サービス統合型ルータ4000のPerformanceライセンスの実装
内容
はじめに
このドキュメントでは、Ciscoサービス統合型ルータ(ISR)4000(ISR4000)シリーズルータにPerformance Licenseを実装する方法について説明します。
前提条件
要件
このドキュメントに関する固有の要件はありません。
使用するコンポーネント
このドキュメントの情報は、次のソフトウェアとハードウェアのバージョンに基づいています。
- Ciscoサービス統合型ルータ4000(ISR4000)
このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、クリアな（デフォルト）設定で作業を開始しています。本稼働中のネットワークでは、各コマンドによって起こる可能性がある影響を十分確認してください。
背景説明
このドキュメントでは、Cisco IOS® XEソフトウェアで稼働するCiscoサービス統合型ルータ(ISR4000)4000(ISR4000)シリーズルータへのパフォーマンスライセンス（スループットライセンスとも呼ばれる）の実装について説明します。同様の概念が、Cloud Service Router 1000 Virtual（CSR1000v）プラットフォームにも当てはまります。
Performanceライセンス
ISR4000シリーズルータは、マルチコアのコントロール、データ、およびサービスプレーンCPUをベースとしており、プラットフォームモデルに応じたさまざまなパフォーマンスレベルを提供します。
パフォーマンスライセンスは、デバイスが提供できる最大スループットを向上させます。
スループットを決定するには、次の手順を実行します。
- 最大スループット：show platform hardware throughput levelコマンドを実行します。
- 現在のスループット：show platform hardware qfp active datapath utilizationコマンドを実行します。
Router#show platform hardware qfp active datapath utilization
CPP 0: Subdev 0 5 secs 1 min 5 min 60 min
Input: Priority (pps) 0 0 0 0
(bps) 0 0 0 0
Non-Priority (pps) 54 59 142 295
(bps) 39728 51128 490672 1136960
Total (pps) 54 59 142 295
(bps) 39728 51128 490672 1136960
Output: Priority (pps) 0 0 0 0
(bps) 0 64 72 72
Non-Priority (pps) 14 6 100 255
(bps) 23200 14880 460904 1104712
Total (pps) 14 6 100 255
(bps) 23200 14944 460976 1104784 << consumed throughput
Processing: Load (pct) 0 0 0 0
ISR4000 のデータプレーンコア
Performance Licenseの概念を説明する際には、ISR4000の各種モデルの違いをデータプレーンアーキテクチャに関して説明する価値があります。
ISR4451 データプレーン
ISR4451 では、機能処理（暗号化と復号化を含む）に最大 9 つのパケット処理エンジン（PPE）コアは使用され、入出力（I/O）処理に 1 つのコアが使用されます。各 PPE コアは、一度に 1 つのパケットを処理できます。
ISR4431 データプレーン
ISR4431 のデータ プレーン アーキテクチャは ISR4451 と同じですが、機能処理（暗号化と復号化も含む）に最大 5 つの PPE コアが使用される点が異なります。
ISR4351 および ISR4331 データプレーン
ISR4351およびISR4331データプレーンアーキテクチャは、機能処理に使用される最大3つのPPEコアと、I/O処理と暗号処理の両方に使用される1つのコアで構成されます。
ISR4321 および ISR4221 データプレーン
ISR4321とISR4221には、機能処理用の単一のPPEコアと、I/Oおよび暗号処理用の別のコアがあります。
パフォーマンスライセンスの比較
パフォーマンスライセンスの適用前と適用後の各 ISR4000 シリーズ ルータでの違いは、次のとおりです。
| パフォーマンスライセンスなし |
パフォーマンスライセンスあり |
|||
| 最大スループット |
PPE コア数 |
最大スループット |
PPE コア数 |
|
| 4221 |
35 Mbps |
PPE X 1 + I/O X 1 |
75 Mbps |
変化なし |
| 4321 |
50 Mbps |
PPE X 1 + I/O X 1 |
100 Mbps |
変化なし |
| 4331 |
100 Mbps |
PPE X 2 + I/O X 1 |
300 Mbps |
PPE X 3 + I/O X 1 |
| 4351 |
200 Mbps |
PPE X 2 + I/O X 1 |
400 Mbps |
PPE X 3 + I/O X 1 |
| 4431 |
500 Mbps |
PPE X 3 + I/O X 1 |
1 Gbps |
PPE X 5 + I/O X 1 |
| 4451 |
1 Gbps |
