基於CPS vDRA的搶佔式靜態和動態速率限制

簡介

本文檔介紹DRA中的速率限制選項，DRA是路由Diameter消息和管理網路流量的電信元件。

必要條件

需求

思科建議您瞭解以下主題：

• Cisco Policy Suite(CPS)Diameter Routing Agent(vDRA)
• Diameter路由代理基礎知識和規範

採用元件

本檔案中的資訊是根據Cisco Policy Suite DRA。

本文中的資訊是根據特定實驗室環境內的裝置所建立。文中使用到的所有裝置皆從已清除（預設）的組態來啟動。如果您的網路運作中，請確保您瞭解任何指令可能造成的影響。

背景資訊

DRA是電信網路中的一個元件，特別是在基於Diameter協定的網路環境中。DRA可在不同的網路元素（例如策略伺服器、計費系統和其它支援Diameter的裝置）之間有效地路由Diameter消息。速率限制是一種網路流量管理技術，用於控制進出網路元素的流量量。它有助於確保網路資源不被耗盡，保持服務品質，並防止網路被濫用或濫用。

問題

網路中的每個元件都可以根據其額定容量處理流量負載，但即時情況下，生成的流量可能高於系統可處理的流量。其中一些是：

• 使用者行為 — 在短時間內生成大量資料的活動，如流事件或軟體更新。通常從網關(Gw)傳送到DRA。
• 網路擁塞 — 在網路使用率較高的時期，擁塞可能會累積，導致排隊的資料在容量可用時以突發形式傳送。
• 網路恢復機制 — 在中斷或維護期間重新路由流量，導致臨時高峰。這可能會影響沒有任何網路問題的匹配站點中的流量。
• 網路元素行為 — 如果出現過載和擁塞，您可能會開始看到一個或多個網路元素沒有響應/超時，從而導致重新連線導致系統進一步過載。
• 網關刷新 — 由於策略更改、拓撲更改或任何維護或故障排查活動，網關可以刷新現有會話。在這些情況下，會話會被清除，並且您可以接收一組Gx信用控制請求(CCR)-T請求。

解決方案

DRA可以在多個Diameter伺服器之間分配負載，以確保有效處理請求並避免單個伺服器過載。在伺服器發生故障時，DRA可以將消息重定向到備用伺服器，確保網路服務的高可用性和可靠性。

對DRA進行速率限制，不僅可保護DRA，還可通過確保受控報文流保護其他實體。速率限制的主要優勢包括：

• 服務連續性 — 通過確保關鍵網路元件不會超載並防止停機，保持連續的服務可用性。
• 可擴充性 — 允許網路處理各種負載，而不會降低效能。
• 符合服務級別協定(SLA) — 通過保持一致的效能和可靠性級別確保網路滿足其SLA。

負載平衡器上的靜態速率限制

這是一種直接轉發方法，根據DRA/資料包網關(pGW)和其他網元的額定容量設定固定閾值，並且不會根據網路條件或系統資源而更改。通過限制傳入請求的速率，您可以對DRA處理的流量量產生可預測的結果。

靜態速率限制的配置取決於應用此限制的使用情形。

輸入速率限制

案例：從pGW猝發

配置了對易受這些流量突發影響的pGW特定的閾值。該值必須基於在這些突發事件中可看到的常規流量/峰值流量數來獲得。

可以針對每種消息型別定義閾值編號，以確保只有突發流量被限制，例如，必須限制來自GW的Gx CCR-I和Gx CCR-T請求，但轉發Gx CCR-U流量或Gy流量作為接收流量。

在這種情況下，可以在入口端進行調節，即DRA在收到消息後立即對其進行調節，因為這裡的目的是基於接收請求的網元拒絕消息，並避免處理比DRA可以處理的請求數更多的請求。

限制行為可以是拒絕帶有特定錯誤代碼和錯誤消息的消息，也可以丟棄該消息。

通過配置自定義引用資料(CRD)表「對等體速率限制配置檔案」和「消息速率限制配置檔案」，可以在CPS vDRA中啟用此行為。在這些CRD表中，需要配置以下值：

此處提供了一個示例，其中為pGW2配置1000條消息的總速率限制以及200 Gx CCR-I和200 Gx CCR-T的速率限制。超過此速率的任何請求都會被3002拒絕，並出現一條錯誤消息，指示速率限制已被違反。

輸出速率限制

案例：對接收請求的網元的保護

考慮一個Gx事務的示例，其中從pGW接收請求並將其轉發到策略和計費規則功能(PCRF)。 如果PCRF可以處理的資料量存在限制，則即使DRA可以處理傳入流量，也可以使用DRA在DRA限制消息，而不是將請求轉發到PCRF並將其過載。

