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11-网络管理和监控配置指导

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21-eMDI配置

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21-eMDI配置


1 eMDI

1.1  eMDI简介

在IPTV等基于组播的视频业务中,丢包、乱序、抖动是影响视频质量的三个重要因素。丢包、乱序和抖动均有可能导致视频花屏和马赛克。如何在故障发生时快速准确地定界呢?eMDI应运而生。

eMDI(Enhanced Media Delivery Index,增强型媒体传输质量指标)是一种专门为视频、音频业务设计的网络质量监控和故障定界方案,它能直接对IP网络中各个网络节点上指定的由TCP或RTP承载的业务报文进行实时监控与分析。网络管理员可以结合多个网络节点的监控与分析结果,对故障位置进行快速定界。

1.1.1  原理机制

eMDI功能是基于实例实现的。每个eMDI实例由目标数据流、监控周期、监控时间和告警阈值等组成。

在数据流经过的各个节点上配置eMDI,实例启动后会对目标数据流进行实时监控,采集目标数据流报文头中的相关字段,并以周期为基本单位进行分析计算,然后向网管上报分析数据。

图1-1所示,eMDI的原理机制如下:

(1)     网络管理员收到业务质量变差消息后,获取该业务流的源IP地址、目的IP地址等报文特征信息。

(2)     网络管理员通过网管或CLI在设备上部署eMDI。

(3)     设备周期性地将监控结果上送给网管。

(4)     网管汇总各设备上送的数据进行分析和统计,并将结果进行图形化展示。

(5)     网络管理员根据图形化展示结果对故障位置进行快速定界。

图1-1 eMDI组网图

 

1.1.2  监控指标

对于目标TCP数据流,eMDI将自动监控表1-1中的这些指标。

对于目标UDP数据流,eMDI将自动监控表1-2中的这些指标。

eMDI将周期性地将这些指标的值发送给网管。

表1-1 目标TCP数据流监控指标

监控指标

指标含义

算法

说明

Rate

接收报文速率,单位为bps和pps

·     Rate(bps)=周期内收到的所有报文的长度之和÷周期长度

·     Rate(pps)=周期内收到的所有报文个数÷周期长度

单向流支持监控该指标

UPLR

监控点上游丢包率

UPLR=(上游丢包数÷(接收到的总包数+上游丢包数))

在无丢包的情况下,当前接收的报文的序列号+报文长度=下一个报文的预期序列号

如果“当前接收的报文的序列号>下一个报文的预期序列号”,则判断为上游发生丢包。丢包个数根据平均报文大小计算

单向流支持监控该指标

DPLR

监控点下游丢包率

·     下游丢包数=总丢包数-上游丢包数

·     DPLR=(下游丢包数÷接收到的总包数)

在无丢包的情况下,当前发送的报文的序列号+报文长度=下一个报文的预期序列号

如果“报文序列号<预期的序列号”,则判断其为重传报文,重传报文数=总丢包数

单向流支持监控该指标

DRTT

监控点下游平均双向时延,单位为微秒

DRTT=T2–T1

记录接收到的非重传报文的当前时间戳为T1

根据序列号和报文长度计算出下一个报文的预期序列号

当收到下游回复的ACK报文的确认号大于或等于预期的序列号时,记录当前时间戳为T2

记录周期内满足上述条件的所有T1、T2值,计算平均值

双向流支持监控该指标

URTT

监控点上游平均双向时延,单位为微秒

URTT=T2–T1

T1表示发现Client端建立连接请求的SYN报文时的时间戳

T2表示发现Server返回的SYN ACK报文的时间戳

由于本监控指标监控的是TCP控制报文,所以在一个监控周期内该值不一定能计算出来

双向流支持监控该指标

 

表1-2 目标UDP数据流监控指标

监控指标

指标含义

算法

说明

RTP-LR

RTP报文的丢包率

RTP-LR=(丢包数÷(收包数+丢包数-乱序数))

如果“当前RTP报文的序列号-已接收所有报文中的最大序列号>1”,则为丢包

如果“当前RTP报文的序列号<已接收所有报文中的最大序列号”,则为乱序

单向流支持监控该指标

RTP-SER

RTP报文的乱序率

RTP-SER=(乱序数÷(收包数+丢包数-乱序数))

单向流支持监控该指标

Jitter

RTP报文的抖动,单位为微妙

Jitter=T2–T1

T1表示发送端发送第一个报文和最后一个报文的时间差

T2表示接收端接收第一个报文和最后一个报文的时间差。

单向流支持监控该指标

RTP-LP

RTP报文的最大连续丢包数

监控周期内RTP报文连续丢失的最大个数

网络管理员或者网管应用通过监测RTP-LP的值可以:

