Implemente a licença de desempenho para o Integrated Service Router 4000

Introdução

Este documento descreve como implementar a licença de desempenho nos roteadores da série Cisco Integrated Service Router 4000 (ISR4000).

Pré-requisitos

Requisitos

Não existem requisitos específicos para este documento.

Componentes Utilizados

As informações neste documento são baseadas nestas versões de software e hardware:

• Roteador de serviço integrado Cisco 4000 (ISR4000)

As informações neste documento foram criadas a partir de dispositivos em um ambiente de laboratório específico. Todos os dispositivos utilizados neste documento foram iniciados com uma configuração (padrão) inicial. Se a rede estiver ativa, certifique-se de que você entenda o impacto potencial de qualquer comando.

Informações de Apoio

Este documento descreve a implementação da Licença de Desempenho (também conhecida como licença de throughput) nos roteadores da série Cisco Integrated Service Router 4000 (ISR4000) que são executados no software Cisco IOS® XE. Um conceito semelhante se aplica às plataformas virtuais Cloud Service Router 1000 (CSR1000v).

Licença de desempenho

Os roteadores da série ISR4000 são baseados nas CPUs de plano de controle, dados e serviços de vários núcleos e fornecem diferentes níveis de desempenho que dependem do modelo da plataforma.

Observação: por padrão, cada modelo da série ISR4000 oferece uma taxa de transferência máxima básica. Para obter mais informações, consulte o site Visão geral do produto. 

A licença de desempenho aumenta a taxa de transferência máxima que o dispositivo pode oferecer.

Para determinar o throughput:

• Throughput máximo: execute o comando show platform hardware throughput level.
• Throughput atual: execute o comando show platform hardware qfp ative datapath usage.

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

Núcleos de plano de dados no ISR4000

Para explicar o conceito de licença de desempenho, vale a pena ilustrar a diferença entre vários modelos do ISR4000 em relação à arquitetura de plano de dados.

Plano de dados do ISR4451

O ISR4451 pode usar até nove núcleos de Packet Processing Engine (PPE) para processamento de recursos, criptografia e descriptografia incluídos e um único núcleo para o processamento de entrada e saída (E/S). Cada núcleo de PPE pode lidar com um pacote de cada vez.

Plano de dados do ISR4431

O ISR4431 tem a mesma arquitetura de plano de dados que o ISR4451, com a exceção de que pode usar até cinco núcleos de PPE para processamento de recursos, criptografia e descriptografia também incluídos.

Planos de dados do ISR4351 e do ISR4331

A arquitetura do plano de dados ISR4351 e ISR4331 consiste em até três núcleos PPE usados para processamento de recursos e um único núcleo para processamento de E/S e criptografia.

Planos de dados do ISR4321 e do ISR4221

O ISR4321 e o ISR4221 têm um único núcleo de PPE para processamento de recursos e outro núcleo para E/S e processamento de criptografia.

Comparação das licenças de desempenho

As diferenças em cada roteador ISR4000 series antes e depois da licença de desempenho são aplicáveis:

Configuração

Ativar a licença de desempenho no ISR4000

Antes de aplicar a licença de desempenho, um dos vários pré-requisitos precisa ser atendido. Eles dependem do modelo de licença (inteligente ou tradicional).

Smart Licensing

Registre o dispositivo na Smart/Virtual Account e garanta que a licença de desempenho apropriada seja fornecida à conta.

Observação: o Cisco IOS XE 16.10.1 e as versões de software mais recentes são apenas Smart License, as licenças tradicionais não são mais suportadas.
O Cisco IOS XE 17.3.2 e as versões de software mais recentes suportam o Smart Licensing Using Policy . Essa política oferece uma abordagem simplificada.

Licença de direito de uso (RTU)

Aceite o Contrato de Licença de Usuário Final (EULA) no modo de configuração global, aceite o contrato de usuário final da licença. Depois que o EULA é aceito, a licença de desempenho de RTU de demonstração ou avaliação é ativada. O período de avaliação expira após 60 dias.

Licença tradicional

Copie o arquivo de licença para o flash do roteador. Use o comando license install<flash:license-file> para instalá-lo.

