Catalyst 3750 シリーズスイッチでの CPU 高使用率に関するトラブルシューティング

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Updated: 2009 年 6 月 26 日

Document ID:68461

偏向のない言語

この製品のドキュメントセットは、偏向のない言語を使用するように配慮されています。このドキュメントセットでの偏向のない言語とは、年齢、障害、性別、人種的アイデンティティ、民族的アイデンティティ、性的指向、社会経済的地位、およびインターセクショナリティに基づく差別を意味しない言語として定義されています。製品ソフトウェアのユーザインターフェイスにハードコードされている言語、RFP のドキュメントに基づいて使用されている言語、または参照されているサードパーティ製品で使用されている言語によりドキュメントに例外が存在する場合があります。シスコのインクルーシブランゲージの取り組みの詳細は、こちらをご覧ください。

翻訳について

シスコは世界中のユーザにそれぞれの言語でサポートコンテンツを提供するために、機械と人による翻訳を組み合わせて、本ドキュメントを翻訳しています。ただし、最高度の機械翻訳であっても、専門家による翻訳のような正確性は確保されません。シスコは、これら翻訳の正確性について法的責任を負いません。原典である英語版（リンクからアクセス可能）もあわせて参照することを推奨します。

内容

はじめに

前提条件

要件

使用するコンポーネント

表記法

背景説明

一般的な CPU 高使用率の問題に関するトラブルシューティング

過剰な IGMP 脱退メッセージによる高 CPU 使用率

GRE トンネルによる高 CPU 使用率

設定変更による高 CPU 使用率

過度の ARP 要求による高 CPU 使用率

IP SNMP 処理による高 CPU 使用率

SDM テンプレートによる高 CPU 使用率

ポリシーベースルーティングによる高 CPU 使用率

過度の ICMP リダイレクトによる高 CPU 使用率

はじめに

このドキュメントでは、Cisco Catalyst 3750 シリーズスイッチでの CPU 高使用率の原因について説明しています。シスコ製ルータと同様に、CPU 高使用率の原因を特定するためにスイッチで CPU 使用率を表示するには、show processes cpu コマンドを使用します。ただし、Cisco ルータと Cisco スイッチではアーキテクチャおよび転送メカニズムが異なるため、show processes cpu コマンドの一般的な出力も大幅に異なります。このドキュメントでは、Catalyst 3750 シリーズスイッチでの CPU 高使用率の原因となる一般的な症状についても説明しています。

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、Catalyst 3750 スイッチに基づくものです。

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。対象のネットワークが実稼働中である場合には、どのようなコマンドについても、その潜在的な影響について確実に理解しておく必要があります。

表記法

表記法の詳細については、『シスコテクニカルティップスの表記法』を参照してください。

背景説明

CPU のパケット処理アーキテクチャと CPU の使用率が高くなる問題のトラブルシューティングについて考える前に、ハードウェアベースの転送を行うスイッチと Cisco IOS® ソフトウェアベースのルータでは CPU の使用方法が異なっていることを理解しておく必要があります。CPU の使用率が高くなる現象は、デバイス上のリソースの枯渇や、クラッシュの危険を示すものと誤解されていることが多いようです。容量の問題は、Cisco IOS ルータで CPU 使用率が高くなった場合に発生する症状の 1 つです。ところが、ハードウェアベースの転送を行うスイッチでは、容量の問題が CPU 高使用率の症状となることはほとんどありません。

CPU 高使用率のトラブルシューティングを行うための最初のステップは、使用している Catalyst 3750 スイッチの Cisco IOS バージョンのリリースノートを調べて、可能性のある既知の IOS の不具合を探すことです。この方法で、トラブルシューティングのステップから IOS の不具合を排除できます。Catalyst 3750 スイッチのリリースノートの一覧は、『Cisco Catalyst 3750 シリーズスイッチのリリースノート』を参照してください。