此處您需要在出口端進行限制，即DRA根據基於DRA路由邏輯識別的PCRF對等組，在消息轉發到PCRF之前立即限制消息。

限制行為可以是拒絕帶有特定錯誤代碼和錯誤消息的消息，也可以丟棄該消息。

通過配置CRD表「對等速率限制配置檔案」和「消息速率限制配置檔案」，可以在CPS vDRA中啟用此行為。 在以下CRD表中，您需要配置以下值：

案例：網路速度慢導致流量擁塞，導致DRA完全/部分故障

以pGW和線上計費系統(OCS)之間交換的Gy交易為例。 如果DRA-OCS通道上的網路速度緩慢（由於來自pGW的高流量或由於任何其他網路問題），由於SLA違規，請求將超時。這些超時不僅會影響DRA，也會影響整個網路。

DRA資源在嘗試通過慢速網路向OCS傳送請求時受阻，導致其資源耗盡。這導致多個請求被DRA拒絕，但不會違反DRA的額定容量。

這也影響不在DRA-OCS通道上的流量。這些拒絕/超時和丟棄觸發多個網路元素上的重新連線。

在這種情況下，您需要在出口端進行限制 — DRA根據具有容量限制或網路問題的OCS對等體組，在消息轉發到OCS之前立即限制消息)。

限制行為可以是拒絕帶有特定錯誤代碼和錯誤消息的消息，也可以丟棄該消息。

通過配置CRD表「對等速率限制配置檔案」和「消息速率限制配置檔案」，可以在CPS vDRA中啟用此行為。 在以下CRD表中，您需要配置以下值：

動態速率限制

當發生CCR-I或CCR-T突發事件時，資料庫(DB)上可能會出現過載，從而導致系統不穩定。為了克服這一點，DRA支援基於可用資料庫容量的動態速率限制（僅適用於Gx CCR-I和Gx CCR-T）。

DRA監視資料庫CPU利用率，並且一旦超過閾值，就會限制傳入請求。用於限制的CPU閾值和要限制的傳入流量是可配置的。

可以配置具有不同限制百分比的CPU閾值。DRA根據當前DB CPU使用情況調整限制級別。當CPU使用率穩定時，限制會逐漸停止。

通過配置CRD表「對等體速率限制配置檔案」、「消息速率限制配置檔案」、「動態對等體速率限制配置檔案」和「動態限制資料庫CPU配置檔案」，可以在CPS vDRA中啟用此行為。 在以下CRD表中，您需要配置以下值：

此外，必須通過選擇「DRA動態對等速率限制器」一節中「DRA配置外掛」下的策略生成器中的覈取方塊來啟用此行為。

Reversal Hold Time — 在應用沖銷之前監控CPU使用率的時間段。

倒轉步驟(%) — 倒轉的限制百分比。

案例：基於CPU使用率的動態速率限制

在DRA考慮此配置：

靜態郵件速率限制：1000（因此它是傳入TPS的值）

沖銷暫掛時間：30年代

沖銷步驟%:20%

每當DB CPU利用率超過閾值時，它會引用「動態限制DB CPU配置檔案」配置，並通過通知導向器相應地限制傳入TPS。由於它是基於不斷變化的CPU使用率值進行限制，因此可以將其動態速率限制流量稱為限制速率。

• 最初，資料庫CPU利用率低於限制，因此不會發生限制。此外，PGW-2沒有動態速率限制配置，因此無論CPU使用率如何，都不會出現頻寬限制。
• 當DB CPU使用率為62%時，流量會被40%限制，而有效速率限製為600（傳入的TPS為1000,DRA僅允許600）。
• 如果CPU使用率保持在60-65%之間，則繼續將40%的限制應用到配置的速率限制1000，並且有效速率限製為600（傳入TPS為1000,DRA僅允許600。）
• CPU利用率降低到49%，頻寬限制逆轉開始於pGW-1。
• 如果CPU利用率在30秒內保持在49%或更低，則限制會減少20%到20%。現在有效速率限製為800（傳入TPS為1000,DRA僅允許800。） 根據配置，反轉的步驟是20%。
• 當DB CPU利用率增加到57%時，流量將節流30%，有效速率限製為700（傳入的TPS為1000,DRA僅允許700。）
• 當DB CPU利用率增加到67%時，流量將節流50%，有效速率限製為500（傳入的TPS為1000,DRA僅允許500。）
• 當DB CPU利用率降低到55%時，流量將節流30%，並且有效速率限製為700（傳入的TPS為1000,DRA僅允許700。）
• 如果在接下來的30秒間隔內CPU使用率下降至49%或更低，則限制會減少20%至10%，有效速率限製為900（傳入TPS為1000,DRA僅允許900。）
• 如果在接下來的30秒間隔內CPU進一步保持在49%或更低，則限制會減少20%到0，並且當反向完成時，不會應用速率限制（傳入的TPS為1000,DRA允許1000）。