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UHP Lsp 的按需数据包丢失和延迟测量概述

 

本主题介绍测量 MPLS 网络中的点对点终极跳跃弹出(UHP)标签交换路径(Lsp)的数据包丢失、延迟和吞吐量的方法,以实现网络性能监控。

测量数据包丢失和延迟的重要性

带宽消耗的应用程序(如 IPTV 和移动视频)的增加与最大限度地降低每比特成本并最大限度地提高每个位的价值,迫使运营商将其传输网络从基于电路的技术过渡到基于数据包的技术。MPLS 是一种广泛成功的面向连接的数据包传输技术,非常适合基于数据包的传输网络。

随着在数据网络中出现新应用程序,服务提供商在准确预测新应用程序部署的影响方面日益重要。了解和建模网络中的网络性能尤其适用于部署新应用程序,确保实施成功。在数据包网络中,数据包丢失和延迟是最基本的性能指标中的两个。如果是端到端测量,他们的角色甚至更趋重要。

属于大多数端到端用户应用程序的流量可能会丢失敏感(文件传输)、延迟敏感(语音或视频应用程序)或两者(交互式计算应用程序)。服务提供商的服务级别协议(Sla)依赖于测量和监控这些网络性能指标的能力,因为 Sla 直接或间接依赖于服务提供商的损失并延迟客户流量体验广域网.

为了确保符合 SLA,服务提供商需要工具来测量和监控性能指标,以实现数据包丢失、单向延迟和双向延迟,以及相关指标(如延迟变化和通道吞吐量)。这种测量功能为服务提供商提供了更高的网络性能特征可见性,从而促进规划、故障排除和网络性能评估。

定义数据包丢失、延迟和吞吐量

在数据包网络中,数据包丢失和延迟是最基本的性能指标中的两个。

  • Loss—数据包丢失是指一个或多个传输数据包到达目的地的故障。数据包丢失指网络丢弃的数据数据包,用于管理拥塞。

    数据应用程序可承受数据包丢失的能力,因为它们通常不会区分时间,也可以重新传输丢弃的数据包。但是,在视频会议环境和纯音频通信(如 VoIP)中,数据包丢失可能会产生抖动。

  • Delay—数据包延迟(也称为延迟)是数据包数据从一个指定点到另一个控制点所需的时间量,具体取决于传输媒体的速度(如铜缆线、光纤或无线电波)以及传输延迟设备,如路由器和调制解调器。

    低延迟意味着高网络效率。

  • Throughput—数据包延迟测量操作开始和完成之间的时间量,而吞吐量是在给定时间内发生的此类操作的总数。

数据包丢失和延迟测量机制

数据包延迟和丢失是两个基本的网络性能指标。Junos OS 提供了一种按需机制,用于测量数据包丢失情况以及关联双向 MPLS 最终跳跃弹出(UHP)标签交换路径(Lsp)上的延迟。

使用以下 CLI 命令可启动按需延迟和数据包丢失测量机制:

  • monitor mpls loss rsvp—对关联的双向 UHP Lsp 执行按需丢失测量。

  • monitor mpls delay rsvp—对关联的双向 UHP Lsp 执行按需延迟测量。

  • monitor mpls loss-delay rsvp—对关联的双向 UHP Lsp 执行按需组合的丢失和延迟测量。

要启动延迟和数据包丢失测量机制,需要输入测量的所需参数,例如测量类型和 LSP 名称。在接收参数时,将显示性能监控数据的汇总,并终止机制。

数据包丢失和延迟指标

使用按需数据包丢失和延迟机制测量以下性能指标:

  • 丢失度量(数据包和八位字节)

  • 吞吐量测量(数据包和八位字节)

  • 双向通道延迟

  • 往返延迟

  • 数据包间延迟变化(IPDV)

monitor mpls loss rsvp命令将执行丢失和吞吐量测量, monitor mpls delay rsvp命令执行双向通道延迟、往返延迟和 IPDV 测量。该monitor mpls loss-delay rsvp命令执行组合的丢失和延迟测量,并同时测量上述所有提及的性能指标。

数据包丢失和延迟测量概念

以下概念有助于更好地了解数据包丢失和延迟的功能:

