g ha n da f f e c t st h e s et a r g e t st os i pu s i n g t h es e l v e rp e r f o r m a n c ei n d e xt h e f a c t o rt oc a r r yo nt h ea n a l y s i s ，p r o p o s e de x i s t st h ep e r f o r m a n c e b o t t l e n e c k ，a n dp r o p o s e ds o l v e st h e s ep e r f o r m a n c eb o r l e n e c k sd e s i g np r o p o s a l s w h e np e r f o r m a n c e o p t i m i z a t i o nd e s i g n ，t h ea u t h o ra c t e da c c o r d i n gt oac h e ns y s t e mc h a o ss y n c h r o n i z a t i o nt h e o r e t i c a l d e s i g np a r a m e t e ra u t o - a d a p t e dp f j r a c yc o m m u n i c a t i o na l g o r i t h m ，e n h a n c e dt h es i pn e w sb yt h i st h e e n c r y p t i o ne f f i c i e n c y m o r e o v e rt h ea u t h o ra l s oh a sc a m e do nt h ea n a l y s i st ot h et h i r dp a r t y d e v e l o p m e n ti n c r e m e n ts e r v i c ea p p l i c a t i o np r o c e d u r ep e r f o r m a n c ea n dt h eo p t i m i z a t i o n ，a n dp r o p o s e d o n ek i n do f p e r f o r m a n c em o d e lt l s e si nt oa p p l i e st h es e i v e ra n dt h es e r v i c ep e r f o r m a n c ec a r r i e s0 1 1t h e a p p r a i s a l ，c a r r i e so nt h ep e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o nf o rt h ec o n c r e t et i l i r dp a r t yd e v e l o p m e n ts e r v i c et o p o i n to u tt h eg o a la n dt h ed i r e c t i o n f i n a l l yc a r r i e so nt h ep r o j e c tp r a c t i c ew h i c ht h ep e r f o r m a n c e o p t i m i z e s ，e x a m i n e dt h ep e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o nd e s i g nv a l i d i t ya n dt h ep e r f o r m a n c em o d e la c c u r a c y , p r o m o t e ds i pt oa p p l yt h es e r v e rt h eh a n d l i n go f t r a f f i ca b i l i t y k e yw o r d s ：c h e r tc h a o s ，s i p ，a p p l i c a t i o ns e r v e r ，p e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o n i l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：；z 山哥风时间：加i 年5 月f 够日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：互2 止山羁衩 导师躲缛乃 时间：溯5 年6 月侈钿 时问：翮彳年舌月。