PPE X 5 + I/O X 1 |
2 Gbps |
PPE X 9 + I/O X 1 |
| 4461 |
1.5 Gbps |
PPE X 8 + I/O X 1 |
3 Gbps |
PPE X 15 + I/O X 1 |
コンフィギュレーション
ISR4000 でのパフォーマンスライセンスのアクティブ化
パフォーマンスライセンスを適用するには、いくつかの前提条件のいずれかを満たす必要があります。これらは、ライセンスモデル（スマートまたは従来型）によって異なります。
Smart Licensing
デバイスをスマート/バーチャルアカウントに登録し、適切なパフォーマンスライセンスがアカウントにプロビジョニングされていることを確認します。
使用権（RTU）ライセンス
グローバルコンフィギュレーションモードでエンドユーザライセンス契約書(EULA)に同意し、ライセンスでエンドユーザ契約書に同意します。EULA に同意すると、デモまたは評価版 RTU パフォーマンスライセンスがアクティブ化されます。評価期間は 60 日間です。
従来のライセンス
ライセンスファイルをルータのフラッシュにコピーします。license install <flash:license-file> コマンドを使用してライセンスをインストールします。
スループットレベルの設定
パフォーマンスライセンスをアクティブ化するには、グローバル コンフィギュレーション モードで platform hardware throughput level コマンドを使用します。
Router(config)#platform hardware throughput level 300000 % Please write mem and reload % The config will take effect on next reboot
ISR400 ルータでパフォーマンスライセンスがアクティブ化される場合：
- 転送用の追加のデータプレーンコアがアクティブになります（ISR4221およびISR4321には適用されません）。
- 組み込みの集約シェーパーは、ライセンスされた帯域幅に合わせて調整されます。
集約シェイパー機能は、I/O 操作専用のデータプレーン CPU コアに実装されています。
Performanceライセンスに対して課金されるトラフィック
ライセンスに対して課金されるトラフィック
- 物理インターフェイスに送信されるすべての出力トラフィック（管理インターフェイスである GigabitEthernet 0 を除く）
- 内部サービスモジュールの UCS-E（論理的には外部デバイス）を介したトラフィック
ライセンスに対して課金されないトラフィック
- 入力トラフィック
- コントロールプレーンにパントされたトラフィック
- MFR や MLPPP などの仮想インターフェイスに関してスケジュールされたトラフィック（物理メンバーリンクからの送信がスケジュールされたトラフィックには課金されます）
- スイッチモジュール内でスイッチングされるトラフィックまたは同じ VLAN 内のマルチギガビット ファブリックを介してモジュール間でスイッチングされるトラフィック（このようなトラフィックはデータプレーンコアに到達しません）
トラフィックがライセンスされたスループットを超える場合
パケットが出力インターフェイスを介して送信可能かどうかを判断するために、トークンバケットシステム（ビットカウント）が I/O データプレーンコアに実装されています。トラフィックシェーピングは、ライセンスで許可されているよりも多くのビットが外部インターフェイス宛てに送信される場合に適用されます。
バケットにトークンがあるかぎり、パケットを送信できます。
- 使用できるトークンがこれ以上ない：パケットはバッファされます。
- バケット内で利用可能な新しいトークン：バッファされたトラフィックは、仮想的な階層型QoSフレームワーク(HQF)表現で送信され、独立したシェーパノードが外部物理インターフェイスレベルで導入されます。
この疑似設定では、一般的な概念を示すために Modular QoS CLI（MQC）が使用されます。
policy-map Data PlaneExternalInterfaces
class GigabitEthernet0/0/0
bandwidth remaining ratio 1
service-policy <user defined>
class GigabitEthernet0/0/1
bandwidth remaining ratio 1
service-policy <user defined>
class Serial0/0/0
bandwidth remaining ratio 1
service-policy <user defined>
policy-map License
shape average license_level
service-policy Data PlaneExternalInterfaces
policy-map Root
class external_traffic
service-policy License
class control_plane_traffic
service-policy Punt
class recycled_traffic
service-policy Recycle
提示されたレートがライセンスされた帯域幅を超える場合は、次のようになります。
- スケジューラは、パケットをキューイングし、帯域幅の残存率が等しいインターフェイスをスケジュールします。
