TUXEDO在自動(dòng)語音應(yīng)答系統(tǒng)中的使用
姜曉亮
2002/11/08
隨著企業(yè)經(jīng)營觀念、服務(wù)意識的不斷提高，自動(dòng)語音應(yīng)答（IVR，Interactive Voice Response）系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，如電信企業(yè)提供的170話費(fèi)查詢系統(tǒng)、1861手機(jī)話費(fèi)查詢系統(tǒng)、手機(jī)充值卡系統(tǒng)、各大銀行提供的儲蓄業(yè)務(wù)查詢系統(tǒng)乃至航空公司提供的航班查詢系統(tǒng)等，都是使用IVR系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。由于不需要人工介入、同時(shí)具有全天候服務(wù)的特點(diǎn)，有理由相信IVR還會(huì)在各個(gè)行業(yè)得到更廣泛的應(yīng)用。
IVR系統(tǒng)與中間件
通過IVR實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)都是用戶實(shí)時(shí)參與的，具有一定的實(shí)時(shí)性，每筆事務(wù)的信息量較小，所以，都屬于典型的聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）業(yè)務(wù)。隨著IVR單臺集成度的不斷提高，使語音呼叫的密度大大增加，形成了對IVR后臺業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的大量并發(fā)訪問，對后臺數(shù)據(jù)庫壓力也大大增加。
現(xiàn)在處理大量并發(fā)OLTP訪問的通用方式是利用中間件技術(shù)，以減少后臺數(shù)據(jù)庫的負(fù)擔(dān)，降低頻繁的數(shù)據(jù)庫連接與斷開帶來的系統(tǒng)開銷，縮短事務(wù)處理的時(shí)間，提高數(shù)據(jù)訪問的效率，同時(shí)，利用交易中間件，還可以保證交易處理的完整性，避免可能引起的數(shù)據(jù)不一致。但在IVR系統(tǒng)中使用中間件和中間件的傳統(tǒng)使用方式有所不同。傳統(tǒng)上中間件的使用是單客戶端——單訪問，而在IVR中有可能是單客戶端——多并發(fā)訪問，這種不同給整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)帶來了挑戰(zhàn)，只有采用特定的手段，才能使兩者緊密結(jié)合在一起，形成一個(gè)高性能的IVR系統(tǒng)。
當(dāng)前流行的優(yōu)秀中間件有BEA TUXEDO，IBM TXSeries，TONG LINK/EASY等產(chǎn)品，本文僅對BEA TUXEDO在IVR中的使用進(jìn)行闡述。
IVR系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式
下面是當(dāng)前流行的IVR實(shí)現(xiàn)方式(以單機(jī)900線的IVR為例):
1. 單線程實(shí)現(xiàn)
此方式利用了有限狀態(tài)機(jī)的原理，利用一個(gè)線程不斷地依次監(jiān)控話路的狀態(tài)，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，并完成其狀態(tài)的遷移。要使一次輪詢的時(shí)間足夠小，程序中執(zhí)行的單個(gè)操作以及狀態(tài)的遷移，都必須只占用極短的時(shí)間，也就是說，程序中只能使用非阻塞（異步）的操作方式。
2. N線程實(shí)現(xiàn)
該實(shí)現(xiàn)方式和單線程方式的原理是一樣的，只是基于系統(tǒng)穩(wěn)定和處理能力方面的考慮，利用三個(gè)（或N個(gè)）線程分擔(dān)處理呼叫，這樣每個(gè)線程分擔(dān)300（900/N）線語音呼叫。同樣，程序中只能使用非阻塞（異步）的操作方式。
3. 多線程實(shí)現(xiàn)
呼叫處理上的多線程方式和前面介紹的單/N線程方式的實(shí)現(xiàn)原理有著本質(zhì)的區(qū)別，每當(dāng)有呼叫時(shí)，系統(tǒng)就產(chǎn)生一個(gè)線程，用來監(jiān)控、跟蹤用戶操作的全過程，當(dāng)呼叫結(jié)束后，此線程也結(jié)束。由于線程間互不影響，線程內(nèi)部可以采用阻塞（同步）的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。
TUXEDO編程接口
TUXEDO服務(wù)器端為了保證與多個(gè)客戶端的通信，為每個(gè)客戶端建立一塊獨(dú)立的連接資源，稱為上下文（Context）；而客戶端本身也分配了專用的資源，用來存儲發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)。在新版的TUXEDO中，每個(gè)Context分別對應(yīng)一個(gè)User License。
