一种基于无状态架构的IMS虚拟化网元跨集群动态容灾方法与流程

本发明涉及通信网络故障恢复，更具体地说，本发明涉及一种基于无状态架构的ims虚拟化网元跨集群动态容灾方法。

背景技术：

1、现有电力ims虚拟化网元在跨集群容灾时，通常通过主备集群方式或同步会话状态来实现故障接管。当运行集群发生故障，需在目标集群重新创建ims网元实例，恢复信令和媒体处理功能，并将业务流量从故障侧引导至新建实例。在此过程中，网元实例的重建完成了应用层状态的加载和信令面的重协商，使得终端与核心网之间的呼叫控制得以重建。

2、然而，电力ims网络承载在电力专网上，传输路径中部署有纵向加密认证装置及访问控制设备，这些设备依据ip地址、端口等网络层信息对媒体流实施安全策略管控。在跨集群迁移时，目标集群内新创建的ims网元实例必然会获得与故障集群不同的ip地址，而现有容灾方法未对安全设备中基于原ip地址建立的放行策略进行适应性处理，造成媒体流报文到达新的网元地址时被安全设备直接丢弃，媒体面无法随信令面同步切换，导致调度语音等实时业务出现中断，电力通信业务所要求的不间断接管无法实现。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于无状态架构的ims虚拟化网元跨集群动态容灾方法以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于无状态架构的ims虚拟化网元跨集群动态容灾方法，包括：

4、s1、在故障集群触发容灾时，从分布式存储读取故障集群内ims网元的会话上下文，会话上下文包含安全策略标识；

5、s2、提取安全策略标识中的策略版本号，将故障集群以外的可用集群确定为候选集群，获取各候选集群所连纵向加密认证装置的生效策略版本和配置影子状态，剔除生效策略版本与策略版本号不一致或配置影子状态不匹配的候选集群，在剩余候选集群中排除处于故障传播路径的集群后，确定目标容灾集群；

6、s3、在目标容灾集群创建无状态ims网元实例，配置信令转发和媒体转发；

7、s4、获取目标容灾集群所连纵向加密认证装置的历史策略冲突日志，基于安全策略标识和历史策略冲突日志，确定冲突概率最低的地址作为无状态ims网元实例的媒体流地址；

8、s5、生成策略放行请求，携带媒体流地址和安全策略标识，向纵向加密认证装置发送；

9、s6、在纵向加密认证装置建立媒体流地址与安全策略标识的绑定后，由无状态ims网元实例接续媒体流地址对应的媒体流。

10、进一步地，在故障集群触发容灾时，从分布式存储读取故障集群内ims网元的会话上下文，包括：

11、获取容灾触发信号及故障集群标识；

12、在分布式存储中查询与故障集群标识对应的会话上下文；

13、从会话上下文中提取安全策略标识，安全策略标识包含加密隧道标识和策略版本号。

14、进一步地，提取安全策略标识中的策略版本号，将故障集群以外的可用集群确定为候选集群，获取各候选集群所连纵向加密认证装置的生效策略版本和配置影子状态，剔除生效策略版本与策略版本号不一致或配置影子状态不匹配的候选集群，在剩余候选集群中排除处于故障传播路径的集群后，确定目标容灾集群，包括：

15、从安全策略标识中解析出策略版本号；

16、将故障集群以外的可用集群确定为候选集群；

17、向各候选集群所连的纵向加密认证装置查询生效策略版本和配置影子状态；

18、比对生效策略版本与策略版本号，并判断配置影子状态是否与生效策略版本匹配，剔除任一项不符合的候选集群；

19、获取故障集群的故障类型和故障源位置，基于承载网拓扑和供电链路的共享关系，判断剩余候选集群是否处于以故障源位置为起点的故障传播路径上，排除处于故障传播路径的集群；

20、在经过故障传播路径排除后的剩余候选集群中，确定目标容灾集群。

21、进一步地，基于承载网拓扑和供电链路的共享关系，判断剩余候选集群是否处于以故障源位置为起点的故障传播路径上，包括：获取故障集群与剩余候选集群之间的承载网拓扑连接关系和供电链路共享关系；以故障源位置为起点，沿承载网拓扑连接关系逐跳标记受故障影响的光纤链路节点，并沿供电链路共享关系标记共享同一供电回路的候选集群；将处于被标记的光纤链路节点或共享同一供电回路的候选集群判定为处于故障传播路径上。