·     判断网络状态,以便及时响应网络故障,确保关键业务的畅通。例如:当RTP-LP的值增速较快,则说明网络中可能存在突发流量,可以排查突发流量是否为网络攻击,以及对突发流量进行限速;当RTP-LP的值大于经验值或者常规值,则说明网络存在拥塞或者其它故障,网络管理员可以调整丢包重传策略、增大网络带宽或者启用备份链路等,从而缓解网络带宽压力,有效减少丢包

·     快速定位网络故障,业务报文从源端到目的端要经过很多网络设备,分段检测RTP-LP值,可以快速定位丢包发生的区域,从而缩小故障检测范围,提高故障排除的效率

单向流支持监控该指标

RTP-ELF

FEC有效丢包因子

RTP-ELF=(周期内丢包窗口总数÷周期内滑动窗口总数)

RTP-ELF是一个监控周期内丢包窗口占滑动窗口总数的比例。RTP-ELF的计算依赖于窗口大小与预设的丢包阈值

设备周期内采样的业务报文数达到滑动窗口大小时生成首个窗口,滑动窗口数计1。后续每收到一个报文,向后滑动一个报文并生成新的窗口,滑动窗口数加1。每个窗口都会检验报文丢失数量是否超出了预设的阈值。若超出了阈值,则认为该窗口为丢包窗口,丢包窗口的计数加1。这一过程持续进行,直至监控周期结束,窗口停止滑动。此时设备得到监控周期内,滑动窗口的总数和丢包窗口的总数,计算出RTP-ELF的值

如果一个监控周期内的丢包窗口总数大于0,则认为该周期报文传输存在故障

 

1.2  eMDI配置限制和指导

一个eMDI实例只能监控一条目标数据流,不同eMDI实例不能监控相同的目标数据流或者存在冲突的数据流。存在包含关系(clock-rate除外)的流即视为存在冲突。例如:

·     如下两条流,系统将视为存在冲突(存在包含关系,第一条流包含第二条流):

¡     flow ipv4 tcp source 1.1.1.1 destination 2.2.2.2

¡     flow ipv4 tcp source 1.1.1.1 destination 2.2.2.2 destination-port 20

·     如下两条流,系统不会视为冲突(不存在包含关系):

¡     flow ipv4 tcp source 1.1.1.1 destination 2.2.2.2 destination-port 10

¡     flow ipv4 tcp source 1.1.1.1 destination 2.2.2.2 destination-port 20

实例启动后,实例中的所有参数均不支持修改,如需修改请先使用stop命令停止实例;如果设备发生主备倒换或eMDI进程重启,实例会自动停止,如需启动请重新执行start命令。

在如下两种情况中,由于eMDI功能监控到的数据不是完整的,所以监控结果将会存在偏差:

·     被监控的数据流中,有部分流量在网络中传输时未经过本设备;

·     被监控的数据流中,虽然所有流量都经由本设备转发,但并不是经由本设备中的同一个成员设备转发。

1.3  eMDI配置准备

获取目标数据流的特征,才能根据特征为实例配置目标数据流。

1.4  配置eMDI

1.4.1  配置监控参数

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     开启eMDI功能并进入eMDI视图。

emdi

缺省情况下,eMDI功能处于关闭状态。

(3)     创建eMDI实例并进入实例视图。

instance instance-name

(4)     (可选)配置eMDI实例的描述信息。

description text

缺省情况下,未配置eMDI实例的描述信息。

(5)     配置目标数据流。请选择其中一项进行配置。

¡     配置目标TCP数据流

flow ipv4 tcp source source-ip-address destination destination-ip-address [ destination-port destination-port-number | source-port source-port-number | vlan vlan-id | vni vxlan-id ] *

¡     配置目标UDP数据流

flow ipv4 udp source source-ip-address destination destination-ip-address [ destination-port destination-port-number | source-port source-port-number | vlan vlan-id | vni vxlan-id | pt pt-value | clock-rate clock-rate-value ] *

缺省情况下,未配置eMDI实例的目标数据流。

在进行模糊匹配(即未指定命令中除clock-rate之外的某些可选参数)时,实例仅会以设备收到的首包所属的流为基础进行指标计算。以目的端口号为例,假设配置的目标TCP数据流为flow ipv4 tcp source 10.0.0.1 destination 10.0.1.1,此时设备收到了属于该规则的首包的目的端口号为100,则后续该实例将仅基于源IP地址为10.0.0.1、目的IP地址为10.0.1.1、目的端口号为100这条流进行指标计算,而源IP地址为10.0.0.1、目的IP地址为10.0.1.1、目的端口号为非100的报文,将不会纳入计算范围。