毛 1 1 论文工作的背景 第1 章引言 电信网的网络体系结构受到了以互联网为代表的新技术革命的深刻影响。人 j 对本来通信网 络的期望不再满足于简单的语音通话，多种多样的电信增值业务成为电信网发展的直接驱动。随 着业务创建与提供模式的演变，承载电信增值业务的应用服务器也日益成为网络中的一个重要设 备，其应该具有的电信级性能也自然成为漫备制造商和运营商所关注的关键闶素之一。 1 1 1 下一代网络中的业务开发模式 1 1 1 1 下一代网络开放架构 传统的电信业务开发需要开发人员不但要熟悉底层异构网络以及复杂的信令交互，而且还面 牺着业务的跨平台性问题，并且，业务的整个生命周艄管理都是由电信运营商在封闭中完成的， 这导致业务的开发和投放市场的时间很长。以软交换为核心的f 一代网络开放架构就是为解决这 一问题而产生的。 首先，我们来看看f 一代网络的开放架构。 业务平面 控制平面 传输甲面 接入、f 血 田卜l 下一代网络的开放槊构 为了支持快速扩展业务的特性，f 一代网络的架构设计成能提供包于占1 君首、瓤话秆1 多赚俘寺 各种综台业务的开放的网络，其从f 到上分为四层：媒体接入层，传输层，控制层t 麻用层 每层的有特定的功能： ( i ) 接入和媒体( a c c e s sl a y e r ) ：将用户迩接至网络，包括各种接入手段。并将信息格式 转换成为能够在网络上传递的信息格式。此外，媒体层可以将信息选路至目的地。 ( 2 ) 传输层( t r a n s p o r tl a y e r ) ：集中用户业务将它们传递至目的地。 ( 3 ) 控制层( c o n t r o ll a y e r ) ：完成基本的呼叫控制功能。 ( 4 ) 应用网络服务层( n e t w o r ks e r v i c el a y e r ) ：在呼叫建立的基础上提供额外盼服务”。 n g n 是业务驱动的网络，其功能特点为：业务与呼叫控制分离。呼叫与承载分离。业务的提 供由廊用服务器来完成，软交换机只负责基本的呼叫控制。分离的目标是使业务真正独立于网络， 灵活有效的实现业务的提供”。业务供应商和用户可以配置和定义相应的业务特征，这使得业务 和应用的提供有较大的灵活性。从业务的角度看，下一代网络f 的业务开发有如下特点： 不但要保留以前的业务种类更重要的是开发个性化的新业务。新业务的开发在应用服务器 上完成。 业务的内容很丰富能提供包括语音、数据、视频和多媒体在内的综台业务。 业务的开发不再由电信运营商垄断，而是开放到所有业务开发商，由统一的标准接口米实现。 这使业务开发羽l 投入市场的周期更加缩短。 f 1 1 2 下一代网结的业务开发模式 从国际软交换论坛i s c ( 现更名为i p c c ) 、r r u t n g n2 0 0 4p r o j c o t 、j a i n ，e u r e s c o mp 9 0 9 项目、多业务交换论坛m s f 等国际研究组织和研究项目来看，下一代网络是指包含多个层面、 兼容已有网络技术的开放体系架构。其特征主要包括： 基丁分组传送，以i p 网为骨干网；分 层的网络体系，将应 业务控制与呼m l 会话控制分离。呼叫侩话控制与承载连接控制分离；提 供网络能力的开放接口，以一种统一的方式灵活地提供语音、数据、移动、多媒体等多种业务； 开放、分布的业务提供模式，支持移动性和备类终端的接入”。“。 显然，网络融台与业务开放是下代网络最显著的技术特征。正是这些特征优势迎合了人们 多年寻求三网合一，寻求增值业务的愿望，从而导致人们往往更关注下一代网络的控制层和业务 层技术甚至狭义地将f 代网络理解为软交换。而在软交换体系中一个重要的技术楚开放的业 务支撑环境2 ”。 另外，开放的业务支撑环境使运营商能够综台不同的第三方业务特征和企业数据来快速开发 和实施新应用，而这在传统的智能网中无能为力l ；f 一代网络的发展要求网络运营商和业务生 成分离，形成一种独立丁返营商的第三方业务提供商角色，并在此基础上形成多方构成的开放式 价值链。备参与方共同提供和使用业务，共同获蓣。这就需要通信网具有标准的、开放的应用编 榉接口( a p i ，a p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e ) ，使第三方业务供应商能够根据市场的需求设计出丰 富多彩的电信业务，这些业务能够通过标准的接口在通信网内部得以实现“8 “n 丁是，为了满足f - - 代业务刨建开发的需求，出现了戍用服务器这种专门川_ r 业务创建、开 发、部署和远行的网络元素”“5 “”。