JVMGC對(duì)IMSHSS延遲分析

于國(guó)勝

摘 ?要：用戶歸屬服務(wù)器（IMS HSS）是下一代通信網(wǎng)（NGN）核心網(wǎng)絡(luò)IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）中的主要用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。IMS HSS中存儲(chǔ)用戶的配置文件，可執(zhí)行用戶的身份驗(yàn)證和授權(quán)，并提供對(duì)呼叫控制服務(wù)器的支持，另外也可提供用戶位置信息等。根據(jù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中用戶的數(shù)量、設(shè)備的容量和組織方式，IMS歸屬網(wǎng)絡(luò)可以包含一個(gè)或多個(gè)HSS服務(wù)器。傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，用戶檔案簡(jiǎn)單明了，用于身份認(rèn)證、服務(wù)訪問(wèn)授權(quán)和基本服務(wù)配置。隨著應(yīng)用更加專注于個(gè)人的客戶體驗(yàn)，用戶檔案在移動(dòng)應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯中扮演的角色越來(lái)越重要，應(yīng)用程序需要訪問(wèn)并能夠操作數(shù)據(jù)。但是電信運(yùn)營(yíng)商或電信網(wǎng)絡(luò)也已不是用戶配置文件信息的唯一來(lái)源，還有需要被訪問(wèn)的增值用戶信息，它超越了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邊界，帶來(lái)來(lái)自不同來(lái)源的信息，例如因特網(wǎng)存儲(chǔ)庫(kù)（新浪、搜狐等）和獨(dú)立的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（微信、QQ等）。用戶檔案信息正逐步成為電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)形數(shù)字資產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：IMS HSS;延遲;用戶檔案

中圖分類號(hào)：TN919.8 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）22-0013-03

Abstract： The user home server （IMS HSS） is the main user database in IP multimedia subsystem （IMS）， core network of the next generation communication network （NGN）. The configuration file of the user is stored in IMS HSS， which can perform the authentication and authorization of the user identity， provide support for the call control server， and also provide the user's location information. Depending on the number of users， device capacity， and organization in the mobile network， the IMS home network can contain one or more HSS servers. Traditional mobile network， user files are simple and clear， used for identity authentication， service access authorization and basic service configuration. As applications become more focused on personal customer experiences， user files play a more and more important role in the business logic of mobile applications， and applications need to access and be able to manipulate data. However， telecom operators or telecom networks are no longer the only source of user profile information， and there is also value-added user information that needs to be accessed. It goes beyond the traditional network boundary and brings information from different sources， such as Internet repositories （Sina， Sohu， etc.） and independent application data storage （WeChat， QQ， etc.）. User file information is gradually becoming the intangible digital asset of telecom operators.

Keywords： IMS HSS; delay; user profile

1 介紹

下一代通信網(wǎng)（NGN）有著更嚴(yán)格的業(yè)務(wù)需求，電信運(yùn)營(yíng)商更是擁有巨量用戶，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中標(biāo)定、量化HSS的性能，對(duì)產(chǎn)品的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)非常重要。在分布式緩存模式下，得到HSS集群的性能指標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程具有重大的輔助作用，可以幫助我們反向驗(yàn)證設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的符合性和有效性。同時(shí)，使用典型電信運(yùn)營(yíng)商呼叫模型對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估，可以達(dá)到輔助、優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

HSS服務(wù)器由企業(yè)自主開(kāi)發(fā)的SIP容器實(shí)現(xiàn)，包括SIP協(xié)議棧、Diameter協(xié)議棧、WorkManager線程池和分布式緩存等模塊（如圖1）。

測(cè)試的主要目標(biāo)是獲得HSS系統(tǒng)的性能基準(zhǔn)，優(yōu)選典型的Diameter消息進(jìn)行測(cè)試。

2 性能基準(zhǔn)測(cè)試和分析

2.1 測(cè)試設(shè)置

性能基準(zhǔn)測(cè)試將基于雙節(jié)點(diǎn)設(shè)置來(lái)執(zhí)行。客戶端的所有流量將被發(fā)送到一個(gè)節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)的分布式緩存被配置為false，而另一個(gè)節(jié)點(diǎn)被配置為true，不接受測(cè)試流量。此配置方式可以消除本地緩存命中的性能影響，并可以保證被測(cè)試的性能基準(zhǔn)能反映出最佳的線性度。雖然在HSS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)中的本地緩存存儲(chǔ)有助于提高性能，但隨著分布式緩存節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，本地緩存命中的總體比例將會(huì)降低，這樣就難以從性能測(cè)試來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)可擴(kuò)展性。

