1 秒あたりの DHCP 操作

DHCP サーバのパフォーマンスのこの側面には多くの要因が関係しているため、DHCP サーバが DHCP クライアントに提供できる 1 秒あたりの操作に関する具体的な推奨事項を提示することは困難です。

シスコがラボで DHCP サーバのパフォーマンスを測定したところ、1 秒あたりの操作は 20,000 回をはるかに超えています。ただし、これは最大のパフォーマンス（フェールオーバーなし、ロギングなし、リース履歴なし、拡張なし、LDAP なし）のために特別に設定された DHCP サーバでした。DHCP サーバで設定するほとんどすべての機能は、ある程度のパフォーマンスの低下を生じさせます。多くの場合は、以前のパフォーマンスよりも 10% 程度減少します。たとえば、LDAP ルックアップやプライム ケーブル プロビジョニング（PCP）製品での実行などの一部の機能は、パフォーマンスに大きく影響する可能性があります。 LDAP ルックアップまたは DPE との PCP インタラクションには、着信 DHCP 要求を処理する前に、別のサーバとのインターロックとそれに伴うラウンドトリップ遅延を必要とするためです。フェールオーバーには少なくとも 10% のコストがかかります。基本的なロギングには、パフォーマンスの 10％ 以上のコストがかかることもあります。拡張には、単に拡張機能を呼び出すための一定のオーバーヘッドに加えて、予測不能なコストがかかります。拡張に費やされる時間も、すべての DHCP 要求の処理にかかる時間に同期して加算されます。

これらすべての結果として、特定のソフトウェア構成で特定のハードウェア構成を実行している場合に、特定の負荷に対して DHCP サーバが提供できる 1 秒あたりの操作を合理的に予測する方法がなくなります。

また、DHCP クライアントからの DHCP RENEW 要求を処理するための一定の要件（「安定状態」）によって、DHCP サーバにかかる 1 秒あたりの操作の負荷は、数千から数万までの DHCP クライアントが短時間で DHCP サーバからサービスを取得しようとする、大規模な「アバランシェ」負荷を処理するための要件によって影がうすくなることがよくあります。これらのイベントは、DHCP クライアント間での停電またはネットワーク要素のリセットによって生成され、何千もの DHCP クライアントが IP アドレスの再検出や再送信要求を行うように誘導します。DHCP サーバは、これらの負荷を処理できる必要があります。通常は、安定状態の RENEWAL トラフィックによって生成される負荷を軽減します。

異常な状況で DHCP サーバに提供されるアバランシェ負荷を処理するためのヘッドルームを確保するためにも、シスコは DHCP サーバの安定状態の負荷を 1 秒あたり数百の操作に制限することを推奨します。高性能のハードウェアと優れた監視体制を備え、1 秒あたり数百の操作、場合によっては一定の負荷でそれ以上の操作を実行するお客様もいます。これらは、各サーバのアクティブリースの数を制限することで、アバランシェ負荷のサイズが大きくなりすぎないように注意していることもあり、正常に実行されています。

DHCP サーバには、サーバの負荷を軽減し、特にアバランシェ状態の場合に、可能な限り迅速に要求に対応できるようにするいくつかの機能があります。

• リース延長の延期

  デフォルトでは、クライアントが予想される更新時期よりも前にクライアントが「更新」した場合、サーバはクライアントへのリースの延長を保留します。これは、多数のクライアントがディスク書き込み（およびフェールオーバー更新）の必要性を回避するため、通常、それがトリガーされた停止が短かった（リース時間の 1/2 未満）場合に、アバランシェで役立ちます。

• 過負荷時のロギングの削減

  デフォルトでは、使用中の要求バッファが設定されたバッファの 67% を超えると、サーバはロギングを削減します。ロギングは高コストになる可能性があるため、非常にビジーな場合にサーバが追加のキャパシティを処理できるようにします。この機能は無効にできます。サーバが負荷を軽減できる唯一の方法であり、クライアントが要求を再送信するため、アバランシェ状態でサーバが要求をドロップすることが予期されることに注意してください。安定している状態でサーバが頻繁に要求をドロップする場合は、負荷を処理できないことを示していると考えられます。

