Diseo, Implementacin y rendimiento de un equilibrador de carga para Clusters SIP Server (202!."#S$%#&'Este artculo presenta varios algoritmos de equilibrio de carga nuevos para la distribucin de Protocolo deIniciacin de Sesin (SIP) peticiones a un clster de servidores SIP. Nuestra equilibrador de carga mejora tantoelrendimientoel tiempo de respuesta !rente a un solo nodo" mientras que la e#posicin de una nicainter!a$ para clientes e#ternos. Se presenta el dise%o" implementacinevaluacin de nuestro sistema queutili$aunconjuntodem&quinas#'(deIntel queejecutan)inu#. *omparamosnuestrosalgoritmosparavarios en!oques conocidospresentar resultados de escalabilidad de +asta ,- nodos.Nuestra mejoralgoritmo" .ransaccin)east/.rabajo/I$quierda(.)0))" alcan$asurendimientomediantelaintegracindevarias caractersticas1 el conocimiento delprotocolo SIP" las estimaciones din&micas de carga delservidorbac2/end" las transacciones distintivos de llamadas" reconocimiento de la variabilidad en la duracin de lallamada"la e#plotacin las di!erencias en los costos de procesamiento para los di!erentes transaccionesSIP. 3ediante la combinacin de estas caractersticas" nuestro algoritmo proporciona balanceo de carga degrano 4no que los en!oques est&ndar" lo que resulta en mejoras de rendimiento de +asta el 567mejoras detiempo de respuesta de +asta dos rdenes de magnitud. Se presenta un an&lisis detallado de la ocupacinpara mostrar cmo nuestros algoritmos reducen signi4cativamente el tiempo de respuesta.#(IS)#&)# sysem'El Protocolo de Iniciacin de Sesin (SIP) es un protocolo de se%ali$acin de propsito general usado paracontrolar varios tipos de sesiones de comunicacin. SIP es un protocolo de creciente importancia" con usos en8o$sobreIP(8oIP)" mensajerainstant&nea" IP.8" con!erenciasdevo$videocon!erencia. Proveedoresinal&mbricos est&n estandari$ando en SIP como la base para el est&ndar Sistema 3ultimedia IP (I3S) para elProecto de 9sociacin de .ercera :eneracin (;:PP). )os proveedores de 8oIP de otros !abricantes utili$anSIP (por ejemplo" 8onage" :i$mo)" al igual que las o!ertas de vo$ digitales de empresas legado detelecomunicaciones e#istentes (empresas de telecomunicaciones) (por ejemplo" 9. < ." 8eri$on)" as comosus competidores de cable (por ejemplo" *omcast" .ime/0arner) .v =n mecanismo !recuente para escalar un servicio es utili$ar alguna !orma de un despac+ador de equilibriode carga que distribue las solicitudes a trav>s de un grupo de servidores.v *asi toda la investigacin en este espacio +a sido en el conte#to de cualquiera de la 0eb (por ejemplo"?..P) o servicio de arc+ivos (por ejemplo" N@S).DIS*D+*)&*,# D#- SIS)#%* #(IS)#&)#'Su equilibrador de carga es el contenido desconocen porque no e#amina el contenido de una solicitudSIS)#%* P".P$#S).'v SIP es un protocolo basado en transacciones dise%ado para establecerderribar las sesiones de medios decomunicacin" a que se re4ere con !recuencia como llamadas.v )a naturale$a sesin orientada de SIP tiene implicaciones importantes para el equilibrio de carga.v )as transacciones correspondientes a la misma llamada se deben dirigir al mismo servidorA de lo contrario"el servidor no reconocer& la llamada.Peticin de asignacin/Session conscientes (S9B9) es el proceso dondeunsistemaasignalas peticiones alos servidores detal maneraquelas sesiones seandebidamentereconocidos por ese servidor"las solicitudes posteriores correspondientes a ese mismo perodo de sesionesse asignan al mismo servidor.Presentamos nuevos algoritmos que superan a los a e#istentes. Nuestro trabajo es relevante no slo paraSIP" sino tambi>n para otros sistemas en los que es ventajoso para el equilibrador de carga para mantenersesiones en las que las solicitudes correspondientes a la misma sesin se envan por el equilibrador de cargacon el mismo servidor.En este trabajo se +ace las siguientes contribuciones.Seintroducelanovela*CSDalgoritmosdebalanceodecarga" .CSD.)0)" descritoanteriormente" ponerlasenpr&cticaenunequilibrador decargadetrabajopara losclsteresdeservidores SIP.Nuestraequilibrador de carga se implementa en el so!tEare en el espacio de usuario mediante la ampliacin de larepresentacin FpenSEB SIP.Evaluamos nuestros algoritmos en t>rminos de rendimiento" tiempo de respuestaescalabilidad"compar&ndolosconvariosest&ndar GoH/t+e/s+el!G laspolticasdedistribucincomoround/robino+as+est&tica basada en el SIP *all/II. Nuestro pruebas de evaluacin escalabilidad de +asta ,- nodos.Se demuestra que dos de nuestros nuevos algoritmos" .)0).CSD" escala mejor" o!recen rendimientosm&s altos"muestran los tiempos de respuesta in!eriores a cualquiera de los otros en!oques queprobamos. )as di!erencias en los tiempos de respuesta son particularmente signi4cativos.Para cargas de trabajo de bajo a moderado" .)0).CSD proporcionan tiempos de respuesta para IN8I.9Btransacciones que son un orden de magnitud menor que la de cualquiera de los otros en!oques.Jajo grandescargas" la mejora aumenta a dos rdenes de magnitud.