Puffer-Tuning für alle Cisco Router

Einleitung

Dieses Dokument bietet eine Übersicht über die Puffer-Optimierung auf der Basis aktueller Plattformen sowie allgemeine Informationen über den Befehl show buffers.

Voraussetzungen

Anforderungen

Es gibt keine spezifischen Anforderungen für dieses Dokument.

Verwendete Komponenten

Dieses Dokument ist nicht auf bestimmte Software- und Hardware-Versionen beschränkt.

Die Informationen in diesem Dokument beziehen sich auf Geräte in einer speziell eingerichteten Testumgebung. Alle Geräte, die in diesem Dokument benutzt wurden, begannen mit einer gelöschten (Nichterfüllungs) Konfiguration. Wenn sich Ihr Netzwerk in der Produktionsumgebung befindet, müssen Sie sich bei jedem Befehl zunächst dessen potenzielle Auswirkungen vor Augen führen.

Konventionen

Weitere Informationen zu Dokumentkonventionen finden Sie unter Cisco Technical Tips Conventions (Technische Tipps von Cisco zu Konventionen).

Allgemeiner Überblick

Durch das Puffer-Tuning können Sie die Art und Weise ändern, wie ein Router Puffer aus seinem verfügbaren Speicher zuweist, und verhindern, dass Pakete bei einem vorübergehenden Datenverkehrsstoß verloren gehen.

Um festzustellen, ob der Puffer des Routers eingestellt werden muss, verwenden Sie die Befehle show interfaces und show buffers.

Wenn Sie die Ausgabe der Befehle show interfaces und show buffers oder die Ausgabe des technischen Supports show (aus dem privilegierten Modus) von Ihrem Cisco Gerät haben, können Sie Cisco CLI Analyzer verwenden, um potenzielle Probleme und Korrekturen anzuzeigen. Um den Cisco CLI Analyzer verwenden zu können, müssen Sie registrierter Kunde sein, sich anmelden und JavaScript aktiviert haben.

Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für die Ausgabe des Befehls show interfaces:

Output queue 0/40, 1041 drops; input queue 0/75, 765 drops 
35252345 packets input, 547082589 bytes, 940 no buffer 

• Die Ein- und Ausgangsverluste sind darauf zurückzuführen, dass die Ein- und Ausgangswarteschlangen von einem Burst an Datenverkehr überrannt werden. Dies hat nichts mit einem Pufferproblem zu tun, sondern eher mit einer Einschränkung der Switching-Leistung.

• "Kein Puffer" steht für die Anzahl der wegen fehlender Pufferkapazität zum Kopieren des Pakets blockierten Pakete.

Verwenden Sie den Befehl show buffers, um die Puffergröße zu ermitteln, die der maximalen Übertragungseinheit (Maximum Transmission Unit, MTU) der Schnittstelle entspricht:

Middle buffers, 600 bytes (total 150, permanent 25):
  147 in free list (10 min, 150 max allowed) 
  61351931 hits, 137912 misses, 51605 trims, 51730 created
  91652 failures (0 no memory)

Die folgende Tabelle erläutert die Ausgabe:

Schlüsselwort	Beschreibung
gesamt	Die Gesamtzahl der Puffer im Pool, einschließlich der verwendeten und nicht verwendeten Puffer
dauerhaft	Die permanente Anzahl der zugewiesenen Puffer im Pool. Diese Puffer stehen immer im Pool und lassen sich nicht wegschneiden.
in freier Liste	Die Anzahl der derzeit im Pool verfügbaren Puffer, die kostenlos verwendet werden können.
Min	Die Mindestanzahl an Puffern, die der Router "in der freien Liste" belassen soll. Wenn die Anzahl der Puffer "in der freien Liste" unter den "min"-Wert fällt, sollte der Router versuchen, weitere Puffer für diesen Pool zu erstellen.
max. zulässig	Die maximale Anzahl von Puffern, die "in der freien Liste" zulässig sind. Wenn die Anzahl der Puffer "in der freien Liste" größer als der Wert "max allowed" ist, sollte der Router versuchen, Puffer aus dem Pool zu entfernen.
Treffer	Die Anzahl der erfolgreich zugewiesenen Puffer aus der Liste der freien Puffer.
Fehlschläge	Gibt an, wie oft ein Puffer angefordert wurde, aber keine Puffer in der freien Liste verfügbar sind, oder wenn es weniger als "min" Puffer in der freien Liste gibt.
Trimmungen	Die Anzahl der Puffer, die aus dem Pool entfernt wurden, wenn die Anzahl der Puffer "in der freien Liste" die Anzahl der maximal zulässigen Puffer überschreitet.
erstellt	Die Anzahl der Puffer, die im Pool erstellt wurden, wenn die Anzahl der Puffer "in der freien Liste" kleiner als "min" war.
kein Speicher	Die Anzahl der Versuche des Routers, neue Puffer zu erstellen, die jedoch aufgrund des unzureichenden freien Speichers im Router nicht durchgeführt werden konnten.
Fehler	Die Anzahl der Fehler, die einem Anforderer unter der Interrupt-Zeit einen Puffer gewähren (denken Sie daran, dass der Router neue Puffer auf Prozess-Switching-Ebene erstellen kann, sodass "Fehler" nur auftreten, wenn "kein Speicher" vorhanden ist). Die Anzahl der "Fehler" gibt die Anzahl der Pakete an, die aufgrund von Puffermangel verworfen wurden.

Umgang mit Puffern durch den Router

Die Anzahl der Puffer "in der freien Liste" ist die Anzahl der verfügbaren Puffer. Wenn eine Pufferanforderung eingeht, wird ein Puffer aus der "in free list" zugewiesen.

Die IOS-Puffer werden hauptsächlich aus zwei Gründen verwendet:

• Verarbeitung von Datenverkehr, der am Router endet

• Switching bei der Paketverarbeitung

Wenn keine Puffer verfügbar sind und Fast Switching aktiviert ist, tritt ein Pufferfehler auf, und das Paket wird verworfen. Wenn der Pufferpool-Manager einen Pufferfehler erkennt, "erstellt" er einen neuen Puffer, um zukünftige Fehler zu vermeiden.

Der Router erstellt keinen neuen Puffer, wenn die Zahl "in free list" dem Wert "max allowed" entspricht. Wenn auf dem Router nicht genügend Speicher vorhanden ist, um einen neuen Puffer zu erstellen, wird dieser als "kein Speicher" aufgezeichnet. Wenn die Zahl "in der freien Liste" größer als die Zahl "max allowed" ist, "trimmt" der Router einige überschüssige Puffer.

Die Anzahl der "Ausfälle" und "kein Speicher" sind die einzigen Problembereiche. Es kann zu Ausfällen kommen, die sich aber nach einer Weile stabilisieren sollten. Der Router erstellt oder trimmt Puffer nach Bedarf, um die Anzahl der Ausfälle zu stabilisieren. Wenn die Anzahl der Fehler weiter zunimmt, ist möglicherweise eine Puffer-Optimierung erforderlich.

Wenn nicht genügend Speicher vorhanden ist, um neue Puffer zu erstellen, suchen Sie nach einem Pufferleck oder einem allgemeinen Speicherproblem. Im Fast-Switching-Pfad werden keine Puffer erstellt. Wenn der Router also versucht, ein Paket per Fast-Switching zu versenden, ohne dass ein Puffer verfügbar ist, wird das Paket verworfen, und es wird ein Fehler gemeldet. Ein neuer Puffer wird erstellt, wenn der Puffer-Pool-Manager das nächste Mal ausgeführt wird.

Low-End-Plattformen (Cisco Router der Serien 1600, 2500 und 4000)

Fast-Switched- und Process-Switched-Pakete nutzen die gleichen Puffer. Diese Puffer befinden sich im gemeinsam genutzten Speicher. Der gemeinsam genutzte Speicher befindet sich im dynamischen RAM (DRAM) der Cisco Router der Serien 1600 und 2500 oder im gemeinsamen RAM (SRAM) der Cisco Router der Serien 4000, 4500 und 4700.

Die ersten Zeilen des Befehls show memory geben an, wie viel gemeinsam genutzter Speicher Sie haben, wie viel derzeit verwendet wird und wo der niedrigste Punkt liegt. Wenn ein Paket nicht schnell vermittelt werden kann, wird ein Zeiger auf das Paket in die Prozessvermittlungs-Eingangswarteschlange eingefügt, das Paket selbst wird jedoch nicht kopiert.