上述模糊匹配的实现机制可能会导致最终的监控结果存在偏差,所以为了保证监控结果的精确性,建议将目标数据流的粒度配置得越精细越好。

(6)     (可选)配置eMDI实例的告警阈值。

alarm { dplr | rtp-lr | rtp-ser | uplr } threshold threshold-value

缺省情况下,eMDI实例的告警阈值为100。

对于TCP数据流,仅支持配置dplruplr;对于UDP数据流,仅支持配置rtp-lrrtp-ser

(7)     (可选)配置eMDI实例的告警抑制次数。

alarm suppression times times-value

缺省情况下,eMDI实例的告警抑制次数为3。

(8)     (可选)配置目标UDP数据流的视频质量监控的滑动窗口和阈值。

fec { window window-size | threshold threshold-value } *

缺省情况下,UDP数据流的视频质量监控的滑动窗口为100,阈值为5。

(9)     (可选)配置eMDI实例的监控时间。

lifetime { seconds seconds | minutes minutes | hours hours | days days }

缺省情况下,eMDI实例的监控时间为1小时。

(10)     (可选)配置eMDI实例的监控周期。

monitor-period period-value

缺省情况下,eMDI实例的监控周期为60秒。

1.4.2  启动eMDI实例

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入eMDI视图。

emdi

(3)     进入eMDI实例视图。

instance instance-name

(4)     启动eMDI实例。

start

1.4.3  停止eMDI实例

请选择其中一项进行配置。

·     停止eMDI实例。

a.     进入系统视图。

system-view

b.     进入eMDI视图。

emdi

c.     进入eMDI实例视图。

instance instance-name

d.     停止eMDI实例。

stop

·     停止所有eMDI实例。

a.     进入系统视图。

system-view

b.     进入eMDI视图。

emdi

c.     停止所有eMDI实例。

stop all

1.5  eMDI显示和维护

在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示eMDI配置后的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除eMDI的统计信息。

表1-3 eMDI显示和维护

配置

命令

显示eMDI实例的信息

display emdi instance [ name instance-name | id instance-id ] [ verbose ]

显示设备的eMDI实例资源信息

display emdi resource

显示eMDI实例的监控统计信息

display emdi statistics { instance-name instance-name | instance-id instance-id } [ number number ] [ abnormal | verbose ]

清除eMDI实例的统计信息

reset emdi statistics [ instance-name instance-name | instance-id instance-id-value ]

 

1.6  eMDI典型配置举例

1.6.1  目标UDP数据流配置举例

1. 组网需求

图1-2所示,Camera通过Device A、Device B和Device C将RTP视频数据流回传给Server。现发现Server端收到的画面有花屏,需在Device A、Device B和Device C配置eMDI功能,进行故障定界,以快速发现故障链路或设备。

2. 组网图

图1-2 eMDI典型配置组网图

3. 配置准备

配置各设备的IP地址,并确保它们之间路由可达。

4. 配置步骤

(1)     配置Device A

# 开启eMDI功能。

<DeviceA> system-view

[DeviceA] emdi

# 创建eMDI实例test。

[DeviceA-emdi] instance test

# 配置目标UDP数据流:源IP为192.168.1.2,目的IP为10.1.1.2。

[DeviceA-emdi-instance-test] flow ipv4 udp source 192.168.1.2 destination 10.1.1.2

# 配置eMDI实例的监控周期为10秒。

[DeviceA-emdi-instance-test] monitor-period 10

# 配置eMDI实例的监控时间为30分钟。

[DeviceA-emdi-instance-test] lifetime minutes 30

# 启动eMDI实例。

[DeviceA-emdi-instance-test] start

(2)     配置Device B和Device C

与Device A的配置相同,配置步骤略。

5. 验证配置

# 实例运行一段时间后,查看Device A、Device B和Device C上实例test的简要监控统计信息,结合三个设备上的数据,判断故障位置。下面以Device A的统计信息为例。

<DeviceA> display emdi statistics instance-name test

Instance name    : test

Instance ID      : 1

Monitoring period: 10 sec

Protocol         : UDP

 

Unit for RTP-LR, RTP-SER and RTP-ELF is 1/100000

Timestamp            Status   RTP-LR  RTP-SER  Jitter(us)  RTP-LP      RTP-ELF

2019/09/17 16:17:20  Normal   0       0 2560        0           0

2019/09/17 16:17:10  Abnormal 50000   0        2459        1           100000

2019/09/17 16:17:00  Abnormal 12634   33333 5236        3           23356

 

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