戍川服务器的分类从业务用户的角度可以将各种业务分为 2 通用的公众业务和专用性强而利用率低的个人业务。传统智能网中为大多数用户所接受的业务主 要是全局性的公众业务，例如3 0 0 、8 0 0 业务【l 。这种业务的特性是对集中数据库进行操作，数 据量大且通用性高，对运行这类业务的应用服务器有很高的性能要求。运行公众业务的应用服务 器适合何丁核心网络上，由网络运营商维护，可以称之为“网络核心应用服务器p “冽”。而提供 个性化业务的应用服务器需要经常与用户交互，更适合伉丁- 网络的边缘，可以称为“网络边缘应 崩服务器”口。根据不阿的业务特点，麻用服务器可以采j j 不同的技术。有不同的结构特点。 廊朋服务器处丁业务，应用层口q ，它的功能与传统智能网中的s c p ( 业务控制点) 的功能有 些类似，但也存在很大盼不同，其主要功能包括： 第一，提供增值业务及其驻留和运行环境 2 7 3 0 l 。主要包括业务的性能监测、系统资源监测、 系统日志和业务日志、负载控制与平衡、故障处理等功能。业务的性能监测、系统资源监测以及 日志功能与负载控制、负载平衡和故障处理相配合共同为业务提供电信级的运行支持。 第二，提供对业务生命周期管理的支持口q 。主要包括对业务加载、业务激活和对激活、业务 卸载等的支持 3 q 。作为f 一代阿络中的一种电信级的核心设备，在不影响正在运行业务的前提下， 实现业务的动态加载和动态版本更新是必须的关键功能。 第二，提供对第三方业务驻留、运行和管理的支持 ”。新的业务层出不穷，应用服务器除了 需要提供一定的自身业务外，还必须提供对第三方业务的运行管理支持，以保持对业务提供的可 扩展性和开放性。人鼍第二方业务的引入势必会加大网络返营的不安全因素因此在引入第三方 业务的同时，必须充分需要考虑由此带了的安全性问题。 第四，提供基于w e b 、绐合代理技术的个性化业务p 3 】。i n t e r a c t 成功的一个关键冈素是，用 户可以通过浏览器方便地使用大量基于w e b 的应用，而代理技术的引入义为用户带来了个性化的 业务提供方式。将这两点成功的经验运用到应用服务器的业务提供中，可以为用户提供更为人性 化业务也完全符合业务提供商的利益。而由此带来的一个挑战就是，应用服务器必须处理在 i n t e m c t 的开放环境f 业务访问的安全性问题。 第五，业务冲突的避免、检测和解决1 3 , 3 2 i 。随着下一代网络中业务种类和数量的激增，业务 间发生冲突的可能性也迅速增加，在这一背景f ，业务冲突管理功能显得尤为重要。在具体实施 上，为了将复杂的业务冲突管理与业务运行的支持分离开来，可以设置专门用以解决业务冲突的 应用服务器。 第六，提供不同层次的业务开发接口i ”4 “。为了方便第二方业务的开发，应用服务器可以提 供多种编榉接口，如p a r l a ya p i 、s i ps e r v l e ta p i 、s i pc g ia p i 、c p l 、v o i c e x m l 等p ”。从抽象 程度的角度来看，这些接口出于不同的抽象层次上；接口的抽象层次越高，业务开发越简单。 目前，麻用服务器和软交换之间的接口，国际上主要有i e t f 的s i p 协议和p a d a y 组织制定 的p a r l a y a p l 规范，从这个角度来看，义可以把麻用服务器分为s i p 应用服务器和p a r l a y 应用服 务器两类( 2 l 。前者与软交换之间采用s i p 协议进行交互，而后者则将p a r l a ya p i 作_ ：= i j 与软交换之 间的接口吼 113s i p 应用服务器 s i p 协议( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 是由i e t f 提出并主持研究的一个应片i 层控制( 信 令) 协议，州来创建、修改以及终结一个或多个参与者参加的会话进程。s i p 借鉴了h t t p 幂s m t p 协议的没计思路，遵循了i n t e r n e t 一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则【l 。】，弗充分考虑 了对传统公众电话网的各种业务，包括矾业务和i s d n 附加业务的支持h 】。而且，基丁s i p 协议 的a p l 进行业务开发，可以很容易地利用e - m a i l 等i n t e r n e t 中特有的业务特性，形成新的业务增 长点“。 i e t f 针对s i p 应用的开发人员提供了两类业务开发技术。 一类是针对可信度较高用户的s i p c g i 和s i ps c r v l e t s ，并制定了s i p c g i 和s i ps e r v l e t a p i 规范。