“云杉互联网发布DeepFlow 5G核心网互联网功能服务监控方案”
5g揭开了产业网络转型的新篇章,推动5g融合应用的快速发展是业内共识 gti最新发布的《5g智能化网络白皮书》强调,网络智能化是4g通信网络高效优质建设开展和运营不可缺少的能力 如何为顾客提供更优质、更有保障的通信服务成为运营商乃至整个社会新闻化快速发展的重要课题 5g核心网运维的新挑战 5g核心网( 5g核心)是电信运营商5g建设的重要组成部分,运用全新的技术,实现互联网的部署、互联网功能、新业务的开展, 在4g核心网( epc,演进数据包核心)中,网络要素配备在专用设备上,硬件属性强 另一方面,在5g核心网环境中使用基于服务的体系结构( sba,service based architecture ),引入云本机、微服务等设计思想,实现软件化、模块化、模块化 关于新的核心网运输保障, 互联网功能解耦根据监测目标数剧增的 3GPP的定义,5g核心网的各互联网功能( nf,网络功能)为功能级 在5g核心网方案中,通过虚拟化、云本机技术的融合,通用服务器取代了专用硬件设备出现。 随之,虚拟网络要素、虚拟机、容器pod的数量迅速增加,各业务的负荷增加,提供了多个ipv4、ipv6业务平面 与 4GEPC相比,5g核心网sba体系结构中虚拟化的nfs实例数量以两个以上的数量级增加,需要监视的对象数量巨大,这是5g核心网保障方面的第一个 服务自动化增加了互联网跟踪的难度 通过互联网功能仓库( nrf,nf repository function ),5g核心网的各种互联网功能服务被自动管理和服务 集中控制方面可以使大量区域之间的信令交互成为数据中心内部的流量,并随着信令解决延迟优化的业务应用的变化,根据需要迅速扩展互联网的功能和服务,从而实现互联网的业务响应 自动化管理在生产端提高了管理效率,增加了在核心网保障端动态、难以跟踪的新课题 路径优化和解耦提高了监控复杂的 4g核心网元素之间的通信遵循请求者和响应者的点对点模式,是互耦原有的传输模式 在5g核心网服务化的框架下,各互联网功能服务之间可以根据诉求按需通信 5g核心网框架下的互联网功能服务间的通信机制进一步解除了生产者与顾客模式的耦合,具备灵活、可组织、解耦、开放等优点,是5g时代快速满足垂直领域诉求的重要基础能力。 各互联网功能在实用化过程中消除了不必要的网络中继,但服务间的呼叫依赖、访问跟踪、性能分解、故障定位等也成为运维保障方面的新挑战 deepflow 5g核心网的互联网功能服务监控方案实践 deepflow面向5g核心网,基于服务nfs之间通信接入流量的获取分解,实现了核心网的稳定运行 整个方案中,根据解决逻辑可以分为流量获取、数据逐一发送、诊断分解三大部分,通过流量收集预解决抽象层,提供流量收集和预解决的北向管理接口,获取整个监控平台可扩展的基础数据 在一般的5g核心网环境中,主要涉及kvm虚拟机和容器pod的互联网流量获取 deepflow 5g核心网功能服务监控方案支持ipv4、ipv6协议环境,与http v2协议紧密结合,实现服务间的相关依赖监控。 本文基于运营商实际的5gc运行环境,简化了复杂性,并以free5gc环境为基础进行了介绍 什么是免费5gc? / h/]绿色5 GCisanopen -资源项目第5代( 5g )。 mobilecorenetworks.theultimategoalofthisprojectistoimplementthe 5单核网络( 5gc )定义的in 3gpp发行版15 ) R15 )。 and beyond---- Free 5GC Free 5GC是5g核心网的开放源码软件项目,整体架构基于3gpp标准,符合sba框架,虚拟 在实际的5g环境中,许多制造商使用集装箱技术提供互联网功能服务 本文使用虚拟机运行容器,创建kubernetes集群,建立5g核心网络验证环境,启用各互联网功能 云杉互联网deepflow平台对各互联网服务的监控保障 实际部署的组件包括控制器、收集器和数据节点 (/h/)图: 5g核心网监控方案)/h/)从大到小的跟踪互联网服务)/h/)在5g核心网的监控实践中,从大到小,分阶段有序展示服务的运行状态和相关关系 一般根据业务流程分为三个大范围,大范围分为数据中心所属的区域或资源池,然后是互联网功能或服务类型,例如amf、udm、smf等,最后是容器pod、宿主机等 deepflow平台基于三种范围,从大操作分为小操作,为许多涉及核心网络的复杂互联网提供完善的分级监控跟踪 下图显示了各种互联网功能服务的执行和调用的关系的全景图,显示了服务接口( sbi,service-based interface ) )中互联网各功能之间的调用通信和性能 (/h/) )/h/) )图:在功能服务的全景图(/h/)的实践过程中,互联网层(吞吐量、负载)、传输层(同时连接、tcp连接建立延迟、tcp系统) 分级定位异常边界范围 5g核心网中存在许多复杂的nfs间服务呼叫,具备比较有效的呼叫性能跟踪能力尤为重要 图:服务器间访问的示例 简单的逻辑调用、AMF (访问移动管理功能)的nfs调用UDM ) UNIFIEDM,如上图所示 在5g互联网环境中,一般与宿主机、虚拟机、容器的互联网虚拟化的实现相关联,以全栈方式组织访问呼叫是应对新环境中消除运维障碍的挑战所必须的 以完全堆栈的观点,展开以上调用时,可以分析nfs在开始调用之前所经过的pod接口、虚拟机接口、主机接口甚至网关等链接 (/h/)图:服务呼叫的全栈跟踪图像(/h/)全栈跟踪比较云内服务之间的呼叫访问,逐步展开基于虚拟化的逻辑通信,明确各段的互联网状态、性能 在上述访问的例子中,进行了呼叫延迟的故障排除,明确了nfs呼叫服务的两端后,展开全栈跟踪,直接定位有延迟的接口 如全栈跟踪样本图所示,从服务amf服务实例到udm服务实例的访问延迟瓶颈集中在udm功能侧,即运行所属虚拟机的虚拟互联网 排除了udm服务实例的pod互联网接口和amf所复盖的虚拟机、pod等许多接口路径 图:如果没有全栈跟踪样本 deepflow全栈跟踪工具,则服务访问调用的性能故障排除将是混乱、复杂和冗余的过程 总结 以上的free5gc样品在实验室环境中执行,并模拟执行了相应的测试用例,但实际生产场景比实验室环境多、复杂大,对运维保障提出了更高的要求 经过实际环境测试验证,deepflow平台也确实可以填补5g核心网的监控保障空怀特 核心网在基于服务的架构中统一收集服务之间的互联网流量,实现接入呼叫的全面性能监控,提供集装箱化的全栈路径跟踪,5g核心网服务 应对云的固有优势,与5g服务紧密合作,解决5g核心网生产中面临的监控、运输、保障等挑战
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