  • Querier—一个查询者是入口提供商边缘(PE)路由器,它发出有关丢失或延迟测量信息。

  • Responder—响应方是出口 PE 路由器,用于接收和响应来自查询者的查询消息。

  • Associated bidirectional LSP—关联的双向 LSP 由两个 LSP 端点上的配置相互绑定(或关联)的单向 Lsp 组成。

    按需中断和延迟测量只能在关联的双向 UHP Lsp 上执行。

  • Generic associated channel (G-Ach)—按需丢失和延迟测量流量的性能监控消息,通过 MPLS Ach。这种类型的通道仅支持带内响应,不支持带外或无响应模式。

  • Measurement point (MP)—MP 是测量条件的位置。

    传输端的数据包丢失的 MP 位于交换结构和传输接口之间。在排队等待传输之前,计数器值会标记在硬件的丢失测量消息中。

    接收端上用于数据包丢失的 MP 位于接收接口和交换结构之间。MP 分布在接收端。此外,当传输接口为聚合接口时,也会分配 MP。

  • Query rate—查询速率是为丢失和延迟测量发送的两个查询之间的间隔。

    由于 "丢失" 和 "延迟" 测量消息源自路由引擎,因此对于多个通道的较高查询率会给路由引擎带来沉重负担。支持的最小查询间隔为1秒。

    对于32位计数器,查询速率应较高,因为当数据流量率非常高时,计数器可能会快速换行。如果在损失测量中涉及的四个测量点位置都使用了64位计数器,查询速率可能会很低。Junos OS 仅支持64位计数器。

  • Traffic class—默认情况下,整个通道支持丢失测量。此外,Junos OS 还支持流量类范围的数据包丢失测量,其中必须创建每个信息流类的维护数据流量统计信息的计数器。

    默认情况下,不会创建每种信息流的类计数器。要配置信息流类范围的损失测量,请traffic-class-statistics将语句包含[edit protocols mpls statistics]在层次结构级别。

    配置traffic-class-statistics时,通过 G Ach 的控制数据包不计入传输和接收计数器。

    注意

    启用和禁用流量类统计信息将导致重置 Lsp 的所有计数器(聚合计数器和每类计数器)。

  • Loss measurement mode—Junos OS 支持按需中断测量的直接模式,并且不为推断模式提供支持。

    直接丢失测量要求在关联的双向 LSP 的两个单向 Lsp 的入口和出口处保持数据流量统计。如果 MX 系列路由器仅使用 Mpc 和 Mic,则默认情况下,用于维护数据流量统计信息的计数器将在所有类型的 Lsp 和出口 UHP Lsp 的入口处创建。

    但是,由于以下原因,直接模式的丢失测量值不完全准确:

    • 硬件的并行转发性质。

    • 网络中存在同等开销多路径(ECMP),例如聚合以太网接口,可能会导致数据数据包相对于丢失的测量消息进行重新排序。

    • 不会在 LSP 处对控制未流过 Ach 的数据包进行计数,但会在 LSP 中进行计数。

    • 当在 MPLS 网络和损失测量范围中实施 Diffserv 时,相对于丢失测量消息的数据流量重新排序是完整通道,不是信息流类的范围。

      要克服此限制,请在实施 Diffserv 时执行信息流类范围的损失测量。

    注意

    当与 LSP 相关联的入口或出口接口发生变化时,直接模式丢失测量很容易受到中断。

  • Loss measurement synchronization—RFC 6374 的 section 2.9.8 中指定的同步条件并不是绝对意义上的事实。但是,随着丢失测量计数器在硬件中标记,由于无法满足同步条件而引入的错误相对较小。这些错误需要量化。

    当 LSP 的传输或接收接口为聚合接口时,与接口为非聚合接口时相比,会引入更多错误。任何情况下,丢失测量计数器都将标记为硬件,错误需要量化。

  • Delay measurement accuracy—当传输和接收接口驻留在不同的数据包转发引擎上时,时钟必须在这些数据包转发引擎上同步以实现双向延迟测量。对于实施按需延迟测量功能的平台,此条件成立。

    如果存在聚合接口或 ECMP,则仅为其中一个潜在路径测量延迟。

    当将丢失和延迟消息用于延迟计算时,与在某些情况下使用延迟测量消息(例如,当传输或接收接口是聚合接口时)相比,延迟的准确度将降低。

    始终按信息流执行延迟测量,并且测量的准确性需要在测试之后量化。。

  • Timestamp format—Junos OS 仅支持记录延迟测量消息的 IEEE 1588 精度时间协议(PTP) [IEEE1588] 格式。不支持网络时间格式(NTP)。

