JVMGC對IMSHSS延遲分析

于國勝

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。IMS HSS中存儲用戶的配置文件，可執(zhí)行用戶的身份驗證和授權(quán)，并提供對呼叫控制服務(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)可以包含一個或多個HSS服務(wù)器。傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)，用戶檔案簡單明了，用于身份認證、服務(wù)訪問授權(quán)和基本服務(wù)配置。隨著應用更加專注于個人的客戶體驗，用戶檔案在移動應用的業(yè)務(wù)邏輯中扮演的角色越來越重要，應用程序需要訪問并能夠操作數(shù)據(jù)。但是電信運營商或電信網(wǎng)絡(luò)也已不是用戶配置文件信息的唯一來源，還有需要被訪問的增值用戶信息，它超越了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邊界，帶來來自不同來源的信息，例如因特網(wǎng)存儲庫（新浪、搜狐等）和獨立的應用數(shù)據(jù)存儲（微信、QQ等）。用戶檔案信息正逐步成為電信運營商的無形數(shù)字資產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：IMS HSS;延遲;用戶檔案

中圖分類號：TN919.8 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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）有著更嚴格的業(yè)務(wù)需求，電信運營商更是擁有巨量用戶，在開發(fā)過程中標定、量化HSS的性能，對產(chǎn)品的可擴展性設(shè)計非常重要。在分布式緩存模式下，得到HSS集群的性能指標對設(shè)計開發(fā)過程具有重大的輔助作用，可以幫助我們反向驗證設(shè)計開發(fā)的符合性和有效性。同時，使用典型電信運營商呼叫模型對產(chǎn)品進行評估，可以達到輔助、優(yōu)化設(shè)計的目的。

HSS服務(wù)器由企業(yè)自主開發(fā)的SIP容器實現(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）。

測試的主要目標是獲得HSS系統(tǒng)的性能基準，優(yōu)選典型的Diameter消息進行測試。

2 性能基準測試和分析

2.1 測試設(shè)置

性能基準測試將基于雙節(jié)點設(shè)置來執(zhí)行?？蛻舳说乃辛髁繉⒈话l(fā)送到一個節(jié)點，此節(jié)點的分布式緩存被配置為false，而另一個節(jié)點被配置為true，不接受測試流量。此配置方式可以消除本地緩存命中的性能影響，并可以保證被測試的性能基準能反映出最佳的線性度。雖然在HSS業(yè)務(wù)節(jié)點中的本地緩存存儲有助于提高性能，但隨著分布式緩存節(jié)點數(shù)目的增加，本地緩存命中的總體比例將會降低，這樣就難以從性能測試來預測系統(tǒng)可擴展性。

我們進行性能基準測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，強迫所有的緩存訪問都從遠程訪問。

該測試將用雙節(jié)點執(zhí)行，以評估分布式緩存模式下的HSS的可擴展性。

說明：

測試消息為Sh-UDR （獲取用戶狀態(tài)）、 Sh-UDR （獲取存儲數(shù)據(jù)（長度1k字節(jié)））、Cx-UAR;測試客戶端為Seagull ?;HSS代表HSS服務(wù)器，分布式緩存設(shè)置為false;符號H-n表示HSS服務(wù)器節(jié)點;Dummy app為只安裝HSS但沒有流量輸入的HSS服務(wù)器，分布式緩存設(shè)置為true;符號C-n表示分布式緩存節(jié)點;DB是數(shù)據(jù)庫（預裝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），選擇它們作為測試消息具有代表性。

存儲庫數(shù)據(jù)是透明地存儲在HSS服務(wù)器中的特定應用程序的用戶數(shù)據(jù)，應用服務(wù)器負責在HSS服務(wù)器中存儲和檢索UDR數(shù)據(jù)。

2.2 測試數(shù)據(jù)

進行性能基準測試時，模擬250000個公共標識符（IMPU，可以被視為訂閱者）HSS消息，每個公共標識符與2個私有標識符相關(guān)聯(lián)，并保證此兩個私有標識符與同一組公共標識符交叉關(guān)聯(lián)。公共標識符和私有標識符都賦予規(guī)范化的格式命名，來模擬實際的案例。每個公共標識符和長度1K字節(jié)的存儲庫數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，用于進行UDR（GET存儲庫數(shù)據(jù)）消息測試。

? ? 2.3 方案

方案：JVM GC延遲分析測試

驗證：不同負載下的響應延遲分布（在雙節(jié)點上測試）。

3 A-HSS呼叫模型

在IMS中，應用服務(wù)器和HSS之間使用Sh接口。應用服務(wù)器經(jīng)常使用UDR來獲取特定用戶的用戶配置文件或應用專用數(shù)據(jù)（存儲庫數(shù)據(jù)）。測試存儲庫數(shù)據(jù)包含1K字節(jié)的測試數(shù)據(jù)。（參考：3GPP TS 29.228）

4 結(jié)論

延遲數(shù)據(jù)記錄在測試客戶機中，包括網(wǎng)絡(luò)往返延遲等。根據(jù)測試，可以觀察到JVM垃圾回收會對延遲分布產(chǎn)生影響。但是，major GC的間隔可能會超過幾分鐘，因此我們捕獲major GC之間的測試數(shù)據(jù)以避免major GC影響，然后分別進行另一個測試來評估m(xù)ajor GC影響（參見圖6）。

參考文獻：

[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.