1、筆者在前面的講座中也提到過，兩個(gè)開源平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)基本上是完全一致的，但是可能在解釋上可能有所不同。今天，我們分別對(duì)各自的架構(gòu)做一個(gè)說明。這里，我們首先介紹Kamailio 技術(shù)架構(gòu)。根據(jù)以下圖例我們可以看到，Kamailio的核心的架構(gòu)包括九大部分。它們分別是：

　　2、OpenSIPS 核心模塊介紹和kamailio模塊基本上是一樣架構(gòu)。只是模塊的命名稍微有差異。

　　筆者會(huì)根據(jù)Kamailio的命名來進(jìn)一步介紹各個(gè)模塊的具體功能。

　　3、因?yàn)閮蓚�(gè)軟交換的架構(gòu)基本一致，所以我們這里我們重點(diǎn)介紹一下Kamailio的九大模塊的基本功能：

　　Locking manager 制鎖管理。通過API支持互斥管理和內(nèi)存范圍管理。因?yàn)橛袝r(shí)系統(tǒng)同時(shí)使用一個(gè)變量時(shí)，我們需要更新一個(gè)變量時(shí)，如果不先鎖定此變量，就不可能對(duì)其進(jìn)行同步更新，因?yàn)榭赡芡瑫r(shí)有其他進(jìn)程正在使用此變量。此管理器的目的就是通過先鎖定變量，更新此變量后，然后再其變量進(jìn)行解鎖操作。例如：

　　Transport layer 傳輸層管理。此模塊支持IPv4和IPv6，支持的傳輸方式包括UDP，TCP，TLS和SCTP。傳輸方式完全取決于用戶的配置文件設(shè)置，軟交換本身可以同時(shí)支持UDP和TCP傳輸。SCTP協(xié)議設(shè)計(jì)目的是專門針對(duì)SIP技術(shù)架構(gòu)的，但是目前使用的場(chǎng)景比較少，所以也沒有大規(guī)模商用。

　　Configuration File Interpreter 配置文件解析器。從字面意思我們就可以知道，此接口負(fù)責(zé)處理對(duì)軟交換配置文件的解析。軟交換配置文件是一個(gè)文本配置文件，它主要包括三個(gè)部分的配置：全局變量設(shè)置自定義變量和預(yù)處理的文件，模塊名稱和參數(shù)設(shè)置和路由管理設(shè)置負(fù)責(zé)SIP路由管理。在軟交換啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)加載經(jīng)過優(yōu)化的配置文件存儲(chǔ)在內(nèi)存中，以便在runtime時(shí)使用。解析器會(huì)編譯正則表達(dá)式，檢測(cè)靜態(tài)變量，檢測(cè)條件語句判斷，重構(gòu)路由和子路由路徑結(jié)構(gòu)，在runtime環(huán)境中添加各種函數(shù)的變量值。

　　Variabels Framework 接口對(duì)變量進(jìn)行處理。軟交換本身支持了很多種變量，而且因?yàn)橐郧绊?xiàng)目的繼承和兼容性的問題，導(dǎo)致現(xiàn)在的支持兩種變量：pseudo-variables（來自于OpenSER/Kamailio，使用$開始變量標(biāo)注） 和selects（來自于SER，使用@開始變量標(biāo)注）。關(guān)于具體每個(gè)變量的學(xué)習(xí)，大家可以查閱兩個(gè)軟交換的官方文檔。

　　DNS Reslover 負(fù)責(zé)軟交換的DNS查詢處理。目前軟交換支持的DNS類型包括：A（IPv4），AAAA（IPv6），CNAME別名查詢，SRV查詢（服務(wù)器主機(jī)和端口），NAPTR（傳輸方式，服務(wù)地址和端口），TXT（服務(wù)器獲取的任意數(shù)據(jù)內(nèi)容）。軟交換的DNS模塊可以支持基于DNS SRV結(jié)果的均衡負(fù)載處理和基于DNS記錄的黑名單管理。

　　Control Interface 接口負(fù)責(zé)提供兩種對(duì)軟交換進(jìn)行控制的接口命令，這兩個(gè)接口包括RPC接口（SER開發(fā)），MI管理接口（Openser/Kamailio開發(fā)而來）。兩種接口都提供同樣的功能-對(duì)軟交換通過人工命令進(jìn)行互動(dòng)管理，例如獲取內(nèi)存內(nèi)容，后臺(tái)加載數(shù)據(jù)，在運(yùn)行時(shí)修改一些這些命令，發(fā)送SIP消息等功能。