- キューの制限を超えたため、一部のパケットがドロップされる可能性があります。
- 非 LLQ トラフィックについては、遅延とジッターが増加する可能性があります。プライオリティトラフィックは、ライセンスを一時的にバイパスするための制限付きクレジットを取得するため、影響を受けにくい。
- 加入過多により、すべての外部インターフェイスが同時に輻輳し、リソース不足(OOR)状態のリスクが高まります。
オーバーサブスクリプションが発生すると、インターフェイスはプライオリティレベルのトラフィックがない限り、帯域幅を均等に共有します。
検証
Licensed Bandwidth Exceeded現象
スループット制限の指標は、次のとおりです。
- show platform hardware qfp active datapath utilizationの出力で、ライセンス付与されたスループットで制限された出力トラフィックの合計：
Router#show platform hardware qfp active datapath utilization
CPP 0: Subdev 0 5 secs 1 min 5 min 60 min
Input: Priority (pps) 0 0 0 0
(bps) 0 0 0 0
Non-Priority (pps) 18027 17536 17493 17740
(bps) 101806904 184352 195272 204816
Total (pps) 18207 17536 17493 17740
(bps) 101806904 184352 195272 204816
Output: Priority (pps) 0 0 0 0
(bps) 0 0 0 0
Non-Priority (pps) 17916 17400 17361 17578
(bps) 99956512 198024 209024 218568
Total (pps) 17916 17400 17361 17578
(bps) 99956512 97592394 98694332 94902000
Processing: Load (pct) 7 7 7 7
- show platform hardware qfp active statistics dropの出力でデータプレーンレベルで報告されるテールドロップ：
Router#show platform hardware qfp active statistics drop ------------------------------------------------------------------------- Global Drop Stats Packets Octets ------------------------------------------------------------------------- TailDrop 4395 6634970
-
show platform hardware qfp active feature lic-bw oversubscription:
Router#show platform hardware qfp active feature lic-bw oversubscription
Interface: GigabitEthernet0/0/0, QFP interface: 7
Overall Traffic:
enqueued (bytes): 7188433, (packets): 75926 << signs of evenly distributed buffering on interfaces
tail_drops (bytes): 0, (packets): 0
total (bytes): 7188433, (packets): 75926
Interface: GigabitEthernet0/0/1, QFP interface: 8
Overall Traffic:
enqueued (bytes): 10492353355, (packets): 236972715 << signs of evenly distributed buffering on interfaces
tail_drops (bytes): 18809589, (packets): 56020 << drops on busy interfaces
total (bytes): 10511162944, (packets): 237028735
Interface: GigabitEthernet0/0/2, QFP interface: 9
Overall Traffic:
enqueued (bytes): 9544293, (packets): 57041 << signs of evenly distributed buffering on interfaces
tail_drops (bytes): 0, (packets): 0
total (bytes): 9544293, (packets): 57041
- 平均スループットレートが、ライセンスされた帯域幅に近づく（または超える）と生成される Syslog メッセージ
%BW_LICENSE-4-THROUGHPUT_MAX_LEVEL: F0: cpp_ha: Average throughput rate approached the licensed bandwidth of 100000000 bps during 1 sampling periods in the last 24 hours, sampling period is 300 seconds