这两种技术功能较强。但使用不当会给应用服务器带来不安全盼因素。 另一类是针对可信度较低普通用户的c p l ( c a l l p r o c e s s i n g l a n g u a g e ) 语言，它楚由i e t f 的 i p t e l1 ：作组制定的一种基于x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 的脚本语言，主要用来描述和 控制个人化的i n t e r a c t 电话业务( 包括呼叫策略路由、呼叫筛选、呼叫日志等业务) ，处理能力较 弱，从而能够保证由普通用户编写的c p l 业务逻辑不会对虑用服务器造成破坏。 这些业务开发技术在s i p 应用服务器中的地位及相互关系如图1 1 【3 】所示： 同同同 i - n 、一 l l s ，一、”t 。i ， f 、n ，t 11 嗽| l 、r “二一ll | w 。w m 吲擎 i 一j ：蟾 l i “* f l t “h 田卜2s i p 应用服务嚣 图1 - 1 的应用服务器底层是s i p 协议栈，州来提供协议能力。之上引入了个规划g f 擎，主 要用来处理业务冲突和事什分发。s i ps e r v l e t 引擎提供基于s i ps e r v l e t 业务的运行环境，丽s i p c g i 环境则提供对基予s i pc g i 业务的支持。c p l s e r v l e t 是对c p l 业务脚本解释程序。 11 14p a r i a y 应用服务器 p a r l a y 麻h | 服务器可以提供不同抽象层次的业务开发接口，以便不同能力、不同类型的业务 开发者开发半富多样的业务。例如，可以提供墓r - c o r b a 的p a r l a ya p i 接口、摹丁j a i ns p a 标准的j a v a a p i 接口、基7 - j a v a b e a n s 的接口、基1 - x m l 、c p l 、v o i c c x m l 的接臼等。这些接 口的抽象层次逐渐增高，但接口的能力也逐渐降低，业务开发者可以根据业务的需要年i i 自己的能 力选择合适的开发接口。 4 舶1 3p a r l a y 应用腱务器 图1 - 2 所示的p a r l a y 应用服务器不仅支持软交换设备通过c o r b a 总线送上的业务请求2 “， 还支持通过w e b 浏览器经h t r p 协议送来的业务请求，而且用户还可以通过浏览器进行业务的定 购、客户化管理，w e bs e r v e r 是应用服务器的一个组成部分，业务冲突管理用于在激活业务之前 处理业务冲突。业务逻辑执行环境提供了基于p a r l a y 业务逻辑的运行场所。图中的麻用服务器还 包含业务管理服务器和业务生成环境的功能，前者负责负载控制、负载平衡、故障管理、业务生 命周期管理、业务定购管理、业务客户化管理等l ：作，后者则利用应用服务器提供的多种业务开 发接口，提供图形化t i 具方便业务的开发。 业务管理服务器与应用服务器相配合，主要负责业务的生命周期管理、业务的接入和定购、 业务数据羽i _ j f 户数据的管理等1 2 4 】。业务管理服务器可以与应用服务器配合存在，也可以通过制定 业务管理服务器和应用服务器之间交互的开放接口标准，作为独立的实体存在口”。 业务生成环境以应用服务器提供的各种开放a p i 为基础，具有友好的图形化界面，提供完备 的业务开发环境、仿真测试环境和冲突检澳4 环境。通过将应用框架，构件技术和脚本技术( 如c p l 、 v o i c e x m l 、x t m l 等) 引入到业务生成环境中，可以提高业务开发的抽象层次，简化业务的开 发。 1 1 1 5p a r i a y 应用服务器和s i p 应用服务器的比较 p a r l a y 应用服务器s i p 应用服务器 适用网络混合网络混合网络 可提供业务多种业务多种业务 平台构絮复杂 简单 开发周期较短 很短 运作价值形成完整的商业价值链为业务提供商提供新的商 业运作模式 优势 体系结构明确灵活。可以快速提供业务 表卜3p a r i a y 应用服务器和s i p 应用服务器的比较 通过对两种鹿埘服务器的比较，我们可以发现，p a r l a y 应用服务器可以提供完整的框架体系 提供并种业务“】。但是，其体系结构比较庞人，实现起来比较复杂。相比而言，s i p 戍州服务器 也可以实现p a r l a y 麻用服务器大部分功能，并且由于s i p 协议本身的灵活性，适合下各种异构网 络，可以快速的推出业务。