　　Modules Interface 此核心模塊負(fù)責(zé)加載系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)需要的相關(guān)模塊和其模塊的傳遞參數(shù)，并且導(dǎo)入負(fù)責(zé)導(dǎo)入以導(dǎo)出的函數(shù)參數(shù)等數(shù)值。此模塊是軟交換非常重要的核心模塊，所有的軟交換認(rèn)證模塊，數(shù)據(jù)庫對(duì)接模塊，其他定位服務(wù)，路由等都需要相應(yīng)的模塊提前加載才能執(zhí)行。這個(gè)模塊接口對(duì)于一個(gè)非常龐大的模塊數(shù)量，用戶可以到官方網(wǎng)站查閱對(duì)應(yīng)的模塊使用說明。

　　4、前面我們提到過，Kamailio是一個(gè)多進(jìn)程的軟交換平臺(tái)，進(jìn)程數(shù)量是一個(gè)變量，數(shù)量的多少取決于配置文件的設(shè)置。對(duì)于每個(gè)Kamailio的實(shí)例來說，每個(gè)進(jìn)程都有其特別的功能角色。它們包括以下多種進(jìn)程維護(hù)功能：

　　主進(jìn)程維護(hù)功能：進(jìn)程啟動(dòng)，監(jiān)控解析文件配置，設(shè)置創(chuàng)建環(huán)境變量，創(chuàng)建SIP worker 進(jìn)程和定時(shí)器。

　　TCP 維護(hù)進(jìn)程：管理TCP worker 和連接的過程。

　　SIP TCP 接收方：處理通過TCP收到的數(shù)據(jù)過程。

　　SIP UDP 接收方：處理通過UDP端口的數(shù)據(jù)。

　　SIP SCTP 接收方：處理通過SCTP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

　　Control Interface Receiver：負(fù)責(zé)處理MI/RPC 命令的數(shù)據(jù)交互，它們可能是FIFO，TCP/UDP/UNIXSOCK或者XML，RPC 接收方數(shù)據(jù)。

　　定時(shí)器進(jìn)程：此進(jìn)程處理正在運(yùn)行的周期性的任務(wù)，可能是core 模塊或其他模塊調(diào)用的。定時(shí)器進(jìn)程可能是Core 定時(shí)器（main timers和slow times）和自定義的定時(shí)器包括NAT ping 定時(shí)器（發(fā)送保持NAT 存活數(shù)據(jù)包）和rtimer定時(shí)器，在定時(shí)器內(nèi)執(zhí)行執(zhí)行一個(gè)配置文件的路由設(shè)置。

　　Modue specific wokers：此進(jìn)程是通過啟動(dòng)各種模塊執(zhí)行具體的任務(wù)，例如異步處理等。

　　5、這里我們特別討論一下關(guān)于子進(jìn)程對(duì)系統(tǒng)性能的影響（children和tcp_children）。通過以上的介紹，我們知道軟交換配置中的參數(shù)配置可以影響到子進(jìn)程（默認(rèn)設(shè)置會(huì)產(chǎn)生8個(gè)進(jìn)程-默認(rèn)children=4，兩個(gè)UDP socket）數(shù)量的實(shí)現(xiàn)，這些進(jìn)程數(shù)量的多少會(huì)直接影響系統(tǒng)的執(zhí)行性能。這些參數(shù)決定著SIP worker的進(jìn)程數(shù)量。因此我們必須注意，所有進(jìn)程都是在啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，啟動(dòng)以后，在運(yùn)行環(huán)境中，不能再次創(chuàng)建進(jìn)程或者結(jié)束結(jié)束進(jìn)程。

　　可能有讀者問，進(jìn)程數(shù)量到底多少是合適的？不幸的是，沒有一個(gè)完整的公式可以計(jì)算出一個(gè)運(yùn)行環(huán)境中究竟需要多少進(jìn)程，這都完全取決于配置文件的復(fù)雜程度和腳本邏輯的復(fù)雜程度。當(dāng)然，創(chuàng)建的進(jìn)程越多，則需要更多的并行處理機(jī)制來處理數(shù)據(jù)流量。但是，如果創(chuàng)建了太多的進(jìn)程則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。很多的進(jìn)程處理的切換需要系統(tǒng)時(shí)間，內(nèi)部同步和制鎖都需要時(shí)間處理。因此，讀者需要在系統(tǒng)進(jìn)程數(shù)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性上做一個(gè)平衡。