• おしゃべりクライアントフィルタ

  すべてのサービス プロバイダー ネットワークで、この提供された拡張機能を使用することを強く推奨します。この拡張機能は、クライアントのアクティビティを監視し、「おしゃべり」と見なされるクライアントをブロックします。一旦ブロックされたクライアントが沈静化すると、ブロックが解除されます。多くのサービス プロバイダー ネットワークでは、おしゃべりクライアントフィルタによってサーバへの要求を約 50% 削減できます。ただし、おしゃべりクライアントフィルタは慎重に調整する必要があり、トラフィックパターンが変更されていないことを確認するために定期的に調整を見直す必要があります。詳細については、『Cisco Prime Network Registrar 11.1 DHCP ユーザーガイド』の「Preventing Chatty Clients by Using an Extension」の項を参照してください。

• 識別レートリミッタ

  識別レートリミッタは、すべての RENEW 要求を受け入れながら、DISCOVER 要求と SOLICIT 要求のレートを制限することで、サービスネットワークの停止後のダウンタイムを短縮します。基本的な概念は、リースを提供されたクライアントがそのリースの取得を完了できることを保証することです。詳細については、『Cisco Prime Network Registrar 11.1 DHCP ユーザーガイド』の「Setting Advanced DHCP Server Attributes」の項を参照してください。

サーバで必要なリースの数

負荷が 1 秒あたりの安定状態の操作だけである場合は、上記の表を見て、1 週間のリース時間で、1,200 万または 2,400 万のリースで問題が発生しないことを想像できます。ただし、他にも次のような要因があります。

• アバランシェ負荷：サーバのリースの合計数に応じて増減する場合があります。

• リロード時間：サーバは、リロードされるたびにインメモリキャッシュを更新する必要があります。リロード時間は、サーバ内のアクティブリースの数に比例します。

• サービス中断の影響：最初に数百万のリースがある場合は、DHCP クライアントと何らかの顧客との間に関係がある可能性があります。DHCP フェールオーバーペア全体のサービスが数時間停止すると、ビジネスに許容できないリスクが生じる可能性があるため、通常は DHCP サーバに多数のリースが存在しないようにする必要があります。DHCP フェールオーバーはほとんどすべてのサービスの中断を防ぎ、シングルポイント障害がない可能性がありますが、同時に 2 つの障害が発生することもあります。DHCP フェールオーバーペアの両方のサーバでしばらくの間、障害が発生する可能性があります。万が一、これが発生した場合は、1 台のサーバに 200 万台の DHCP クライアントが存在するか、1 台のサーバに 1,000 万台の DHCP クライアントが存在するかの違いが非常に重要になる可能性があります。適度な DHCP リース時間では、フェールオーバーペアがサービスを停止する時間ごとにリースが使用不可になるのは、DHCP クライアントのごくわずかな割合です。

推奨事項

単一の DHCP サーバ（またはサーバフェールオーバーペア）のアクティブリースの合計数を 600 万に制限することを強く推奨します。さらに、アバランシェやその他の例外的な状態を処理するのに十分な帯域幅を確保するために、安定状態における 1 秒あたりの操作の要件を 1 秒あたり 500 操作に制限することを強く推奨します。

ある時点を超えて、スケールアップではなくスケールアウトします。

1 つの DHCP サーバまたはフェールオーバーペアに膨大な数のリースをロードする代わりに、リース数を適度な数（たとえば、300 万から 500 万）に抑えることを検討してください。シスコのリソース制限により、警告レベルは 600 万リースに設定されており、将来の増加に対応するために、サーバあたり 400 万リース以上のように設定することをお勧めします。複数のフェールオーバーペアを管理することは、1 つのフェールオーバーペアを管理するよりも手間がかかりますが、300 万リースから 400 万リースが適度にロードされたサーバの管理が容易なことは、長期的な利益をもたらします。サーバペア全体に数時間障害が発生するという万が一の事態には、当然ながらビジネスに影響を及ぼします。

要求遅延

DHCP サーバの設計は、多数の要求に迅速に応答するように最適化されており、各要求の遅延が最小になるように最適化されているわけではないことに注意してください。これは、いくつかの同時要求によるサーバのパフォーマンスが実際の処理能力を示していない可能性があるため、スケールのテストを複雑にすることがよくあります。