需要特別注意的是，TUXEDO對每個(gè)應(yīng)用連接的訪問請求進(jìn)行了限制，具體來說，就是在一個(gè)Context上，未完成的訪問請求數(shù)目不能超過50個(gè)，如果到達(dá)了50個(gè)，后續(xù)的請求就會(huì)返回“Elimit”的錯(cuò)誤，直到請求隊(duì)列長度小于50為止。
1.單線程與多線程模式
在TUXEDO中，涉及單線程還是多線程的關(guān)鍵API是tpinit，主要作用是使Server端分配相應(yīng)的資源，并建立連接。涉及到的API定義如下：tpinit()，tpgetctxt()，tpsetctxt()。
(1)單線程/進(jìn)程
在單線程/進(jìn)程模式下，通過調(diào)用tpinit，使Server端為每個(gè)Client端建立一個(gè)獨(dú)立的Context。如圖1所示，每個(gè)客戶端都利用一個(gè)單獨(dú)的連接與服務(wù)器進(jìn)行通信，獨(dú)享一個(gè)請求隊(duì)列。
在單線程/進(jìn)程的模式下，TUXEDO API的使用不需要任何專門設(shè)置：
tpinit( (TPINIT *)NULL) //建立連接
(2)多線程
在多線程模式下，調(diào)用tpinit就Server端為每個(gè)線程建立一個(gè)獨(dú)立的Context。如圖2所示，每個(gè)線程利用一個(gè)單獨(dú)的連接與服務(wù)器進(jìn)行通信，獨(dú)享一個(gè)請求隊(duì)列。
在多線程的模式下，TUXEDO API的使用按以下步驟進(jìn)行:
Ⅰ.在父進(jìn)程中分配tpinit參數(shù)空間：
tpinitbuf = tpalloc(TPINIT, NULL, TPINITNEED(0));
Ⅱ.在父進(jìn)程中設(shè)置多線程（多上下文）標(biāo)記：
tpinitbuf->flags = TPMULTICONTEXTS;
Ⅲ.在線程中建立與Server連接，分配獨(dú)立Context資源: tpinit(tpinitbuf);
Ⅳ.在線程中保存Context資源句柄：tpgetctxt(&ctxt, 0);
Ⅴ.在線程中設(shè)置此線程使用的Context資源：tpsetctxt(ctxt, 0);
Ⅵ.線程中繼續(xù)其他API使用，使用方式不受影響。
注：TUXEDO7.1（含）以后的版本，才支持此多線程模式。
(3)偽多線程
所謂偽多線程模式，是指整個(gè)應(yīng)用利用了多線程機(jī)制，在每個(gè)線程中也調(diào)用tpinit建立了與TUXEDO Server端的應(yīng)用連接，但是，實(shí)際上Server端并沒有為每個(gè)線程建立一個(gè)獨(dú)立的Context，而是所有線程共享一個(gè)Context資源。如圖3所示，所有線程都利用一個(gè)共享的連接與服務(wù)器進(jìn)行通信，共享一個(gè)請求隊(duì)列。
2.同步/異步調(diào)用模式
TUXEDO的請求/響應(yīng)方式有同步和異步兩種。同步方式中，請求方要一直等待到有響應(yīng)后，再執(zhí)行其他操作，也稱為阻塞方式; 異步方式中，請求方發(fā)送出請求后，立即得到一個(gè)響應(yīng)句柄，繼續(xù)執(zhí)行其他操作，在合適的時(shí)候，再利用響應(yīng)句柄，得到此請求的響應(yīng)結(jié)果，也稱為非阻塞方式。
涉及到API定義如下： tpcall()，tpacall()，tpgetreply()。其中，tpcall是同步調(diào)用方式，tpacall是發(fā)起異步請求，tpgetreply是得到異步請求的結(jié)果。
需要注意的是，只有將tpacall和tpgetreply的參數(shù)flags設(shè)置為TPNOBLOCK，才能實(shí)現(xiàn)真正的非阻塞方式，否則，僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)送請求和取結(jié)果的異步分離，不能保證請求和取結(jié)果兩個(gè)動(dòng)作本身的非阻塞化。
前面我們提到，TUXEDO對每個(gè)Context上未完成的訪問請求數(shù)目進(jìn)行了限制，不能超過50個(gè)，這個(gè)限制對于同步/異步方式同樣有效，即未完成的tpcall的數(shù)目，或者已經(jīng)tpacall成功，但是未用tpgetreply成功取回結(jié)果的數(shù)目，都不能超過50個(gè)。
IVR與TUXEDO的結(jié)合
1. IVR單線程實(shí)現(xiàn)
在單進(jìn)程/線程IVR中，由于只有一個(gè)進(jìn)程/線程，所以，利用TUXEDO的單線程/進(jìn)程方式即可，考慮到數(shù)據(jù)訪問的速度不可能一直穩(wěn)定在毫秒級，所以，必須利用TUXEDO真正的異步調(diào)用模式，保證整個(gè)IVR系統(tǒng)輪詢和狀態(tài)遷移的時(shí)效性。
這里要注意900線的IVR存在一個(gè)Context只能對應(yīng)50個(gè)未完請求的限制。但900線IVR中，超過50個(gè)并發(fā)TUXEDO請求的可能性是存在的，而且在系統(tǒng)繁忙階段，一旦系統(tǒng)性能稍有下降，后臺數(shù)據(jù)庫操作時(shí)間超過3～5秒，在這段時(shí)間內(nèi)，累積的tpacall請求超過50個(gè)的可能性非常大。