同时，构建s i p 应t ；l 服务器成本更小，适合轻便和较小规模业务的麻 用需要。 1 2s i p 应用服务器的实现技术概述 1 2 1s i pc g c g i 并不是一项新的技术。它晟初的出现是和h t i p 协议一起，使静态网页具有了与浏览者 交互的功能，极大的推动了w e b 技术的发展。c g i 技术提供了一种在w e b 环境下创建新业务的机 制。从w e b 的发展来看，无疑c g i 技术又是非常成功的。s i p 协议在发展的过程中很大程度上借 鉴了h t t p 协议比如消息的格式、消息请求应答的交互方式，用文本格式对消息进行编码等m “。所以c g i 规范的特点也适合s 口协议。因此可以采用c g i 作为s i p 的一种业务创建( s e r v i c e c r e a t i o n ) 的机制。 i e t f 的n e t w o r k _ t 作组提出了s i pc g i 。s i p 与h t t p 在基本语法和请求一响麻模型上非 常类似，但它们之间存在着很多区别。倒如s i p 可以将一个请求分叉( f o r k i n g ) 为多个请求，可 以支持注册等附加功能，这些都是h t i p 所没有的。s i pc g i 主要运行在代理服务器、重定向服 务器、注册服务器上：而h 丁r p c g i 则主要运行在用户代理( h s e r a g e n t ) 上t 2 1 。s i p c g i 允许脚 本执行代理转发、重定向等操作；而h t t p c g i 则不支持。s i p 与h 1 r p 的这些区别导致了s i p c g i 的设计必然也与踟1 p c g l 有所不同，例如s i p c g i 允许脚本执行一些特殊的消息功能，s i p c g i 还引入了一种持续性模型，允许脚本在消息交换时保持控制，而h i f f p c g i 并没有这些功能o “。 1 2 2c p l i e t f 的i p t e l l ：作组在r f c 2 8 2 4 描述了c p l 的框架以及实现的要求，随后在草案定义了 c p l 语言的细节a 用户可以通过c p l 编写脚本文件，并上传到信令服务器( s i g n a l i n g s e r v e r ) 。在 坩户发起或接收呼叫的过程中，信令服务器根据c p l 脚本文件运行的结果动态为用户提供呼叫转 移、遇忙前转等服务。信令服务器是指中继和控制信令信息的设备。在s i p 协议构建的网络中， 指的是代理服务器，重定向服务器，注册服务器。 c p l 是用来控制和描述i p 电话业务的语言。c p l 的设计者并没有将c p l 与某个信令协议紧 密的芙联起来，因此c p l 是与底层的信令协议无关的脚本语青采用s i p 或是h 3 2 3 的i p 电话 系统都可以利用c p l 米开发新业务吼 另外c p l 在设计中还有l - - y l j 的一些特点： 描述业务( s e r v i c e ) 能力强： c p l 脚本通常在信令服务器上运行，有时也会在高级的客户端运行； 由丁c p l 脚本在服务器上运行，为了服务器的安全，对它的表述能力义有所限制，例如 没有提供循环审i 递门的机制： 基丁x m l 语言，语言分析比较简单，订很多现成的i ：具可以使用： 6 1 2 3s i ps e r v i e t s e r v l e t 是h jj a v a 编写的、协议和平台独立的服务器端组件，它采用“请求一响应”模式， 提供了一种基于j a v a 的网络服务器的解决方案，可以动态地扩展支持j a v a 的网络服务器。如同 w e b 业务中的哪s e r v l e t s 是h t r pc g i 的替代品一样对于s i p 业务开发者来说，s i p s e r v l e t s 是比s i p c g i 更好的一个选择。也是一个麻用更广泛和更具潜力的技术方案。 i e t f 组织丁1 9 9 9 年9 月提出了s i p s e r v l e t s 的草案，作为s i p 服务器的j a v a 扩展a p i 。2 0 0 3 年4 月，d y n a m i c s o f t 公司提出了s i p s e r v l e t a p i l0 版。s i ps e r v l e t s a p l l 0 描述了s i ps e r v l e t s 怎 样进行各种u a 及p r o x y 操作，比如初始化和响麻请求。列出客户和服务事务和会话状态机，定 义处瑾每个状态时所允许的各种行为【2 。