JP7708304B2 - 通信システム、通信装置、及び通信方法 - Google Patents

通信システム、通信装置、及び通信方法

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Description

本開示は、通信システム、通信装置、通信方法、及びプログラムに関する。
特許文献1には、クライアントとサーバの通信において、HTTP(Hypertext Transfer Protocol)を経由してREST(Representational State Transfer)形式の通信(以下、「REST通信」と称する)を行う構成が開示されている。
特表2016-534607号公報
RESTとは、XML(Extensible Markup Language)やHTTPを使った軽量で単純なWebインターフェイスとして使用される設計思想を指す。REST通信の特徴として、サーバ、及びクライアントとサーバを中継する通信装置は、クライアントのセッション情報や処理結果を保持せず、入力の内容によって一意に出力が定まる方式であることが挙げられる。これにより、サーバは以前のセッション情報を保持及び反映する必要がなくなるため、サーバ及び通信装置のシステムを単純化することができる。
また、クライアントからのリクエストは、処理に必要な情報を全て含むため、それまで通信に使用していたサーバと異なるサーバにおいてもリクエストを同様に処理することが可能である。したがって、クライアントの情報をサーバ間で同期する必要がないことから、サーバの増設も容易となる。
クライアントとサーバとの間の通信を中継する通信装置は、クライアントからのリクエストをサーバに送信するタイミングで、通信装置とサーバとの間にHTTPセッションを確立する。その後、サーバからのレスポンスをクライアントに送信し、サーバとのHTTPセッションを切断し、これらの動作を繰り返し行う。
通信装置は、クライアントからのリクエスト毎にHTTPセッションを確立及び切断を行っている。このことから、HTTPセッションの確立及び切断のためのパケットを多く使用することになり、通信装置とサーバとの間のネットワーク帯域を圧迫している。
上記を鑑み、本開示は、ネットワーク帯域の使用量を低減できる通信システムを提供することを目的とする。
本開示に係る通信システムは、サーバと、前記サーバとの間に確立したHTTPセッションを利用したREST通信を行う通信装置とを備え、前記通信装置は、クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて開始した前記REST通信が終了した後に、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションを維持した状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信するものである。
本開示に係る通信装置は、サーバとの間に確立したHTTPセッションを利用したREST通信を行う通信部と、クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて開始した前記REST通信が終了した後に、前記通信部を介して前記サーバへキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションを維持するセッション制御部とを備え、前記通信部は、前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信するものである。
本開示に係る通信方法は、クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて、サーバとの間に確立したHTTPセッションを利用したREST通信を開始し、前記REST通信が終了した後に、前記HTTPセッションを維持するために、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信するものである。
本開示に係るプログラムは、クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて、サーバとの間に確立したHTTPセッションを利用したREST通信を開始し、前記REST通信が終了した後に、前記HTTPセッションを維持するために、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信することをコンピュータに実行させるものである。
本開示により、ネットワーク帯域の使用量を低減できる通信システムを提供することができる。
実施の形態1に係る通信システムにおいて、本開示の通信方法を適用しない時の一様態について説明する図である。 実施の形態1に係る通信システムにおいて、本開示の通信方法を適用する時の一様態について説明する図である。 実施の形態1に係る通信システムの処理を説明するシーケンス図である。 実施の形態1に係る通信システムの通信方法を説明するフローチャートである。 実施の形態2に係る通信システムにおいて、サーバの障害発生及び復旧後におけるサーバ間の負荷について説明する図である。 実施の形態2に係る通信システムにおいて、サーバの障害発生及び復旧後におけるサーバ間の負荷の平滑化について説明する図である。 実施の形態1及び2に係る通信装置の構成図である。
<実施の形態1>
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。図1は、本開示の通信方法を適用しない時の通信システムの一様態を示している。