Die folgende Ausgabe des Befehls show buffers auf einer einfachen Plattform (Cisco 4500):

router# show buffers

Buffer elements:
     471 in free list (500 max allowed)
     870696495 hits, 0 misses, 0 created
 
Public buffer pools:
Small buffers, 104 bytes (total 50, permanent 50):
     49 in free list (20 min, 150 max allowed)
     27301678 hits, 23 misses, 20 trims, 20 created
     0 failures (0 no memory)
Middle buffers, 600 bytes (total 150, permanent 25):
     147 in free list (10 min, 150 max allowed)
     61351931 hits, 137912 misses, 51605 trims, 51730 created
     91652 failures (0 no memory)
Big buffers, 1524 bytes (total 67, permanent 50):
     67 in free list (5 min, 150 max allowed)
     46293638 hits, 455 misses, 878 trims, 895 created
     0 failures (0 no memory)
VeryBig buffers, 4520 bytes (total 96, permanent 10):
     79 in free list (0 min, 100 max allowed)
     11818351 hits, 246 misses, 98 trims, 184 created
     243 failures (0 no memory)
Large buffers, 5024 bytes (total 10, permanent 0):
     10 in free list (0 min, 10 max allowed)
     4504003 hits, 873040 misses, 759543 trims, 759553 created
     873040 failures (0 no memory)
Huge buffers, 18024 bytes (total 0, permanent 0):
     0 in free list (0 min, 4 max allowed)
     0 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)
    
Interface buffer pools:
TokenRing0 buffers, 4516 bytes (total 48, permanent 48):
     0 in free list (0 min, 48 max allowed)
     3099742 hits, 9180771 fallbacks
     16 max cache size, 1 in cache
TokenRing1 buffers, 4516 bytes (total 48, permanent 48):
     0 in free list (0 min, 48 max allowed)
     335172 hits, 403668 fallbacks
     16 max cache size, 16 in cache
Serial1 buffers, 1524 bytes (total 96, permanent 96):
     63 in free list (0 min, 96 max allowed)
     33 hits, 0 fallbacks
     0 max cache size, 0 in cache
Serial2 buffers, 1524 bytes (total 96, permanent 96):
     63 in free list (0 min, 96 max allowed)
     701370936 hits, 268 fallbacks
     0 max cache size, 0 in cache
Serial3 buffers, 1524 bytes (total 96, permanent 96):
     63 in free list (0 min, 96 max allowed)
     33 hits, 0 fallbacks
     0 max cache size, 0 in cache
Serial0 buffers, 4546 bytes (total 96, permanent 96):
     28 in free list (0 min, 96 max allowed)
     346854 hits, 5377043 fallbacks
     32 max cache size, 27 in cache

Die Schnittstellen-Pufferpools werden von den Schnittstellen für Ein-/Ausgabe (I/O) verwendet. Wenn es keine weiteren Puffer in der Liste der freien Zwischenpuffer der Schnittstelle gibt, geht der Router als Fallback zu den öffentlichen Pufferpools. Für einen Fallback gibt es keinen Performance-Treffer.

Caching ist eine Softwaremanipulation, die die Verfügbarkeit von Puffern für den Interrupt-Level-Treibercode beschleunigt, indem ein gewisser Overhead umgangen wird.

Hinweis: Normalerweise sollten Schnittstellenpuffer nicht eingestellt werden.

High-End-Plattformen (Routingprozessoren, Switchprozessoren, Chip-Switchprozessoren und Routing-/Switchprozessoren)

Hier ist die Ausgabe des Befehls show buffers auf einer High-End-Plattform:

Router# show buffers 

Buffer elements: 
  498 in free list (500 max allowed) 
  326504974 hits, 0 misses, 0 created 