s i ps e r v l e t s 可以扩展s i p 服务器的功能、控制s i p 消 息的处理，从而实现更为丰富的s i p 业鲰利用s i ps e r v l e t s 扩展s i p 业务的基本模型如图l 4 所示，它与s i p c g i 的模犁非常类似。当呼叫请求到达s i p 服务器后，由服务器将s i p 消息封 装成s i p 对象，发送给s i ps e r v l e t s ，s i ps e r v l e t s 可以读取或更改s i p 头部信息、消息体、 状态行等，通过对s i p 对象的控制，s i ps e r v l e t s 便能够决定如何响应及转发请求。另外，s i p s e r v l e t s 还可以自行发起新的s i p 事务处理。 1 2 3 1s e r v i e t 生命周期 眠1 4s i ps e r v l e t 基本模型 s i ps e r v l e t 与s e r v l e t 的生命周期相同。如图1 5 所示 0 e r v i c e 玎e w c r e a t e d i n i t i a l i z e d d e s t r o y e d 舶1 5s i ps o r v l e t 生命周期 s e r v l e t 容器装入这个s c r v l e t 类，初始化，配簧相关信息。成功地被初始化扁，服务可利用 这个s e r v l e t ，并且容器通过调用表示请求和响麻参数的s e r v i c e ( ) 方法重复调并i 这个服务。当容 器决定消除这个s e r v l e t 实例，它调用d e s 廿c y ( ) 方法，这个s e r v l e t 释放在初始化中分配的资源并成 为垃圾同收。 1 2 3 2 处理s i p 消息 基本的s e r v i c e 接口定义了一个s e r v i c e 方法来处理客户端的请求。s i p s c r v l e t 通过实现s e r v i c e 方法或直接实现d o r e q u e s t 和d o r e s p o n s e 方法米处理s i p 消息”。 s i p 明确的请求的处理方法有 d o l n v i t e ：处理r f c 3 2 6 1 中的i n v i t e 请求 d o a c k ：处理r f c 3 2 6 1 中的a c k 请求 d o o p t i o n s ：处理r f c 3 2 6 1 中的o p t i o n s 请求 d o b y e ：处理r f c 3 2 6 1 中的b y e 请求 d o c a n c e l ：处理r f c 3 2 6 1 中的c a n c e l 请求 d o r e g i s t e r ：处理r f c h 2 , z * 的r e g i s t e r 请求 d o p r a c k ：处理r f c 3 2 6 2 中的请求 d o s u b s c r i b e ：处理r f c 3 2 s s e 的s u b s c r i b e 请求 d o n o t i f y ：处理r f c 3 2 6 5 中的n o t i f y 请求 d o m e s s a g e ：处理r f c 3 4 2 8 中的m e s s a g e 请求 d o l n f o ：处理r f c 2 9 7 6 中的i n f o 请求 s i p 明确的响应处理方法有： d o p r o v i s i o n a l r e s p o n s e ：处理l x x 临时响应 d 。s u c c e s 8 r e 8 p o n s e ；处理2 x x 响戍 d o r e d i r e c t r e s p o n s e ：处理s i p3 x x 响应 d o e r r o r r e 8 p o n 8 e ：处理4 x x ，5 x x ，a n d6 x x 响应 1 2 33d a i na p is j a i n a p i s 【1 5 1 9 0 1 是由j c p ( j a v a c o m m u n i t y p r o c e s s ) 组织推动开发的一套基于j a v a 技术的 a p i ；，主要用于在j a v a i 嘲平台上快速开发下一代电信产晶及业务。j a i n a p i s 包含一系列a p i ；。 其中与s i p 协议有关的a p i ；有3 种：j a i n s i p 、j a i ns i p l i t e 和s i p s e r v l e t s 。s i p s e r v l e t s 在前面已经详细介绍过，这里不再重复。 