JVMGC对IMSHSS延迟分析

于国胜

摘  要：用户归属服务器（IMS HSS）是下一代通信网（NGN）核心网络IP多媒体子系统（IMS）中的主要用户数据库。IMS HSS中存储用户的配置文件，可执行用户的身份验证和授权，并提供对呼叫控制服务器的支持，另外也可提供用户位置信息等。根据移动网络中用户的数量、设备的容量和组织方式，IMS归属网络可以包含一个或多个HSS服务器。传统的移动网络，用户档案简单明了，用于身份认证、服务访问授权和基本服务配置。随着应用更加专注于个人的客户体验，用户档案在移动应用的业务逻辑中扮演的角色越来越重要，应用程序需要访问并能够操作数据。但是电信运营商或电信网络也已不是用户配置文件信息的唯一来源，还有需要被访问的增值用户信息，它超越了传统的网络边界，带来来自不同来源的信息，例如因特网存储库（新浪、搜狐等）和独立的应用数据存储（微信、QQ等）。用户档案信息正逐步成为电信运营商的无形数字资产。

关键词：IMS HSS;延迟;用户档案

中图分类号：TN919.8         文献标志码：A         文章编号：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

下一代通信网（NGN）有着更严格的业务需求，电信运营商更是拥有巨量用户，在开发过程中标定、量化HSS的性能，对产品的可扩展性设计非常重要。在分布式缓存模式下，得到HSS集群的性能指标对设计开发过程具有重大的辅助作用，可以帮助我们反向验证设计开发的符合性和有效性。同时，使用典型电信运营商呼叫模型对产品进行评估，可以达到辅助、优化设计的目的。

HSS服务器由企业自主开发的SIP容器实现，包括SIP协议栈、Diameter协议栈、WorkManager线程池和分布式缓存等模块（如图1）。

测试的主要目标是获得HSS系统的性能基准，优选典型的Diameter消息进行测试。

2 性能基准测试和分析

2.1 测试设置

性能基准测试将基于双节点设置来执行。客户端的所有流量将被发送到一个节点，此节点的分布式缓存被配置为false，而另一个节点被配置为true，不接受测试流量。此配置方式可以消除本地缓存命中的性能影响，并可以保证被测试的性能基准能反映出最佳的线性度。虽然在HSS业务节点中的本地缓存存储有助于提高性能，但随着分布式缓存节点数目的增加，本地缓存命中的总体比例将会降低，这样就难以从性能测试来预测系统可扩展性。

我們进行性能基准测试的解决方案就是要尽量避免本地缓存命中率降低的影响，强迫所有的缓存访问都从远程访问。

该测试将用双节点执行，以评估分布式缓存模式下的HSS的可扩展性。

说明：

测试消息为Sh-UDR （获取用户状态）、 Sh-UDR （获取存储数据（长度1k字节））、Cx-UAR;测试客户端为Seagull  ;HSS代表HSS服务器，分布式缓存设置为false;符号H-n表示HSS服务器节点;Dummy app为只安装HSS但没有流量输入的HSS服务器，分布式缓存设置为true;符号C-n表示分布式缓存节点;DB是数据库（预装1，000，000条用户数据）。

UDR和UAR是IMS核心网络中最常用的消息（参考：3GPP TS 29.228），选择它们作为测试消息具有代表性。

存储库数据是透明地存储在HSS服务器中的特定应用程序的用户数据，应用服务器负责在HSS服务器中存储和检索UDR数据。

2.2 测试数据

进行性能基准测试时，模拟250000个公共标识符（IMPU，可以被视为订阅者）HSS消息，每个公共标识符与2个私有标识符相关联，并保证此两个私有标识符与同一组公共标识符交叉关联。公共标识符和私有标识符都赋予规范化的格式命名，来模拟实际的案例。每个公共标识符和长度1K字节的存储库数据相关联，用于进行UDR（GET存储库数据）消息测试。

    2.3 方案

方案：JVM GC延迟分析测试

验证：不同负载下的响应延迟分布（在双节点上测试）。

3 A-HSS呼叫模型

在IMS中，应用服务器和HSS之间使用Sh接口。应用服务器经常使用UDR来获取特定用户的用户配置文件或应用专用数据（存储库数据）。测试存储库数据包含1K字节的测试数据。（参考：3GPP TS 29.228）

4 结论

延迟数据记录在测试客户机中，包括网络往返延迟等。根据测试，可以观察到JVM垃圾回收会对延迟分布产生影响。但是，major GC的间隔可能会超过几分钟，因此我们捕获major GC之间的测试数据以避免major GC影响，然后分别进行另一个测试来评估major GC影响（参见图6）。

参考文献：

[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.