22、进一步地，在目标容灾集群创建无状态ims网元实例，配置信令转发和媒体转发，包括：

23、在目标容灾集群分配计算资源并启动无状态ims网元实例；

24、从会话上下文中获取信令转发配置数据和媒体转发配置数据；

25、向无状态ims网元实例加载信令转发程序和媒体转发程序，并将信令转发配置数据传递至信令转发程序，将媒体转发配置数据传递至媒体转发程序。

26、进一步地，获取目标容灾集群所连纵向加密认证装置的历史策略冲突日志，基于安全策略标识和历史策略冲突日志，确定冲突概率最低的地址作为无状态ims网元实例的媒体流地址，包括：

27、向目标容灾集群所连纵向加密认证装置请求历史策略冲突日志；

28、从安全策略标识中提取策略特征向量，策略特征向量包含安全域标识、业务等级标识和协议五元组；

29、在历史策略冲突日志中，以历史发生冲突的策略特征向量为节点、冲突频次为边权重，构建策略冲突图；

30、识别策略冲突图中与提取的策略特征向量关联的冲突子图；

31、获取目标容灾集群的可用地址池，针对可用地址池中每一候选媒体流地址，计算其在冲突子图中作为冲突节点出现的条件概率；

32、将条件概率最低的候选媒体流地址作为冲突概率最低的地址，确定为无状态ims网元实例的媒体流地址。

33、进一步地，识别策略冲突图中与提取的策略特征向量关联的冲突子图，包括：将提取的策略特征向量与策略冲突图中各节点的策略特征向量进行相似度计算；筛选出相似度超过预设相似度阈值的节点作为关联节点；以关联节点为边界，提取策略冲突图中包含全部关联节点的最小连通子图作为与提取的策略特征向量关联的冲突子图。

34、进一步地，针对可用地址池中每一候选媒体流地址，计算其在冲突子图中作为冲突节点出现的条件概率，包括：统计冲突子图中与候选媒体流地址关联的冲突记录数量；统计冲突子图中全部冲突记录的总数量；将冲突记录数量与总数量之比作为候选媒体流地址在冲突子图中作为冲突节点出现的条件概率。

35、进一步地，生成策略放行请求，携带媒体流地址和安全策略标识，向纵向加密认证装置发送，包括：

36、从安全策略标识中提取加密隧道标识；

37、基于加密隧道标识和媒体流地址，生成用于验证策略放行请求合法性的验证信息；

38、构造策略放行请求，策略放行请求包含媒体流地址、安全策略标识和验证信息；

39、向目标容灾集群所连纵向加密认证装置发送策略放行请求。

40、进一步地，在纵向加密认证装置建立媒体流地址与安全策略标识的绑定后，由无状态ims网元实例接续媒体流地址对应的媒体流，包括：

41、接收目标容灾集群所连纵向加密认证装置返回的策略放行成功确认消息；

42、从策略放行成功确认消息中解析媒体流地址与安全策略标识的绑定建立结果；

43、在绑定建立结果指示绑定已建立后，由无状态ims网元实例通过已配置的媒体转发程序接续媒体流地址对应的媒体流。

44、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

45、1.本方法通过会话上下文中安全策略标识的全流程传递，将故障集群原有的加密隧道信息和策略版本号纳入容灾决策链路，使目标容灾集群的筛选不仅考虑算力资源和网络可达性，还校验候选集群所连纵向加密认证装置的生效策略版本与配置影子状态的一致性，避免将无状态ims网元实例调度到安全策略未同步或即将变更的集群，从源头消除策略放行请求被拒绝的隐患；利用历史策略冲突日志构建策略冲突图，通过相似度计算识别与当前安全策略标识关联的冲突子图，在可用地址池中选取冲突概率最低的地址作为媒体流地址，主动规避与纵向加密认证装置已有策略的潜在冲突，而非被动等待冲突发生后再处理。

46、2.在媒体流地址确定后，本方法以加密隧道标识和媒体流地址生成验证信息并构造策略放行请求，向目标容灾集群所连纵向加密认证装置主动发起策略绑定，使安全设备在媒体流到达前已建立媒体流地址与安全策略标识的放行规则，随后由无状态ims网元实例在绑定建立后接续媒体流，实现信令面与媒体面的同步切换；整个容灾过程无需人工干预，通过安全策略标识串联形成闭环，故障集群的会话状态通过分布式存储完整传递至目标容灾集群，调度语音在跨集群迁移期间不因安全设备拦截而中断，电力通信业务的不间断接管得以保障。