本実施の形態に係る通信システムは、通信装置101と3つのサーバ102、103、104を備え、通信装置101は、各サーバとの間に2つずつ計6つのHTTPセッションを確立するように構成されている。ただし、サーバ及びHTTPセッションの数はこれに限定されない。
図1の一段目に示される通信装置101は、クライアントから送信されたREST通信の起呼信号を受信して起動する。起動した通信装置101は、サーバ102、103、104それぞれとの間にHTTPセッションを確立する(図1の二段目参照)。
HTTPセッション確立後、通信装置101は、起呼信号に基づくリクエスト(以下、「RESTリクエスト」と称する)をサーバ102、103、104に送信する。RESTリクエストを受信したサーバ102、103、104は、RESTリクエストに基づくレスポンス(以下、「RESTレスポンス」と称する)を通信装置101に送信する(図1の三段目参照)。
RESTレスポンスを受信した通信装置101は、サーバ102、103、104とのHTTPセッションを切断し(図1の四段目参照)、クライアントにREST通信の起呼信号に対する応答信号を送信する(図1の五段目参照)。
通信装置とサーバとの間でHTTPセッションを確立するには、SYN/SYNACK/ACKの3つの信号のやり取りを要し、HTTPセッションを切断するには、FINACK/ACK/FINACK/ACKの4つの信号のやり取りを要する。即ち、通信装置及びサーバ間でHTTPセッションの確立及び切断は、1回あたり7パケットを要する。
クライアントからの要求が増えるにつれて、通信装置が受信する起呼信号の数も増えるため、HTTPセッションの確立及び切断に要する処理時間やパケット数も起呼信号の数だけ増加する。したがって、情報のやり取り以外の動作によって、通信装置とサーバ間のネットワーク帯域が圧迫されることになる。
次に、本開示に係る通信システム及び通信方法を適用する時の通信システムの一様態を、図2、図3、及び図4を用いて説明する。
図2の一段目に示される通信装置101は、クライアントからREST通信の起呼信号を受信する前に起動しており、サーバ102、103、104それぞれとの間にHTTPセッションを予め確立する。その後、通信装置101は、クライアントから送信された起呼信号を受信する。
通信装置101は、REST通信を開始するために、RESTリクエストをサーバ102、103、104に送信する。サーバ102、103、104は、RESTレスポンスを通信装置101に送信する(図2の二段目参照)。通信装置101と、サーバ102、103、104との間のREST通信は、通信装置101がRESTレスポンスを受信することによって終了する。
その後、RESTレスポンスを受信した通信装置101は、サーバ102、103、104との間のHTTPセッションを維持したまま、クライアントにREST通信の起呼信号に対する応答信号を送信する(図2の三段目参照)。
HTTPセッションの維持は、通信装置101からサーバ102、103、104にキープアライブ信号を送信することで行われる。
本開示に係る通信システムの処理について、図3のシーケンス図を用いて説明する。なお、簡素化のために、図3では3つのサーバ102、103、104のうちサーバ102のみを記載している。サーバ103及びサーバ104の動作は、サーバ102と同様である。
通信装置101は、起動後(S101)、HTTPセッションの確立を要求するSYN信号をサーバ102に送信する(S102)。SYN信号を受信したサーバ102は、HTTPセッションの確立を許可するSYNACK信号を通信装置101に送信する(S103)。SYNACK信号を受信した通信装置101は、HTTPセッションの確立を開始するACK信号をサーバ102に送信し、サーバ102との間にHTTPセッションを確立する(S104)。通信装置101は、HTTPセッションの数だけこれらのステップを繰り返し行う。
HTTPセッションを確立した通信装置101は、クライアント装置105からの起呼信号を受信し(S105)、RESTリクエストをサーバ102に送信する(S106)。RESTリクエストを受信したサーバ102は、RESTレスポンスを通信装置101に送信する(S107)。
RESTレスポンスを受信した通信装置101は、サーバ102にキープアライブ信号を送信し、キープアライブ信号を受信したサーバ102は、通信装置101にキープアライブ信号に対する応答信号を送信して、HTTPセッションを維持する(S108)。その後、通信装置101は、クライアント装置105に起呼信号に対する応答信号を送信する(S109)。
通信装置101は、サーバ102との間のHTTPセッションを維持したまま、クライアント装置105から次の起呼信号を受信し(S110)、サーバ102と次のRESTリクエスト及びRESTレスポンスの送受信を行う(S111及びS112)。
その後、所定の分だけREST通信を行った通信装置101は、サーバ102へのキープアライブ信号の送信を行わず、クライアント装置105に起呼信号に対する応答信号を送信する(S113)。
次に、本開示に係る通信システムの通信方法について、図4のフローチャートを用いて説明する。
通信装置101は、クライアント装置105から受信した起呼信号に基づいて、サーバ102との間に確立したHTTPセッションを利用したREST通信を開始する(S201)。REST通信が終了した後、通信装置101とサーバ102との間のHTTPセッションを維持するため、通信装置101は、サーバ102にキープアライブ信号を送信する(S202)。当該HTTPセッションが維持された状態において、通信装置101は、クライアント装置105に起呼信号に対する応答信号を送信する(S203)。
