使用CPS vDRA进行主动式静态和动态速率限制

简介

本文档介绍DRA中的速率限制选项，DRA是路由Diameter消息和管理网络流量的电信组件。

先决条件

要求

Cisco 建议您了解以下主题：

• 思科策略套件(CPS)Diameter路由代理(vDRA)
• Diameter路由代理基础知识和规范

使用的组件

本文档中的信息基于Cisco Policy Suite DRA。

本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。

背景信息

DRA是电信网络中的一个组件，特别是在基于Diameter协议的网络环境中。DRA可在不同的网络元素（例如策略服务器、计费系统和其他支持Diameter的设备）之间有效路由Diameter消息。速率限制是一种网络流量管理技术，用于控制进出网络元素的流量量。它有助于确保网络资源不被耗尽，保持服务质量，并防止网络被误用或滥用。

问题

网络中的每个组件都可以根据其额定容量处理流量负载，但实时出现生成的流量大于系统可处理流量的情况。其中包括：

• 用户行为 — 在短时间内生成大量数据的活动，如流传输事件或软件更新。通常从网关(Gw)发送到DRA。
• 网络拥塞 — 在网络使用率较高时，拥塞可能会增加，导致排队的数据在容量可用时以突发形式发送。
• 网络弹性机制 — 在中断或维护期间重新路由流量，导致临时高峰。这可能会影响没有任何网络问题的匹配站点中的流量。
• 网络元素行为 — 如果出现过载和拥塞，您可能会开始看到一个或多个网络元素没有响应/超时，从而导致重新连接导致系统进一步过载。
• 网关刷新 — 由于策略更改、拓扑更改或任何维护或故障排除活动，网关可以刷新现有会话。在这些情况下，会话会被清除，并且您可以接收一组Gx信用控制请求(CCR)-T请求。

解决方案

DRA可以在多个Diameter服务器之间分配负载，以确保有效处理请求并避免单个服务器过载。如果服务器发生故障，DRA可以将消息重定向到备用服务器，从而确保网络服务的高可用性和可靠性。

对DRA进行速率限制，不仅可保护DRA，还可通过确保受控的报文流保护其他实体。速率限制的主要优势包括：

• 服务连续性 — 通过确保关键网络组件不会超载并防止停机，保持连续的服务可用性。
• 可扩展性 — 允许网络处理各种负载，而不会降低性能。
• 符合服务级别协议(SLA) — 通过保持一致的性能和可靠性级别确保网络满足其SLA。

负载均衡器的静态速率限制

这是一种直接转发方法，根据DRA/数据包网关(pGW)和其他网络元素的额定容量设置固定阈值，不会根据网络条件或系统资源而更改。通过限制传入请求的速率，您可以对DRA处理的流量量产生可预测的结果。

静态速率限制的配置取决于应用该限制的用例。

入口速率限制

场景:从pGW突发

配置特定于pGW且易受这些流量突发影响的阈值。该值必须基于在这些突发事件期间可看到的常规流量/峰值流量数得出。

可以针对每种消息类型定义阈值编号，以确保仅限制突发流量，例如，必须限制来自GW的Gx CCR-I和Gx CCR-T请求，但转发Gx CCR-U流量或Gy流量。

在这种情况下，您可以在入口端进行调节，即DRA在收到消息后立即对其进行调节，因为此处的目的是基于接收请求的网元拒绝消息，并避免处理比DRA可处理的请求数更多的请求。

限制行为可以是拒绝带有特定错误代码和错误消息的消息，也可以丢弃该消息。

通过配置自定义参考数据(CRD)表“对等体速率限制配置文件”和“消息速率限制配置文件”，可以在CPS vDRA中启用此行为。在这些CRD表中，您需要配置以下值：

这里是一个示例，其中为pGW2配置了1000条消息的总速率限制，并配置了200 Gx CCR-I和200 Gx CCR-T的速率限制。超过此速率的所有请求都会被3002拒绝，并出现一则错误消息，指示速率限制已被违反。

出口速率限制

场景:接收请求的网络元素的保护

考虑一个Gx事务示例，其中从pGW接收请求并将其转发到策略和计费规则功能(PCRF)。 如果PCRF可以处理的数据量存在限制，则即使DRA可以处理传入流量，也可以使用DRA在DRA限制消息，而不是将请求转发到PCRF并使其过载。