*davantages D#- SIS)#%* P".P$#S).'v relativamente menos sobrecargav equilibrio de carga se puede mejorar mediante la combinacin de S9B9Estos resultados muestran que nuestra equilibrador de carga se puede ampliar con e4cacia el rendimientodel servidor SIPo!recer tiempos de respuesta signi4cativamente m&s bajos sin convertirse en un cuello debotella. )as reducciones de tiempo de respuesta dram&ticos que logremos con .)0).CSD sugieren queestosalgoritmosdebenadaptarseparaotrasaplicaciones" sobretodocuandoel tiempoderespuestaescrucial.%/D$-.SK Protocolo de Iniciacin de SesinK -os agentes de usuarioK )ransaccin0menos0)raba1o0I2quierdaK #quilibrador de carga%/D$-.S D#SC"IPCI/&'Protocolo de Iniciacin de SesinSIP es un protocolo de se%ali$acin dise%ado para establecer" modi4carterminar sesiones multimedia entredos om&s partes. 8ariostipos desesiones sepuedenutili$ar" incluendovo$" te#to" video" quesetransporta a trav>s de un protocolo de datos de plano separado. SIP no asignagestionar el anc+o de bandade la red al igual que un protocolo de reserva de recursos de red. 3ensajes SIP atraviesan la red superpuestaSIP" derrotado por apoderados" para encontrar los posibles destinos. =na ve$ que se encuentran los puntos4nales" la comunicacin se reali$a tpicamente directamente de un modo peer/to/peer. Este trabajo se centraen la ampliacin del servidor" en lugar de la representacin. SIP puede !uncionar durante muc+os protocoloscomo =IP" .*P" .)S" S*.P" IPv6.-os agentes de usuario=n SIP identi4ca de !orma e#clusiva un usuario SIP. Esta capa de direccionamiento indirecto permite !uncionestales como la independencia ubicacin/movilidad. =suarios SIP emplean puntos 4nales conocidos comoagentesdeusuario. Estasentidadesiniciar recibir sesiones. Ellospuedenser +ardEareoso!tEare. )osagentes de usuario se descomponen an m&s en los *lientes de agente de usuario (=9*)servidores deagente de usuario (=9S)" dependiendo de si actan como un cliente en una transaccin (=9*) o un servidor(=9S). )a maora Lujos de llamadas para los mensajes SIP por lo tanto muestran cmo el=9*=9S secomportan de esa situacin. SIP utili$a transacciones de solicitud M respuesta ?..P similares. =na transaccinconsisteenunasolicitudparallevar acabounm>todoenparticular al menosunarespuestaaesasolicitud. )a transaccin slo se completa cuando se recibe una respuesta 4nal" no una respuesta provisional.)ransaccin0menos0)raba1o0I2quierda)atransaccinbasadaenel menor/.rabajo/I$quierda(.)0)) direccionesalgoritmodeequilibriodecargaproblemaasignandodi!erentespesosadi!erentestransaccionesen!uncindesuscostosrelativos. )oscontadores son mantenidos por el equilibrador de carga que indica el nmero ponderado de las transaccionesasignadas a cada servidor. )as nuevas llamadas se asignan al servidor con el contador m&s bajo. .)0) estimacarga del servidor basado en el nmero ponderado de las transacciones de un servidor est& manejando..)0)puede adaptarse a cargas de trabajo con otros tipos de transacciones mediante el uso de di!erentes pesosbasadosenlosgastosgeneralesdelostiposdetransaccin. 9dem&s" loscostosrelativosutili$adospara.)0) podran ser adaptativamente variar para mejorar el rendimiento.#quilibrador de cargaElreceptor recibe solicitudes que luego son anali$adas por elanali$ador. Elmdulo de reconocimiento desesin determina si la solicitud corresponde a una sesin a e#istente mediante la consulta del estado desesin. Si es as" la solicitud se reenva al servidor para que la sesin se +a asignado anteriormente.Si no" elmdulo Seleccin de servidor asigna la nueva sesin a un servidor utili$ando el algoritmo .)0).Para variosde los algoritmos de balanceo de carga" este trabajo puede basarse en estimaciones de carga mantenidospara cada uno de los servidores. El remitente solicita delanteros Estimates servidoresactuali$aciones decargaelestado de sesin" segn sea necesario. Elreceptor tambi>n recibe respuestas enviadas por losservidores. El cliente para recibir la respuesta se identi4ca por el mdulo de reconocimiento de la sesin queobtiene esta in!ormacin mediante la consulta del estado de sesin. El remitente enva la respuesta al cliente las actuali$aciones de carga Estimacionesel estado de sesin" segn sea necesario. )as actuali$acionesde los mdulos de disparo de estado de sesinEstimaciones de carga despu>s de una sesin +a caducado."#3$ISI).S D# 4*"D5*"#' Sistema1 Pentium I8 5.6 :?$. Iisco duro1 6- :J. @lopp Irive1 ,.66 3b. 3onitor1 ,N 8:9 *olor. Batn1 )ogitec+. B931 N,5 3b."#3$ISI).S D#- S.6)5*"#' Sistema operativo1 / 0indoEs OP. *odi4cacin Idioma1 C989