Public buffer pools:    
Small buffers, 104 bytes (total 150, permanent 150): 
  140 in free list (30 min, 250 max allowed) 
  564556247 hits, 148477066 misses, 16239797 trims, 16239797 created 
  29356200 failures (0 no memory) 
Middle buffers, 600 bytes (total 120, permanent 120): 
  116 in free list (20 min, 200 max allowed) 
  319750574 hits, 85689239 misses, 9671164 trims, 9671164 created 
  26050704 failures (0 no memory) 
Big buffers, 1524 bytes (total 100, permanent 100): 
  98 in free list (10 min, 300 max allowed)    
  20130595 hits, 14796572 misses, 251916 trims, 251916 created 
  11813639 failures (0 no memory) 
VeryBig buffers, 4520 bytes (total 15, permanent 15): 
  14 in free list (5 min, 300 max allowed) 
  22966334 hits, 3477687 misses, 13113 trims, 13113 created 
  2840089 failures (0 no memory) 
Large buffers, 5024 bytes (total 12, permanent 12): 
  12 in free list (0 min, 30 max allowed) 
  849034 hits, 1979463 misses, 1028 trims, 1028 created 
  1979456 failures (0 no memory) 
Huge buffers, 18024 bytes (total 6, permanent 5): 
  4 in free list (2 min, 13 max allowed) 
  338440 hits, 1693496 misses, 1582 trims, 1583 created 
  1640218 failures (0 no memory) 

Header-Pools

Die öffentlichen Pufferpools befinden sich im DRAM und werden als Systempuffer bezeichnet. Der gemeinsam genutzte Speicher auf dem Route/Switch Processor (RSP) wird als Systempaketspeicher (System Packet Memory, MEMD) bezeichnet und bietet 2 MB Speicher. Auf dem Route Processor (RP) und dem Switch Processor (SP) (oder Silicon Switch Processor - SSP) befinden sich Systempuffer auf dem RP und das MEMD auf dem SP (oder SSP).

Wenn ein Paket eingeht, wird es vom empfangenden Schnittstellenprozessor in MEMD gespeichert (außer beim Versatile Interface Processor - VIP). Wenn kein schnelles Switching möglich ist, wird das gesamte Paket in einen Systempuffer in DRAM kopiert. Daher sind die Puffer, die Sie im Befehl show buffers sehen, die Systempuffer, die sich im DRAM befinden.

Der Befehl show controllers cbus zeigt die Schnittstellenpuffer in MEMD an. Auch hier wird nicht empfohlen, die Schnittstellenpuffer anzupassen. Wenn ein Paket nicht zum schnellen Switching weitergeleitet und in einen Systempuffer kopiert werden kann, wird das Paket verworfen, und ein Fehler wird gezählt, wenn kein Systempuffer verfügbar ist.

Partikelbasierte Plattformen

Die Cisco Router der Serien 3600 und 7200 verwenden Partikel. Bei den Schnittstellenpuffern handelt es sich um atomare Puffer, die als Partikel bezeichnet werden und in die die Pakete aufgeteilt werden. Wenn ein Paket nicht schnell vermittelt werden kann, muss der Router es in einem Systempuffer wieder zusammensetzen, da der Prozess-Switching-Code keine Partikel verarbeiten kann.

Nachfolgend finden Sie die Ausgabe des Befehls show buffers auf einem Cisco 3600:

Router# show buffers 
Buffer elements:
     499 in free list (500 max allowed)
     136440 hits, 0 misses, 0 created
 
Public buffer pools:
Small buffers, 104 bytes (total 50, permanent 50):
     49 in free list (20 min, 150 max allowed)
     4069435 hits, 141 misses, 73 trims, 73 created
     52 failures (0 no memory)
Middle buffers, 600 bytes (total 25, permanent 25):
     25 in free list (10 min, 150 max allowed)
     628629 hits, 21 misses, 21 trims, 21 created
     3 failures (0 no memory)
Big buffers, 1524 bytes (total 50, permanent 50):
     50 in free list (5 min, 150 max allowed)
     9145 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)
VeryBig buffers, 4520 bytes (total 10, permanent 10):
     10 in free list (0 min, 100 max allowed)
     0 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)
Large buffers, 5024 bytes (total 0, permanent 0):
     0 in free list (0 min, 10 max allowed)
     0 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)
Huge buffers, 18024 bytes (total 0, permanent 0):
     0 in free list (0 min, 4 max allowed)
     0 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)