因此，對應(yīng)一個(gè)大規(guī)模的IVR系統(tǒng)，如果利用單線程來實(shí)現(xiàn)，在其中又結(jié)合了TUXEDO， 由于不能突破50個(gè)的限制，很難提供高效、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)方案。
2. IVR N線程實(shí)現(xiàn)
在N線程 IVR中，可以利用TUXEDO的單線程和多線程方式，甚至可以利用偽多線程方式，同樣，必須利用TUXEDO真正的異步調(diào)用模式。
如果利用TUXEDO單線程或者偽多線程方式，數(shù)字對比仍然是“900∶50”，和單線程IVR一樣的問題還會(huì)出現(xiàn)。如果我們利用TUXEDO多線程方式，數(shù)字對比就是“900∶N*50”，這樣，就可以解決單線程IVR中遇到的不能突破50個(gè)請求的限制問題。因此，對應(yīng)一個(gè)大規(guī)模的IVR系統(tǒng)，如果利用N線程實(shí)現(xiàn)，在其中結(jié)合使用TUXEDO多線程方式，由于將限制擴(kuò)大到了N*50，所以，系統(tǒng)繁忙階段，也能夠保證提供出高效、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)方案。
3. IVR多線程實(shí)現(xiàn)
在多線程IVR中，同樣可以利用TUXEDO的單線程、多線程、偽多線程方式，根據(jù)我們對多線程IVR的分析，各線程相對獨(dú)立，互不影響，利用TUXEDO的同步調(diào)用模式就可以了。
如果利用TUXEDO單線程或者偽多線程方式，我們?nèi)匀粫?huì)遇到“請求”限制問題。如果利用TUXEDO多線程方式，則可以解決“請求”限制問題，但是，各線程頻繁地TPINIT、TPTERM會(huì)占用系統(tǒng)資源，而且多線程生成的多Context，并發(fā)占用了大量的license，如果license數(shù)量是60，那么這時(shí)遇到的問題將是license限制，購買大量的license也就意味著投資的增加，否則，系統(tǒng)繁忙階段，就不能提供穩(wěn)定的服務(wù)。
通過分析，我們發(fā)現(xiàn)，每線IVR對應(yīng)一個(gè)線程，占用一個(gè)Context，獨(dú)享50個(gè)請求的限制，非常浪費(fèi)，可以考慮多個(gè)線程共享一個(gè)Context。
我們可以這樣實(shí)現(xiàn): 在父進(jìn)程中通過9次tpinit可得到9個(gè)Context訪問句柄，將900線IVR分成9組，每組100線，每100線共享一個(gè)Context,在這100線各自對應(yīng)的線程中，先調(diào)用tpsetctxt，指定此線程利用的Context,這樣就形成“100∶50”的比例關(guān)系，完全可以保證系統(tǒng)在繁忙階段提供高效的服務(wù)。IVR多線程實(shí)現(xiàn)方式如下圖所示：
在多線程的模式下，TUXEDO API的使用需要專門步驟：
（1） 在父進(jìn)程中分配tpinit參數(shù)空間：
tpinitbuf = tpalloc(TPINIT, NULL, TPINITNEED(0));
（2） 在父進(jìn)程中設(shè)置多線程（多上下文）標(biāo)記：
tpinitbuf->flags = TPMULTICONTEXTS;
（3） 在父進(jìn)程中建立與Server連接，分配獨(dú)立Context資源：tpinit(tpinitbuf);
（4） 在父進(jìn)程中保存Context資源句柄：
tpgetctxt(&ctxt1, 0);
（5） 重復(fù)N次步驟（3）和（4）。
（6） 在某組IVR線程中都設(shè)置線程使用的共享Context資源：tpsetctxt(ctxtN, 0);
（7） 線程中繼續(xù)其他API使用，使用方式不受影響。
結(jié)論
由于IVR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的不同，TUXEDO中間件使用方式的不同，系統(tǒng)規(guī)模的不同，為我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了眾多組合的可能，同時(shí)，也只有了解這些不同的實(shí)現(xiàn)方式，才能在眾多組合中選擇出有效方案。
通過以上介紹，我們知道，從功能上說，大容量IVR系統(tǒng)與TUXEDO等中間件進(jìn)行結(jié)合是一種趨勢。從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，我們也可以相信，IVR與TUXEDO一定可以提供一種有效的實(shí)現(xiàn)方式組合，架構(gòu)出高效、穩(wěn)定、投資節(jié)省的IVR系統(tǒng)。
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