一般的な CPU 高使用率の問題に関するトラブルシューティング

このセクションでは、Catalyst 3750 スイッチで CPU 使用率が高くなる一般的な問題について説明します。

過剰な IGMP 脱退メッセージによる高 CPU 使用率

高 CPU 使用率の一般的な原因の 1 つは、過剰な Internet Group Management Protocol（IGMP; インターネットグループ管理プロトコル）脱退メッセージの処理によって Catalyst 3750 の CPU がビジー状態になることです。Cisco IOS ソフトウェアリリース 12.1(14)EA1a が稼働する Catalyst 3750 スイッチのスタックが、CatOS が稼働する Cat6500 のような、IP オプションで MAC ベースの IGMP エントリを生成する他のスイッチに接続されている場合、3750 では IGMPSN（スヌーピング）プロセスで CPU 使用率が高くなる状態が発生します。これは、そのスタック内での MAC ベースのクエリパケットのループによる結果です。HRPC hl2mm request プロセスでも CPU の使用率が高くなる状態が発生します。Cisco IOS ソフトウェアリリース 12.1(14)EA1a が稼働する Catalyst 3750 のスタックで EtherChannel が設定してあると、過剰な IGMP リーブメッセージが作成される可能性があります。

Catalyst 3750 では大量の IGMP クエリを受信します。これにより、IGMP クエリカウンタが毎秒数百件も増加し始めます。このため、Catalyst 3750 スイッチで CPU 使用率が高くなります。Cisco Bug ID CSCeg55298（登録ユーザ専用）を参照してください。この不具合は、Cisco IOS ソフトウェアリリース 12.1(14)EA1a で確認されており、Cisco IOS ソフトウェアリリース 12.2(25)SEA 以降で解決されています。恒久的な解決策は、最新のCisco IOSバージョンにアップグレードすることです。一時的な回避策には、Catalyst 3750 スタックで IGMP スヌーピングを無効にする、あるいは、3750 のスタックに接続されたスイッチで MAC ベースのクエリを無効にするなどの方法があります。

show ip traffic コマンドによる出力例を次に示します。ここでは、誤ったオプションの IP パケットと急速に増加するアラートが示されています。

Switch#show ip traffic 
 Rcvd: 48195018 total, 25628739 local destination
 0 format errors, 0 checksum errors, 10231692 bad hop count
 0 unknown protocol, 9310320 not a gateway
 0 security failures, 10231 bad options, 2640539 with options
 Opts: 2640493 end, 206 nop, 0 basic security, 2640523 loose source route
 0 timestamp, 0 extended security, 16 record route
 0 stream ID, 0 strict source route, 10231 alert, 0 cipso, 0 ump
 0 other
 Frags: 16 reassembled, 0 timeouts, 0 couldn't reassemble
 32 fragmented, 0 couldn't fragment
 Bcast: 308 received, 0 sent
 Mcast: 4221007 received, 4048770 sent
 Sent: 25342014 generated, 20710669 forwarded
 Drop: 617267 encapsulation failed, 0 unresolved, 0 no adjacency
 0 no route, 0 unicast RPF, 0 forced drop
 0 options denied, 0 source IP address zero 

 
!--- Output suppressed.

show processes cpu コマンドは、スイッチ内のアクティブなプロセス、およびそれに対応する CPU 使用率の統計情報を表示します。CPU 使用率が平常な場合の show processes cpu コマンドの出力例を次に示します。

switch#show processes cpu 

CPU utilization for five seconds: 8%/4%; one minute: 6%; five minutes: 5%   

PID  Runtime(ms)  Invoked  uSecs   5Sec  1Min     5Min  TTY   Process
   1      384       32789     11  0.00%  0.00%   0.00%   0    Load Meter 
   2     2752        1179   2334  0.73%  1.06%   0.29%   0    Exec 
   3   318592        5273  60419  0.00%  0.15%   0.17%   0    Check heaps 
   4        4           1   4000  0.00%  0.00%   0.00%   0    Pool Manager 
   5     6472        6568    985  0.00%  0.00%   0.00%   0    ARP Input 
   6    10892        9461   1151  0.00%  0.00%   0.00%   0    IGMPSN

!--- CPU utilization at normal condition.

   7    67388       53244   1265  0.16%  0.04%   0.02%   0    CDP Protocol 
   8   145520      166455    874  0.40%  0.29%   0.29%   0    IP Background 
   9     3356        1568   2140  0.08%  0.00%   0.00%   0    BOOTP Server 
  10       32        5469      5  0.00%  0.00%   0.00%   0    Net Background 
  11    42256      163623    258  0.16%  0.02%   0.00%   0    Per-Second Jobs 
  12   189936      163623   1160  0.00%  0.04%   0.05%   0    Net Periodic 
  13     3248        6351    511  0.00%  0.00%   0.00%   0    Net Input 
  14      168       32790      5  0.00%  0.00%   0.00%   0    Compute load avgs 
  15   152408        2731  55806  0.98%  0.12%   0.07%   0    Per-minute Jobs 
  16        0           1      0  0.00%  0.00%   0.00%   0    HRPC hI2mm reque 


!--- Output suppressed.