このようにして、通信装置101とサーバ102との間にHTTPセッションを維持することで、起呼信号の受信毎にHTTPセッションを確立及び切断をするステップを省くことができる。
したがって、クライアントからの要求が増え、通信装置が受信する起呼信号の数も増えても、HTTPセッションの確立及び切断に要する処理時間やパケット数を省くことができる。これにより、通信装置とサーバ間のネットワーク帯域の圧迫を解消することが可能となる。
ここで、本開示に係る通信システム及び通信方法によって得られる効果として、REST通信においてHTTPセッションの確立及び切断に要する処理時間及びパケット数を計算する。
通信装置が1秒間に起呼信号の処理できる数(tps:Transaction Per Second)を940、通信装置が起動時に確立するHTTPセッションの数を100として、HTTPセッションを1時間(3600秒)維持する場合を想定する。また、HTTPセッションの確立及び切断は1回あたり7パケットを使用するため、ここでは7パケットを処理する時間を2msとする。
本開示の通信方法を適用しない時、1時間あたりの処理時間は940(tps)×2(ms)×3600(s)=6,768,000(ms)であり、1時間あたりのパケット数は940(tps)×7(パケット)×3600(s)=23,688,000(パケット)である。
一方、本開示の通信方法を適用すると、起動時に100個のHTTPセッションを確立した後は、HTTPセッションを維持するため、以降のHTTPセッションの確立及び切断の処理は不要となる。したがって、1時間あたりの処理時間は100(セッション)×2(ms)=200(ms)であり、1時間あたりのパケットは100(セッション)×7(パケット)=700(パケット)である。
このように、本開示に係る通信方法を適用することで、HTTPセッションの確立及び切断に要する処理時間及びパケット数を削減することが可能となる。したがって、ネットワーク帯域の使用量を低減できる通信システムを提供することができる。
<実施の形態2>
本実施の形態では、実施の形態1に係る通信システムにおいて、サーバに障害が発生した場合の処理について説明する。
通信システムにおいて処理性能を保障するためには、HTTPセッションの数を維持することが重要である。したがって、サーバに障害が発生した場合、通信装置は、障害が発生したサーバとの間に確立していたHTTPセッションを、それ以外のサーバに振り分けることが望ましい。
図5は、実施の形態1に係る通信システムにおいて、サーバに障害が発生した時の一様態を示している。本実施の形態に係る通信システムは、実施の形態1と同様に、通信装置101と3つのサーバ102、103、104を備え、通信装置101は、各サーバと2つずつ計6つのHTTPセッションを確立するように構成されている。ただし、サーバ及びHTTPセッションの数はこれに限定されない。
図5の一段目に示されるサーバ102に障害が発生した場合、通信装置101は、HTTPセッションの数を維持するために、サーバ102との間に確立していた2つのHTTPセッションを、サーバ103及びサーバ104との間に確立する。したがって、通信装置101は、サーバ103及びサーバ104との間に3つずつHTTPセッションを確立している。
実施の形態1に係る通信方法は、HTTPセッションを維持することでHTTPセッションの確立及び切断に要する処理時間やパケット数を削減している。しかし、サーバ102の復旧後も通信装置101がサーバ102とHTTPセッションを確立することがないため、サーバ103及びサーバ104へ負荷が偏ったままとなる(図5の二段目参照)。したがって、サーバ102が復旧するに伴い、通信装置101が、サーバ102との間に再びHTTPセッションを確立する契機を新たに設ける必要がある。
本実施の形態に係る通信システム及び通信方法は、サーバの復旧後におけるHTTPセッションの負荷の平滑化を速やかに行うことを可能にするものである。
本実施の形態に係る通信システム及び通信方法について、図6を用いて説明する。図6の一段目に示されるサーバ102に障害が発生した場合、通信装置101は、サーバ102との間に確立していた2つのHTTPセッションを、サーバ103及びサーバ104との間に確立する。したがって、通信装置101は、サーバ103及びサーバ104との間に3つずつHTTPセッションを確立している。
ここで、通信装置101は、サーバ103及びサーバ104との間に確立された6つのHTTPセッションから1つを選択し、キープアライブ信号の送信対象から除外し、選択したHTTPセッションを切断する(図6の二段目参照)。その後、通信装置101は、切断したHTTPセッションを再び確立する。これらの一連のステップは、サーバ102が復旧していない場合において周期的に繰り返し行われる。
通信装置101が、再びHTTPセッションを確立する際にサーバ102が復旧していない場合、サーバ103もしくはサーバ104との間にHTTPセッションを確立する。通信装置101が、再びHTTPセッションを確立する際にサーバ102が復旧している場合、サーバ102との間にHTTPセッションを確立する。
このようにして、復旧したサーバ102との間にHTTPセッションを確立する契機を設けることで、サーバ102の復旧後におけるHTTPセッションの負荷の平滑化を速やかに行うことができる(図6の三段目参照)。
次に、実施の形態1及び2に係る通信システムにおける、通信装置の内部について説明する。図7は、本実施の形態に係る通信装置の構成図である。通信装置101は、通信部106と、セッション制御部107とを備える。通信部106は、サーバ102との間にHTTPセッションを確立し、クライアント装置105とREST通信を行う。セッション制御部107は、クライアント装置105から受信した起呼信号に基づいて開始したREST通信が終了した後に、通信部106を介してサーバ102にキープアライブ信号を送信し、HTTPセッションを維持する。