Configurar o nível de taxa de transferência

Use o comando platform hardware throughput level no modo de configuração global para ativar a licença de desempenho.

Router(config)#platform hardware throughput level 300000
% Please write mem and reload
% The config will take effect on next reboot

Observação: no CSR1000v, as alterações são aplicadas imediatamente e não é necessário recarregar. Para ativar a licença nos roteadores ISR4000, é necessário recarregar.

Quando a licença de desempenho é ativada nos roteadores ISR400:

• Um ou mais núcleos de plano de dados adicionais para encaminhamento são ativados (não aplicável a ISR4221 nem a ISR4321).
• O Aggregate Shaper interno é ajustado para a largura de banda licenciada.

A funcionalidade do Aggregate Shaper é implementada no núcleo da CPU do plano de dados dedicado às operações de E/S.

Dica: o throughput licenciado é aplicável à saída QFP (tráfego de saída). A licença de desempenho congestiona a saída da interface externa do plano de dados, quando o tráfego de saída excede a taxa de transferência licenciada. Por padrão, o tráfego excedente é modelado. Em outras plataformas, uma opção baseada em policiamento está disponível.

Tráfego cobrado em relação à licença de desempenho

Tráfego debitado na licença

• Todo o tráfego de saída enviado para uma interface física (exceto a interface de gerenciamento GigabitEthernet 0)
• Tráfego através do UCS-E no módulo de serviço interno (logicamente, é um dispositivo externo)

Tráfego não debitado na licença

• Tráfego de ingresso
• Tráfego direcionado para o plano de controle
• Tráfego agendado para interfaces virtuais, como MFR e MLPPP (é debitado quando agendado fora de um link de membro físico)
• Tráfego comutado em um módulo de switch ou entre módulos por Multi Gigabit Fabric na mesma VLAN (esse tráfego não acessa os núcleos de plano de dados)

Quando o tráfego excede o throughput licenciado

Um sistema de token bucket (contagem de bits) é implementado no núcleo de plano de dados de E/S para determinar se os pacotes podem ser enviados por meio de uma interface de saída. A modelagem de tráfego é aplicada quando mais bits do que a licença permite são destinados a interfaces externas.

Os pacotes podem ser enviados desde que haja tokens no bucket:

• Não há mais tokens disponíveis: os pacotes são armazenados em buffer.
• Novos tokens disponíveis no bucket: o tráfego armazenado em buffer é enviado na representação hipotética do HQF (Hierarchical QoS Framework), um nó modelador separado é introduzido no nível das interfaces físicas externas.

Essa pseudo-configuration usa a Modular QoS CLI (MQC) para ilustrar o conceito geral:

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

Observação: cada interface externa tem a mesma proporção de largura de banda restante.

Se a taxa oferecida exceder a largura de banda licenciada:

• O agendador enfileira pacotes e faz interfaces com a mesma proporção de largura de banda restante.
• Alguns pacotes podem ser descartados devido ao limite de fila excedido.
• A latência e a instabilidade podem aumentar para tráfego não LLQ. O tráfego prioritário é menos afetado porque recebe alguns créditos limitados para ignorar a licença temporariamente.
• Devido ao excesso de assinaturas, todas as interfaces externas estão congestionadas simultaneamente; o risco de condição de falta de recursos (OOR) aumenta.

Por meio de qualquer período de excesso de assinaturas, as interfaces compartilham a largura de banda igualmente, a menos que haja tráfego de nível de prioridade.

Observação: por padrão, o modelador integrado não diferencia entre interfaces LAN/WAN. Como resultado, todas as interfaces enfileiram pacotes quando o tráfego de saída agregado excede a taxa de transferência licenciada. Nesses cenários, políticas de QoS podem ser implementadas para priorizar e ponderar o tráfego em todas as interfaces, não apenas nas interfaces de WAN.

Verificação

Sintomas de largura de banda licenciada excedidos

Indicadores de limite de taxa de transferência:

• Tráfego de saída total limitado à taxa de transferência licenciada na saída do comando show platform hardware qfp ative datapath usage:

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

Observação: este exemplo é baseado em 100 Mbps.