  • Operations, administration, and maintenance (OAM)—要指示 MPLS Lsp 的所有 OAM 消息都流经 MPLS G-Ach,并启用 MPLS G Ach 的 MPLS 性能监控消息,该oam mpls-tp-mode语句必须包含在[edit protocols mpls label-switched-path lsp-name]层次结构级别中。

数据包丢失和延迟测量功能

图 1说明了用于双向测量数据包丢失和延迟的基本方法。两个路由器、路由器 A 和路由器 B 之间存在双向通道。临时参考点– T1、T2、T3 和 T4 –与路由器 a 上发生的测量操作相关联。该操作由路由器 A 向路由器 B 发送查询消息,而路由器 B 发回响应。每个参考点都指示在通道上传输或接收查询或响应消息的时间点。

图 1: 基本双向测量
基本双向测量

图 1中,路由器 A 可通过向路由器 B 发送损失测量查询消息按正、反向方向测量通道上的数据包丢失情况。每个正向和反向消息都包含在从通道到路由器 B (A_TxP)之前在时间 T1 之前传输的数据包数。

当消息到达路由器 B 时,会将两个值附加到消息,并将消息反射回路由器 A。这两个值分别是从路由器 A (B_RxP)上的通道到时间 T2 之前接收的数据包数,以及在通道到路由器 A (B_TxP)之前传输的数据包计数。

当响应到达路由器 A 时,会在消息–中追加第四个值,在来自路由器 B (A_RxP)的通道上的时间 T4 之前收到的数据包计数。

这四个计数器–值(A_TxP)、(B_RxP)、(B_TxP)和(A_RxP) –都启用了路由器 A 来计算所需的丢失统计信息。由于路由器 A 上的传输计数和路由器 B 上的接收计数(反之亦然)可能不会在第一条消息时同步,并且为了限制计数器换行的影响,将以短信的形式计算损失。

由消息 LM [n-1] 和 LM [n] 标记的度量间隔内的传输丢失(A_TxLoss [n-1,n])和接收丢失(A_RxLoss [n-1,n])由路由器 A 计算,如下所示:

  • A_TxLoss [n-1,n] = (A_TxP [n]-A_TxP [n-1])-(B_RxP [n]-B_RxP [n-1])

  • A_RxLoss [n-1,n] = (B_TxP [n]-B_TxP [n-1])-(A_RxP [n]-A_RxP [n-1])

算术算法将对计数器大小进行求模。

要在路由器 A 上测量路由器 B 的通道,延迟测量查询消息将从路由器 A 发送至路由器 B,包含时间戳记录传输的时刻。在图 1中,时间戳记录在 T1 中。

当消息到达路由器 B 时,将添加一个时间戳,记录接收时的瞬间(T2)。该消息现在可以从路由器 B 反射到路由器 A,路由器 B 添加其传输时间戳(T3)和路由器 A 添加其接收时间戳(T4)。

这四个–时间戳 T1、T2、T3 和– T4 使路由器 A 能够计算每个方向上的单向延迟,以及通道的两路延迟。单向延迟计算要求路由器 A 和 B 的时钟同步。

此时,路由器 A 可以计算与通道相关的双向通道延迟和往返延迟,如下所示:

  • 双向通道延迟 = (T4-T1)-(T3-T2)

  • 往返延迟 = T4-T1

数据包丢失和延迟功能

Supported Features of Packet Loss and Delay

Junos OS 支持以下功能以及按需中断和延迟测量:

  • 仅对关联的双向 MPLS 点对点 UHP Lsp 进行性能监控

  • 损失测量

  • 吞吐量测量

  • 双向延迟测量(通道延迟和往返延迟)

  • 数据包间延迟变化(IPDV)

  • 直接模式丢失测量值

  • 聚合以太网和聚合 SONET 接口

  • 多机箱支持

  • 64位兼容

Unsupported Features of Packet Loss and Delay

Junos OS 不支持以下按需中断和延迟测量功能:

  • 伪线的丢失和延迟测量(RFC 6374 的部分2.9.1)

  • 单向测量(RFC 6374 的2.6 节)

  • Dyadic 测量值(RFC 6374 的2.7 节)

  • 环回模式中的丢失和延迟测量(RFC 6374 的2.8 节)

  • 从 LSP 端点到中间节点的丢失和延迟测量(RFC 6374 的2.9.5 节)

  • 外部后处理(RFC 6374 的2.9.7 节)

  • 推断模式丢失测量(2.9.8 RFC 6374 部分)

  • 主动模式

  • 逻辑系统

  • SNMP