通信装置101をこのような構成にすることにより、本開示に係る通信方法を効率よく実行することが可能となる。
上述の例において、プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された1又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群(又はソフトウェアコード)を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory(RAM)、read-only memory(ROM)、フラッシュメモリ、solid-state drive(SSD)又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc(DVD)、Blu-ray(登録商標)ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。
なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示はそれぞれの実施形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
サーバと、
前記サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を行う通信装置と、を備え、
前記通信装置は、
クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて開始した前記REST通信が終了した後に、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションを維持した状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信する、通信システム。
(付記2)
前記サーバは、
前記通信装置から受信したRESTリクエスト信号に対してRESTレスポンス信号を前記通信装置へ送信し、
前記通信装置は、
前記RESTレスポンス信号を受信した際に前記サーバへ前記キープアライブ信号を送信する、付記1に記載の通信システム。
(付記3)
前記通信装置は、
起動時に前記サーバとの間に前記HTTPセッションを確立する、付記1又は2に記載の通信システム。
(付記4)
前記通信装置は、
複数の前記サーバとの間に前記HTTPセッションを確立し、複数の前記サーバに含まれる第1のサーバに障害が発生した場合、複数の前記サーバに含まれる前記第1のサーバ以外のサーバと、前記第1のサーバとの間に確立していた前記HTTPセッションを確立する、付記1から3のいずれか1項に記載の通信システム。
(付記5)
前記通信装置は、
複数の前記サーバに含まれる前記第1のサーバ以外のサーバの負荷が均等に近づくように前記第1のサーバとの間に確立していた前記HTTPセッションを振り分ける、付記4に記載の通信システム。
(付記6)
前記通信装置は、
前記第1のサーバに障害が発生した場合、複数の前記サーバに含まれる第2のサーバを選択し、前記第2のサーバとのREST通信が終了した後に、キープアライブ信号を送信する対象から前記第2のサーバを除外し、前記第2のサーバとの間に確立しているHTTPセッションを切断する、付記4に記載の通信システム。
(付記7)
前記通信装置は、
前記第1のサーバが障害から復旧していない場合、複数の前記サーバのうち前記第1のサーバ以外のサーバとの間に、切断された前記第2のサーバとの間のHTTPセッションを確立し、前記第1のサーバが障害から復旧した場合、前記第1のサーバとの間に、切断された前記第2のサーバとの間のHTTPセッションを確立する、付記6に記載の通信システム。
(付記8)
サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を行う通信部と、
クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて開始した前記REST通信が終了した後に、前記通信部を介して前記サーバにキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションを維持するセッション制御部と、を備え、
前記通信部は、
前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信する、通信装置。
(付記9)
前記通信部は、
前記クライアント装置から受信した起呼信号に基づいてRESTリクエスト信号を前記サーバへ送信し、前記RESTリクエスト信号に対する応答としてRESTレスポンス信号を前記サーバから受信した際に前記サーバへ前記キープアライブ信号を送信する、付記8に記載の通信装置。
(付記10)
クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて、サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を開始し、
前記REST通信が終了した後に、前記HTTPセッションを維持するために、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、
前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信する、通信方法。
(付記11)
クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて、サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を開始し、
前記REST通信が終了した後に、前記HTTPセッションを維持するために、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、
前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信する、ことをコンピュータに実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
101 通信装置
102 サーバ
103 サーバ
104 サーバ
105 クライアント装置
106 通信部
107 セッション制御部

Claims (9)

  1. サーバと、
    前記サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を行う通信装置と、を備え、
    前記通信装置は、
    クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて開始した前記REST通信が終了した後に、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションを維持した状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信し、
    複数の前記サーバとの間に前記HTTPセッションを確立し、複数の前記サーバに含まれる第1のサーバに障害が発生した場合、複数の前記サーバに含まれる前記第1のサーバ以外のサーバと、前記第1のサーバとの間に確立していた前記HTTPセッションを確立する、
    通信システム。
  2. 前記サーバは、
    前記通信装置から受信したRESTリクエスト信号に対してRESTレスポンス信号を前記通信装置へ送信し、
    前記通信装置は、
    前記RESTレスポンス信号を受信した際に前記サーバへ前記キープアライブ信号を送信する、
    請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記通信装置は、
    起動時に前記サーバとの間に前記HTTPセッションを確立する、
    請求項1又は2に記載の通信システム。
  4. 前記通信装置は、
    複数の前記サーバに含まれる前記第1のサーバ以外のサーバの負荷が均等に近づくように前記第1のサーバとの間に確立していた前記HTTPセッションを振り分ける、
    請求項に記載の通信システム。
  5. 前記通信装置は、
    前記第1のサーバに障害が発生した場合、複数の前記サーバに含まれる第2のサーバを選択し、前記第2のサーバとのREST通信が終了した後に、前記キープアライブ信号を送信する対象から前記第2のサーバを除外し、前記第2のサーバとの間に確立しているHTTPセッションを切断する、
    請求項に記載の通信システム。
  6. 前記通信装置は、
    前記第1のサーバが障害から復旧していない場合、複数の前記サーバのうち前記第1のサーバ以外のサーバとの間に、切断された前記第2のサーバとの間のHTTPセッションを確立し、前記第1のサーバが障害から復旧した場合、前記第1のサーバとの間に、切断された前記第2のサーバとの間のHTTPセッションを確立する、
    請求項に記載の通信システム。
  7. サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を行う通信部と、
    クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて開始した前記REST通信が終了した後に、前記通信部を介して前記サーバにキープアライブ信号を送信し、前記HTTPセッションを維持するセッション制御部と、を備え、
    前記通信部は、
    前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信し、
    複数の前記サーバとの間に前記HTTPセッションを確立し、複数の前記サーバに含まれる第1のサーバに障害が発生した場合、複数の前記サーバに含まれる前記第1のサーバ以外のサーバと、前記第1のサーバとの間に確立していた前記HTTPセッションを確立する、
    通信装置。
  8. 前記通信部は、
    前記起呼信号に基づいてRESTリクエスト信号を前記サーバへ送信し、前記RESTリクエスト信号に対する応答としてRESTレスポンス信号を前記サーバから受信した際に前記サーバへ前記キープアライブ信号を送信する、
    請求項に記載の通信装置。
  9. クライアント装置から受信した起呼信号に基づいて、サーバとの間に確立したHTTP(Hypertext Transfer Protocol)セッションを利用したREST(Representational State Transfer)通信を開始し、
    前記REST通信が終了した後に、前記HTTPセッションを維持するために、前記サーバへキープアライブ信号を送信し、
    前記HTTPセッションが維持された状態において前記クライアント装置へ前記起呼信号に対する応答信号を送信し、
    複数の前記サーバとの間に前記HTTPセッションを確立し、複数の前記サーバに含まれる第1のサーバに障害が発生した場合、複数の前記サーバに含まれる前記第1のサーバ以外のサーバと、前記第1のサーバとの間に確立していた前記HTTPセッションを確立する、
    通信方法。
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