Interface buffer pools:
CD2430 I/O buffers, 1524 bytes (total 0, permanent 0):
     0 in free list (0 min, 0 max allowed)
     0 hits, 0 fallbacks
 
Header pools:
Header buffers, 0 bytes (total 265, permanent 256):
     9 in free list (10 min, 512 max allowed)
     253 hits, 3 misses, 0 trims, 9 created
     0 failures (0 no memory)
     256 max cache size, 256 in cache

Particle Clones:
     1024 clones, 0 hits, 0 misses
 
Public particle pools:
F/S buffers, 256 bytes (total 384, permanent 384):
     128 in free list (128 min, 1024 max allowed)
     256 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)
     256 max cache size, 256 in cache
Normal buffers, 1548 bytes (total 512, permanent 512):
     356 in free list (128 min, 1024 max allowed)
     188 hits, 0 misses, 0 trims, 0 created
     0 failures (0 no memory)
     128 max cache size, 128 in cache
 

Private particle pools:
Ethernet0/0 buffers, 1536 bytes (total 96, permanent 96):
     0 in free list (0 min, 96 max allowed)
     96 hits, 0 fallbacks
     96 max cache size, 64 in cache
Serial0/0 buffers, 1548 bytes (total 14, permanent 14):
     0 in free list (0 min, 14 max allowed)
     14 hits, 0 fallbacks
     14 max cache size, 14 in cache
BRI0/0 buffers, 1548 bytes (total 14, permanent 14):
     0 in free list (0 min, 14 max allowed)
     14 hits, 0 fallbacks
     14 max cache size, 14 in cache
BRI0/0:1 buffers, 1548 bytes (total 14, permanent 14):
     0 in free list (0 min, 14 max allowed)
     14 hits, 0 fallbacks
     14 max cache size, 14 in cache
BRI0/0:2 buffers, 1548 bytes (total 14, permanent 14):
     0 in free list (0 min, 14 max allowed)
     14 hits, 0 fallbacks
     14 max cache size, 14 in cache
TokenRing0/0 buffers, 1548 bytes (total 64, permanent 64):
     0 in free list (0 min, 64 max allowed)
     64 hits, 0 fallbacks
     64 max cache size, 64 in cache
     4 buffer threshold, 0 threshold transitions

Private Partikelpools werden von den Schnittstellen verwendet und sollten nicht optimiert werden. Wenn kein Puffer in der Liste verfügbar ist, greift der Router auf die öffentlichen Partikelpools zurück.

Header-Puffer dienen zum Aufzeichnen einer Liste aller zu einem Paket gehörenden Partikel.

Hinweis: Für das Prozess-Switching werden Systempuffer verwendet. Auf dem Cisco 3600 befinden sich alle diese Puffer im E/A-Speicher, der sich im DRAM befindet. Sie können die Größe des E/A-Speichers mit dem Befehl memory-size iomem angeben. Auf dem Cisco 7200 befinden sich die Pufferpools für Schnittstellenteilchen für die PAs (High Bandwidth Port Adapters) im SRAM.

Puffer-Tuning

Unten sehen Sie ein Beispiel aus dem Befehl show buffers:

Middle buffers, 600 bytes (total 150, permanent 25):
  147 in free list (10 min, 150 max allowed)
  61351931 hits, 137912 misses, 51605 trims, 51730 created
  91652 failures (0 no memory)

In diesem Beispiel haben die mittleren Puffer viele Fehler. Dies ist kein ernstes Problem, da es nur 0,1 % der Treffer ausmacht. Diese Zahlen sollten mit etwas Puffer-Tuning leicht verbessert werden können.

Puffer-Tuning wird nur durchgeführt, wenn Pakete nicht über CEF geswitcht werden können.

Je nach Architektur des Routers gehören die von Ihnen eingestellten Puffer entweder zum E/A-Speicher (Low-End) oder zum Hauptspeicher (High-End). Bevor Sie die Puffer abstimmen, überprüfen Sie zuerst, ob Sie genügend freien I/O- oder Hauptspeicher haben, indem Sie die ersten Zeilen des Befehls show memory verwenden.

Hier einige allgemeine Werte, die Sie verwenden können:

• permanent: nehmen Sie die Anzahl der Gesamtpuffer in einem Pool und fügen Sie etwa 20%.