j a i ns i p a p i ；完全基于i e t f 的s i p 规范( r f c2 5 4 3 ) 制定，它提供了s i p 协议栈副s i p 应 用之问的接口，从而使得s i p 应用能够与封装了s i p 协议栈的对象进行交互。j a i ns i p 的体系 结构如下图所示，s i p 消息被封装在e v e n to b j e c t s 中，并且只在j a i ns i pl i s t e n e r 和j a i ns i p p r o v i d e r 之间传递，j a i ns i pp r o v i d e r 为应用样序提供了获取s i p 协议栈服务的接口，j a i ns i p l i s t e n e r 则用于获取j a i ns i pp r o v i d e r 提供的服务。因此，j a i ns i pa p i ；必须提供l i s t e n e r 和 p r o v i d e r 的接口定义、与s i p 消息对应的消息接口定义，以及l i s t e n e r 和p r o d d e r 之间传递消息 的方式。 j a i ns i pa p i 是直接对s i p 协议栈进行操作的底层s i p ，需要开发者对s i p 协议有较为深刻 的理解，这无疑义加大了s i p 开发的难度因此j a i na p i s 义为开发者提供了一套高层a p i - - j a i n s i pl i t e ，开发人员无需深入了解s i p 的细节就叮以进行s i p 应心的开发。目前j a i ns i pl i t e 的 b 规范止在制定之中。 通过各种基丁s i p 的开发技术的分析，我们采用s i p s e r v l e t 技术作为业务控制模块的实现技 术。 1 2 4 三种实现技术的比较 与s i p c g l 相比，c p l 的优势在丁对业务流程的描述非常清晰明了，给开发人员也带来了很 夫方便，甚至终端用户都可以通过设计c p l 脚本来实现简单的呼叫控制。然而，c p l 这样的设 计思路。使得开发人员要额外考虑其安全性和完整性，否则c p l 脚本将极易对服务器产生破坏 性的冲击。这也导致了c p l 方法在灵活性上比s i p c g i 有所欠缺，因此s i p c g i 适合用于开发较 为复杂的电信业务，而c p l 适合用于开发业务流程清晰的i p 电话应用。 s e r v l e t 技术与c g i 相比，其最大的优势在于性能。冈为s e r v l e t 典型地运行于与服务器相同 的进程空间且只须加载一次。所以它们对于客户的请求响应更快、更有效。与s e r v l e t 相比，c g i 必须为每个请求分别创建一个新的进程来处理，而刨建一个新进程的系统开销会引起较为显著的 性能f 降。同时，由丁大多数的业务都有被驱动的数据库，既然为每一请求要创建一个新的进程， 那么每个请求就要创建一个新的数据库连接，不像s e r v l e t 那样，对于多个请求，c g i 不能共享单 个数据库连接或个连接池。另外，由丁二s i p s e r v l e t s 是基丁j a v a 的扩展a p i ，因此它也有着更 好的可移植性和跨平台特性。 通过各种s i p 应用服务器的开发技术的分析，可以知道采用s i ps e r v l e t s 为核心技术的应用服 务器，与采明s i p c g i 或c p l 技术相比，在性能、安全性、灵活性上都有更大的优势，可以提供 各种丰富的电信业务，实现电信级应用，而且易于与h t t p 、e m a i l 和w e b 应用整合，产生更丰 富的业务和应用，也容易改造成符合j 2 e e1 二业规范的应用服务器。因此，这里主要研究屯信级 采蜊s i ps e r v l e t s 技术的s i p 应蹦服务器的性能及其优化设计。 1 3 应用服务器的部署及性能现状 目前市场上的电信增值业务应用服务器主要有p a r l a y 应用服务器和s i p 应用服务器。他们都 是这儿年才随着软交换和n g n 的研究和部署才逐渐发展起米的，困此大多是在试商用和不断的 发展、完善之中【l 。 由于p a r l a y 的完整框架体系和强大功能，支持的组织和企业较多，业界的主流软交换设备都 会提供p a r l a y 接口，同时国内的没备制造商中兴和东信北邮也推出了各自的p a r l a y 应用服务器。 而s i p 具有灵活和快速推出业务的特点也赢得了业界和i 中小规模应用的青睐。比如北电推出 了名为m u i f i m e d i a c o m m u n i c a t i o ns e r v e r 的s i p 应崩服务器，国内也有凯门推出了一款s i p 戍川 服务器。