アラートのしきい値は設定可能です。この Syslog メッセージは、ライセンスされた帯域幅の指標として使用できます。
しきい値レベルとサンプル間隔を設定するには、set platform hardware throughput-monitor threshold [percentage] interval [seconds]コマンドを使用します。
スループットモニタの設定を表示するには、show platform hardware throughput-monitor parametersコマンドを使用します。
Router#show platform hardware throughput-monitor parameters Throughput monitor parameters Throughput monitor threshold: 90 percent Throughput monitor interval: 300 seconds Throughput monitor status: enabled
ブースト パフォーマンス ライセンス
ISR4000 プラットフォームは、無制限の Cisco Express Forwarding（CEF）パフォーマンスを可能にするブースト パフォーマンス ライセンスを提供します。デバイスは、Cisco IOS XEソフトウェアバージョン16.7.1以降を使用する必要があります。ブーストライセンスがアクティブ化されると、集約シェイパーが無効になります。その結果、最大スループットは、確定的なものではなく、使用される機能に依存するようになります。
Boost Performanceライセンスの有効化
従来のライセンス
設置:
- ライセンスファイルをルータのフラッシュにアップロードします。
- ライセンスをインストールします。
- 設定を保存します。
- Boost Performanceライセンスをアクティブにするには、デバイスをリロードします。
ライセンスのインストール後、ブーストパフォーマンスが自動的に有効になり、プラットフォームハードウェアスループットレベルのboostコマンドが設定に追加されます。
ライセンスの状態を確認するには、show license コマンドを使用します。
Router#show license <output ommitted> Index 11 Feature: booster_performance Period left: Life time License Type: Permanent License State: Active, In Use License Count: Non-Counted License Priority: Medium
17.3.1 以前のバージョンのスマートライセンス
設置:
- 正しいBoost Performanceライセンス（ISR4000モデルに固有）が仮想アカウントにプロビジョニングされていることを確認します。
- 仮想アカウントにデバイスを登録します。
- グローバルコンフィギュレーションモードでplatform hardware throughput level boostコマンドを使用します。
- 設定を保存します。
- Boost Performanceライセンスをアクティブにするには、デバイスをリロードします。
ライセンスの状態を確認するには、show license allコマンドを使用します。
Router#show license all <output ommitted> License Usage ============== Boost Performance for ISR4431 (ISR_4431_BOOST): Description: Boost Performance for ISR4431 Count: 1 Version: 1.0 Status: AUTHORIZED
17.3.2 以降のバージョンのスマートライセンス
Cisco IOS XE 17.3.2以降のソフトウェアバージョンでは、スマートライセンスポータル（スマート/仮想アカウント）にデバイスを登録するという概念はありません。未適用のライセンスは設定の変更時にアクティブになり、後でライセンスの使用状況がポリシーに従ってシスコに報告されます。詳細については、ポリシーを使用したスマートライセンスのサイトを参照してください。
また、Cisco IOS XE 17.3.2以降では、Boost PerformanceライセンスがRight-To-Use(RTU)ライセンスになります。つまり、このライセンスをアクティブにするために事前の認証は必要ありません。
設置:
- グローバルコンフィギュレーションモードでplatform hardware throughput level boostコマンドを使用します。
- 設定を保存します。
- Boost Performanceライセンスをアクティブにするには、デバイスをリロードします。
更新履歴
| 改定 | 発行日 | コメント |
|---|---|---|
3.0 |
16-Aug-2023 |
タイトル、利用規約、ブランディング要件、スタイル要件、およびフォーマットを更新。 |
2.0 |
13-Jul-2022 |
編集および再公開 |
1.0 |
05-Jul-2021 |
初版 |
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