　　在配置文件的路由邏輯腳本中，很多的邏輯運(yùn)算是依賴于CPU IO操作和計(jì)算能力。例如，基本上無IO操作的DNS，數(shù)據(jù)庫簡(jiǎn)單操作和HTTP等。相對(duì)比較消耗IO操作的大量頻繁的數(shù)據(jù)庫查詢命令，DNS 查詢等。如果沒有涉及太多的IO操作的進(jìn)程，系統(tǒng)的默認(rèn)進(jìn)程設(shè)置基本上可以滿足這些要求；如果是大量的IO操作的進(jìn)程，需要用戶創(chuàng)建更多的進(jìn)程來保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。如果涉及到太多的寫入操作或者數(shù)據(jù)庫連接等邏輯，用戶也要考慮數(shù)據(jù)庫的連接問題。

　　用戶可以通過每個(gè)SIP消息對(duì)IO操作的平均數(shù)和IO操作的平均時(shí)間來大致估算所需進(jìn)程數(shù)量。大部分的軟交換用戶可能沒有注意到children參數(shù)具體的細(xì)節(jié)，其實(shí)，這些參數(shù)的設(shè)置一開始就已經(jīng)限定了系統(tǒng)的性能，有一些開發(fā)人員僅是一味地強(qiáng)調(diào)CPU性能和內(nèi)存大小。讀者可以查看cfg中的全局變量參數(shù)fork，children和tcp_children來進(jìn)行配置。另外，如果系統(tǒng)確實(shí)確認(rèn)不需要某些傳輸協(xié)議的話，可以通過配置文件來關(guān)閉這些傳輸協(xié)議。但是，一定要注意，UDP是不能關(guān)閉的，它總是處于開啟狀態(tài)。

　　硬件服務(wù)器的CPU，網(wǎng)卡都是直接影響CPU性能的重要指標(biāo)，另外硬件中斷（CPU，網(wǎng)卡，硬盤，語音卡）的優(yōu)先級(jí)同樣影響服務(wù)器的性能。優(yōu)先級(jí)高的中斷可以優(yōu)先運(yùn)行執(zhí)行某些進(jìn)程，優(yōu)先級(jí)低的中斷則可能稍后執(zhí)行。如果把網(wǎng)卡的優(yōu)先級(jí)設(shè)置的比較低，則可能直接影響軟交換對(duì)SIP數(shù)據(jù)的處理和鎖切換時(shí)間。用戶可能需要一些系統(tǒng)工具來嘗試調(diào)整所需要的優(yōu)先級(jí)（irqblance）。

　　Italo Dacosta和他的團(tuán)隊(duì)的軟交換（OpenSER）性能研究中也明確了關(guān)于數(shù)據(jù)庫和進(jìn)程數(shù)量影響軟交換性能的測(cè)試數(shù)據(jù)。讀者可以根據(jù)參考鏈接做進(jìn)一步的研究。

　　6、在本章節(jié)的討論中，筆者和大家分享了Kamailio九大核心接口的主要功能和各自負(fù)責(zé)的任務(wù)處理，另外，也介紹了系統(tǒng)創(chuàng)建的主要進(jìn)程和各個(gè)進(jìn)程對(duì)特定任務(wù)的處理。為了幫助讀者能夠掌握軟交換穩(wěn)定性的配置問題，筆者也重點(diǎn)介紹了進(jìn)程數(shù)量的設(shè)置，CPU（核數(shù)量）或IO操作的影響和硬件服務(wù)器的CPU，網(wǎng)卡以及相應(yīng)中斷的優(yōu)先級(jí)問題。最后，筆者和大家分享了國外一位研究人員對(duì)OpenSER的性能測(cè)試數(shù)據(jù)，讀者可以根據(jù)這些測(cè)試環(huán)境來進(jìn)一步掌握本章節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容。

　　http://blog.csrpswitch.com/tuning-kamailio-for-high-throughput-and-performance/

　　Italo Dacosta， Improving Authentication Performance of Distributed SIP Proxies

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