此外u b i q u i t y 公司推出的基丁j a v a 的s i p 府州服务器代理更是号称以优异的性能获得 r 业界的瞩目。 s i e m e n s 集团一f 的s i c m e n s i n f o r m a t i o na n d c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s 公司于今年5 月9 日正式 向业界推出了o p t i p o i n t1 0 0a d v a n c ei p 屯话，这是一款采川s i p 协议的口电话。这套产品完全 9 中国农业人学顾上学位论文 第1 章引言 符合s i p 的要求，呼叫可以从p s t n 、i n 咖l e t 或者i n t e m e t 发起。此类电话产品，包括电话机、 客户稃序幂i 通信服务器、网芙都可应用丁企业通信系统幕l 电信规模的i p 电话系统。o p t i p o i n tl o o a d v a n c ep h o n e 内置适配器直接连接到i p 网络。系统具有的o p t i g u i d e 界面，允许用户方便地从 电话的2 4 字符l c d 上显示的菜单中选择电话特性。0 p t i p o i m l 0 0 a d v a n c e p h o n e 的s i p 协议栈由 m e d i a 研xt e l e c o m 公司研制。这是一家设计和部署低密度i p 网关和终端适配器的公司。 c o m g a t e s 推出的c m g c s s2 0 0 0 是一种具有多协议能力的软交换产品，它采用了专有的一 套独特处理过程，实时地、自动地交换已有全部标准下的通信数据流。c m g c s s2 0 0 0 对具有不 同版本的h 3 2 3 、s 口、m g - c p 协议的电话网络具互操作性，所以这些协议网络之间可以交换数据 流。 c i s c o 将s i p 功能嵌入了其a s 5 3 0 0 接入服务器、c i t e2 6 0 0 和c i s e o3 6 0 0 系列路由器，这些 嵌入功能负责i p 网络上语音和多媒体呼叫的信令控制，s 1 p 特性则由c i s c oi o sr e l e e1 2 1r 1 1 t 引入以作为v o p 网络软件。c i s c o 的s i p 软件具备s i p 协议的同有优势，在个人移动服务上功能 强人。c i s c o 的s 口特性已经接受了与其他开发商产品的互操作测试，这些特性包括以f 功能：可 配置带内警告、最大s i p 重定向数目设置、可选s p 或者h 3 2 3 、支持s i p 消息的u d p 和t c p 传输、强大的调试功能、支持d n ss r v 记录解折s 伊服务器主机名、可配置s i p 消息计时和重 试。这套s i p 功能使得c i s c o 语音平台可以支持电信级语音质量的编码能力。虽然s 口比h 3 2 3 简单，但是s i p 提供了类似的呼叫控制链力 l u c e n t 实现了一套供第三方开发者采用s p 的可编程软件平台：e l e m e d i as i ps e r v e r ，它是基 丁l u e e n t 软交换功能的新产品，e l e m e d i as e r v e r 支持s i p 全部标准服务和组成元素。e l e m e d i a 是 l u n c e n t 集团卜的一家为服务供应商开发基于标准的、电信级多媒体通信软件平台的公司。 e l e m e d i a 产品都建立在b e l l 实验窒的研究基础之上。除了i l 户认证、重定向和注册服务之外， e l e m e d i as i ps e r v e r 还支持传统的电话服务比如个人移动、定时路由和基= r 被叫人员地理位鹫 的呼叫转移。e l e r n e d i as i ps e r v e r 可以让服务供应商将基本的i p 电话服务集成到w e b 、e m a i l 和 聊犬服务中。e l e r n e d i as i ps e r v 目改进了l u e e n t 的s o w i t c ha p i ，这些a p i 是l u c e n tf u l lc i f c l e 项 目的一部分，而且可以控制e l e m e d i am e d i as e e r 以提供丰富的媒体服务。 h u g i l e s 公司位于印度b 辨l o r e 的开发中心关注l i l t e m e t 领域的产品和