• Quedas de Cauda relatadas no nível do Plano de Dados na saída de show platform hardware qfp ative statistics drop:

Router#show platform hardware qfp active statistics drop
-------------------------------------------------------------------------
Global Drop Stats                         Packets                  Octets  
-------------------------------------------------------------------------
TailDrop                                    4395                  6634970 

• Buffers distribuídos uniformemente em interfaces na saída de show platform hardware qfp ative 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

Observação: os contadores são incrementados para cada pacote processado sob o throughput licenciado em um evento de excesso de assinaturas. Ele incrementa um contador de enfileiramento para aqueles que estão em buffer e um contador de descarte quando o pacote precisa ser descartado.

• Mensagem de syslog gerada quando a taxa de transferência média se aproxima ou excede a largura de banda licenciada.

%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 

O limite de alerta é configurável. A mensagem de syslog pode ser usada como indicador da largura de banda licenciada.

Para configurar o nível de limite e o intervalo de amostra, use o comando set platform hardware throughput-monitor threshold [percentage] interval [seconds].

Para exibir as configurações do monitor de throughput, use o comando show platform hardware throughput-monitor parameters:

Router#show platform hardware throughput-monitor parameters

Throughput monitor parameters
  Throughput monitor threshold: 90 percent
  Throughput monitor interval: 300 seconds
  Throughput monitor status: enabled

Aumentar a licença de desempenho

As plataformas ISR4000 oferecem um aumento da licença de desempenho, que permite um desempenho ilimitado do Cisco Express Forwarding (CEF). O dispositivo deve usar o software Cisco IOS XE versão 16.7.1 ou posterior. O aggregate shaper é desativado depois que o aumento da licença é ativado. Como resultado, a taxa de transferência máxima depende dos recursos usados e deixa de ser determinística.

Ativar licença do Boost Performance

Licenças tradicionais

Instalação:

1. Carregue o arquivo de licença para o flash do roteador.
2. Instale a licença.
3. Salve a configuração.
4. Recarregue o dispositivo para ativar o aumento da licença de desempenho.

Após a instalação da licença, o Boost Performance é ativado automaticamente e o comando platform hardware throughput level boost é adicionado à configuração.

Use o comando show license para ver o estado da licença.

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

Smart Licensing versões anteriores e 17.3.1

Instalação:

1. Verifique se o aumento da licença de desempenho correto (específico para o modelo ISR4000) foi fornecido na Virtual Account.
2. Registre o dispositivo nessa Virtual Account.
3. Use o comando platform hardware throughput level boost no modo de configuração global.
4. Salve a configuração.
5. Recarregue o dispositivo para ativar o aumento da licença de desempenho.

Nota: No Cisco IOS XE 17.3.1 e versões mais antigas, o comando platform hardware throughput level boost só está disponível após um registro bem-sucedido no CSSM. O comando não estará disponível se o dispositivo tiver sido registrado no CSSM antes que a licença seja adicionada ao repositório de licenças da Virtual Account. Você precisa cancelar o registro e registrar novamente o dispositivo no CSSM para executar o comando platform hardware throughput level boost.

Use o comando show license all para ver o estado da licença:

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

Smart Licensing versões mais recentes que a 17.3.2

No Cisco IOS XE 17.3.2 e versões de software mais recentes, não há nenhum conceito de registro de dispositivo com o portal Smart Licensing (Smart/Virtual Account). As licenças não impostas são ativadas após a alteração da configuração e, posteriormente, o uso da licença deve ser relatado à Cisco de acordo com a política. Para obter mais informações, consulte o site Smart Licensing Using Policy.

Além disso, no Cisco IOS XE 17.3.2 em diante, a licença do Boost Performance se torna uma licença RTU (Right-To-Use, direito de uso). Isso significa que você não precisa de autorização prévia para ativar esta licença.

Instalação:

1. Use o comando platform hardware throughput level boost no modo de configuração global.
2. Salve a configuração.
3. Recarregue o dispositivo para ativar o aumento da licença de desempenho.