此处您需要在出口端进行调节，即DRA根据基于DRA路由逻辑识别的PCRF对等组在消息转发到PCRF之前调节消息。

限制行为可以是拒绝带有特定错误代码和错误消息的消息，也可以丢弃该消息。

通过配置CRD表“对等速率限制配置文件”和“消息速率限制配置文件”，可以在CPS vDRA中启用此行为。 在以下CRD表中，您需要配置以下值：

场景:网络缓慢导致流量拥塞，导致DRA完全/部分故障

以pGW和在线计费系统(OCS)之间交换的Gy交易为例。 如果DRA-OCS信道上的网络速度缓慢（由于来自pGW的高流量或由于任何其他网络问题），则由于SLA违规，请求将超时。这些超时不仅会影响DRA，也会影响整个网络。

DRA资源在尝试通过慢速网络向OCS发送请求时受阻，导致其资源耗尽。这会导致DRA拒绝多个请求，但DRA的额定容量并未遭到破坏。

这也会影响不在DRA-OCS信道上的流量。这些拒绝/超时和丢弃会触发多个网络元素上的重新连接。

在这种情况下，需要在出口端进行限制 — DRA根据具有容量限制或网络问题的OCS对等体组在消息转发到OCS之前限制消息)。

限制行为可以是拒绝带有特定错误代码和错误消息的消息，也可以丢弃该消息。

通过配置CRD表“对等速率限制配置文件”和“消息速率限制配置文件”，可以在CPS vDRA中启用此行为。 在以下CRD表中，您需要配置以下值：

动态速率限制

当发生CCR-I或CCR-T突发时，数据库(DB)上可能会出现过载，从而导致系统不稳定。为了克服这一点，DRA支持基于可用数据库容量的动态速率限制（仅适用于Gx CCR-I和Gx CCR-T）。

DRA监视数据库CPU利用率，每当超过阈值时，它就会限制传入请求。用于限制的CPU阈值和要限制的传入流量是可配置的。

可以配置具有相应节流百分比的不同CPU阈值。DRA根据当前DB CPU使用情况调整限制级别。当CPU使用率变为稳定时，限制会逐渐停止。

通过配置CRD表“对等速率限制配置文件”、“消息速率限制配置文件”、“动态对等速率限制配置文件”和“动态限制数据库CPU配置文件”，可以在CPS vDRA中启用此行为。 在以下CRD表中，您需要配置以下值：

此外，必须启用此行为，方法是选中“DRA配置插件”部分下“DRA动态对等体速率限制器”下的策略生成器中的复选框。

Reversal Hold Time — 在应用冲销之前监控CPU使用率的时间段。

倒置步骤% — 倒置限制百分比。

场景:基于CPU利用率的动态速率限制

请考虑以下在DRA上的配置：

静态消息速率限制：1000（因此它是传入TPS的值）

冲销暂挂时间：30年代

冲销步骤(%):20%

当DB CPU利用率超过阈值时，它会引用“动态限制DB CPU配置文件”配置，并通过通知导向器相应地限制传入TPS。由于它是基于不断变化的CPU使用率值进行限制，因此您可以将其动态速率限制流量。

• 最初，数据库CPU利用率低于限制，因此不会发生限制。此外，PGW-2没有动态速率限制配置，因此无论CPU使用率如何，都不会发生限制。
• 当数据库CPU使用率为62%时，流量将节流40%，有效速率限制为600（传入TPS为1000,DRA仅允许600）。
• 如果CPU使用率保持在60-65%之间，则在配置的速率限制1000上继续应用40%的调节，并且有效速率限制为600（传入TPS为1000,DRA仅允许600。）
• CPU利用率降至49%，带宽限制逆转开始于pGW-1。
• 如果CPU利用率在30秒内保持在49%或更低，则限制会减少20%至20%。现在有效速率限制为800（传入TPS为1000,DRA仅允许800。） 根据配置，进行反向操作时，其步骤为20%。
• 当DB CPU利用率增加到57%时，流量将节流30%，有效速率限制为700（传入TPS为1000,DRA仅允许700。）
• 当DB CPU利用率增加到67%时，流量将节流50%，有效速率限制为500（传入TPS为1000,DRA仅允许500。）
• 当DB CPU利用率降至55%时，流量将节流30%，有效速率限制为700（传入TPS为1000,DRA仅允许700。）
• 如果CPU在接下来的30秒间隔内降至49%或更低，则限制减少20%至10%，有效速率限制为900（传入TPS为1000,DRA仅允许900。）
• 如果CPU在接下来的30秒间隔内进一步保持在49%或更低，则限制会减少20%至0，并且当反向完成时不会应用速率限制（传入TPS为1000,DRA允许1000。）