我們進(jìn)行性能基準(zhǔn)測(cè)試的解決方案就是要盡量避免本地緩存命中率降低的影響，強(qiáng)迫所有的緩存訪問(wèn)都從遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

該測(cè)試將用雙節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，以評(píng)估分布式緩存模式下的HSS的可擴(kuò)展性。

說(shuō)明：

測(cè)試消息為Sh-UDR （獲取用戶狀態(tài)）、 Sh-UDR （獲取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（長(zhǎng)度1k字節(jié)））、Cx-UAR;測(cè)試客戶端為Seagull ?;HSS代表HSS服務(wù)器，分布式緩存設(shè)置為false;符號(hào)H-n表示HSS服務(wù)器節(jié)點(diǎn);Dummy app為只安裝HSS但沒(méi)有流量輸入的HSS服務(wù)器，分布式緩存設(shè)置為true;符號(hào)C-n表示分布式緩存節(jié)點(diǎn);DB是數(shù)據(jù)庫(kù)（預(yù)裝1，000，000條用戶數(shù)據(jù)）。

UDR和UAR是IMS核心網(wǎng)絡(luò)中最常用的消息（參考：3GPP TS 29.228），選擇它們作為測(cè)試消息具有代表性。

存儲(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)是透明地存儲(chǔ)在HSS服務(wù)器中的特定應(yīng)用程序的用戶數(shù)據(jù)，應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)在HSS服務(wù)器中存儲(chǔ)和檢索UDR數(shù)據(jù)。

2.2 測(cè)試數(shù)據(jù)

進(jìn)行性能基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，模擬250000個(gè)公共標(biāo)識(shí)符（IMPU，可以被視為訂閱者）HSS消息，每個(gè)公共標(biāo)識(shí)符與2個(gè)私有標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)，并保證此兩個(gè)私有標(biāo)識(shí)符與同一組公共標(biāo)識(shí)符交叉關(guān)聯(lián)。公共標(biāo)識(shí)符和私有標(biāo)識(shí)符都賦予規(guī)范化的格式命名，來(lái)模擬實(shí)際的案例。每個(gè)公共標(biāo)識(shí)符和長(zhǎng)度1K字節(jié)的存儲(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，用于進(jìn)行UDR（GET存儲(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)）消息測(cè)試。

? ? 2.3 方案

方案：JVM GC延遲分析測(cè)試

驗(yàn)證：不同負(fù)載下的響應(yīng)延遲分布（在雙節(jié)點(diǎn)上測(cè)試）。

3 A-HSS呼叫模型

在IMS中，應(yīng)用服務(wù)器和HSS之間使用Sh接口。應(yīng)用服務(wù)器經(jīng)常使用UDR來(lái)獲取特定用戶的用戶配置文件或應(yīng)用專用數(shù)據(jù)（存儲(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)）。測(cè)試存儲(chǔ)庫(kù)數(shù)據(jù)包含1K字節(jié)的測(cè)試數(shù)據(jù)。（參考：3GPP TS 29.228）

4 結(jié)論

延遲數(shù)據(jù)記錄在測(cè)試客戶機(jī)中，包括網(wǎng)絡(luò)往返延遲等。根據(jù)測(cè)試，可以觀察到JVM垃圾回收會(huì)對(duì)延遲分布產(chǎn)生影響。但是，major GC的間隔可能會(huì)超過(guò)幾分鐘，因此我們捕獲major GC之間的測(cè)試數(shù)據(jù)以避免major GC影響，然后分別進(jìn)行另一個(gè)測(cè)試來(lái)評(píng)估m(xù)ajor GC影響（參見(jiàn)圖6）。

參考文獻(xiàn)：

[1]IETF RFC3588-2003，Diameter Protocol.

[2]IETF RFC3589-2003，Diameter Command Codes for Third Generation Partnership Project（3GPP）Release 5.

[3]3GPP TS 29.228-2006，IP Multimedia（IM） Subsystem Cx and Dx Interface， Signalling flows and message contents.

[4]3GPP TS 29.229-2004，Cx Interface based on the Diameter Protocol： Protocol details.