• min-free: min-free auf ca. 20-30% der permanenten Anzahl der zugewiesenen Puffer im Pool einstellen.

• max-free: Setzen Sie max-free auf etwas, das größer ist als die Summe von Permanenten und Minima.

Im Beispiel zur Puffer-Optimierung oben könnten wir diese Befehle im globalen Konfigurationsmodus eingeben:

buffers middle permanent 180 
buffers middle min-free 50 
buffers middle max-free 230 

Normalerweise erstellt die Cisco IOS® Software Puffer dynamisch, sodass diese Einstellungen in Ordnung sind. Bei einem Datenverkehrsstoß hat der Router jedoch möglicherweise nicht genug Zeit, um die neuen Puffer zu erstellen, und die Anzahl der Ausfälle nimmt möglicherweise weiter zu. Verwenden Sie den Befehl buffers, um die Standardeinstellungen des Pufferpools zu ändern. Stellen Sie sicher, dass Änderungen an den Pufferwerten mit Vorsicht vorgenommen werden, da sich ungeeignete Puffereinstellungen auf die Systemleistung auswirken können. Wenn Sie die Pufferzähler löschen möchten, muss der Router neu geladen werden.

Es gibt zwei Arten von Datenverkehrsspitzen:

• Langsamer Burst: In diesem Fall hat der Router ausreichend Zeit, um neue Puffer zu erstellen. Erhöhen Sie die Anzahl der minutenfreien Puffer. Durch die Verwendung von freien Puffern können Sie den min-free-Wert erreichen und dann neue Puffer erstellen.

• Schnelle Spitzen: Bei schnellen Spitzen im Datenverkehr hat der Router nicht genug Zeit, um neue Puffer zu erstellen, daher sollten Sie die freien Puffer verwenden. Ändern Sie dazu die Anzahl der permanenten Puffer.

Fazit: Erhöht sich der Create-Zähler nach der Ersteinstellung, erhöhen Sie den Mini-Free (Slow Burst). Erhöhen Sie den permanenten Wert, wenn der Fehlerzähler steigt, nicht aber der Erstellungszähler (schneller Burst).

Fabric-Puffer reservieren

Sie können den Befehl fabric buffer-reserve eingeben, um den Systemdurchsatz zu verbessern und die ASIC-Puffer zu reservieren.

Dieser Befehl wird von den folgenden Modulen unterstützt:

• WS-X6704 mit 10 GE

• WS-X6748-SFP

• WS-X6748-GE-TX

• WS-X6724-SFP

Dieser Befehl wird auf Cisco Routern der Serie 7600, die mit einer Supervisor Engine 32 konfiguriert sind, nicht unterstützt.

fabric buffer-reserve [high | low | medium | value]

Vorsicht: Verwenden Sie diesen Befehl nur unter Anleitung des Cisco TAC.

In den folgenden Fällen ist dieser Befehl häufig nützlich:

• Das Leitungsprotokoll wird für mehrere Schnittstellen deaktiviert.

• Überläufe an mehreren Schnittstellen

• Ports verlassen den EtherChannel häufig und treten ihm bei

• TestMacNotification-Test schlägt wiederholt bei Line Cards mit DFC fehl

Puffer-Leaks

Im Folgenden finden Sie ein Beispiel für die Ausgabe des Befehls show buffers:

Big buffers, 1524 bytes (total 1556, permanent 50): 
  52 in free list (5 min, 150 max allowed) 
  43670437 hits, 5134 misses, 0 trims, 1506 created 
  756 failures (0 no memory) 

Diese Ausgabe zeigt ein Pufferleck im Pool großer Puffer an. Es gibt insgesamt 1556 große Puffer im Router und nur 52 sind in der freien Liste. Etwas nutzt alle Puffer und gibt sie nicht frei. Weitere Informationen zu Pufferlecks finden Sie unter Fehlerbehebung bei Pufferlecks.

Zugehörige Informationen

• Fehlerbehebung bei Speicherproblemen
• Fehlerbehebung: Pufferlecks
• Grundlegende Systemverwaltungsbefehle
• Ändern der Größe des Systempuffers
• Technischer Support – Cisco Systems