IGMP スヌーピングプロセスにより CPU 使用率が高くなっている場合の show processes cpu コマンドの出力例を次に示します。

switch#show processes cpu 

CPU utilization for five seconds: 8%/4%; one minute: 6%; five minutes: 5%   

  PID  Runtime(ms)  Invoked  uSecs   5Sec  1Min     5Min  TTY   Process
   1        384       32789     11  0.00%  0.00%   0.00%   0    Load Meter 
   2       2752        1179   2334  0.73%  1.06%   0.29%   0    Exec 
   3     318592        5273  60419  0.00%  0.15%   0.17%   0    Check heaps 
   4          4           1   4000  0.00%  0.00%   0.00%   0    Pool Manager 
   5       6472        6568    985  0.00%  0.00%   0.00%   0    ARP Input 
   6      10892        9461   1151    100    100     100   0    IGMPSN 

!--- Due to high CPU utilization.

   7      67388       53244   1265  0.16%  0.04%   0.02%   0    CDP Protocol 
   8     145520      166455    874  0.40%  0.29%   0.29%   0    IP Background 
   9       3356        1568   2140  0.08%  0.00%   0.00%   0    BOOTP Server 
  10         32        5469      5  0.00%  0.00%   0.00%   0    Net Background 
  11      42256      163623    258  0.16%  0.02%   0.00%   0    Per-Second Jobs 
  12     189936      163623   1160  0.00%  0.04%   0.05%   0    Net Periodic 
  13       3248        6351    511  0.00%  0.00%   0.00%   0    Net Input 
  14        168       32790      5  0.00%  0.00%   0.00%   0    Compute load avgs 
  15     152408        2731  55806  0.98%  0.12%   0.07%   0    Per-minute Jobs 
  16          0        2874      0    100    100     100   0    HRPC hI2mm reque 
	

!--- Output suppressed.

GRE トンネルによる高 CPU 使用率

General Routing Encapsulation（GRE; 総称ルーティングカプセル化）トンネルは、Cisco Catalyst 3750 シリーズスイッチではサポートされていません。CLI ではこの機能を設定できますが、パケットはハードウェアでもソフトウェアでもスイッチングできず、CPU の使用率が上昇します。

注：Catalyst 3750では、マルチキャストルーティング用のDistance Vector Multicast Routing Protocol(DVMRP)トンネルインターフェイスだけがサポートされています。それでも、ハードウェアでのパケットのスイッチングはできません。このトンネルでルーティングされるパケットは、ソフトウェアでスイッチングする必要があります。このトンネルで大量のパケットが転送されると、CPU 使用率が上昇します。

この問題の回避策はありません。これは、Catalyst 3750 シリーズスイッチでのハードウェアの制限です。

設定変更による高 CPU 使用率

複数の Catalyst 3750 スイッチがスタック内で接続されている場合に、1 台のスイッチに設定変更があると、hulc running config プロセスが起動して、実行コンフィギュレーションの新規コピーを作成します。次に、スタック内のすべてのスイッチに送信します。新規の実行コンフィギュレーションは、CPU の負荷が高くなります。したがって、新規の実行コンフィギュレーションプロセスを構築する際、および、この新規コンフィギュレーションを他のスイッチに転送する際に、CPU 使用率が高くなります。ところが、この CPU 高使用率が持続するのは、show running-configuration コマンドのコンフィギュレーションビルドステップの実行に要する時間数と同じである必要があります。

この問題の回避策は不要です。通常、これらの状況では CPU 使用率は高くなります。

hulc runningg プロセスにより CPU 使用率が高くなっている場合の show processes cpu コマンドの出力例を次に示します。

switch#show processes cpu 

CPU utilization for five seconds: 63%/0%; one minute: 27%; five minutes: 23%      

 PID Runtime(ms) Invoked   uSecs   5Sec   1Min   5Min   TTY   Process
   1      384      32789      11  0.00%  0.00%   0.00%   0    Load Meter 
   2     2752       1179    2334  0.73%  1.06%   0.29%   0    Exec 
   3   318592       5273   60419  0.00%  0.15%   0.17%   0    Check heaps 
   4        4          1    4000  0.00%  0.00%   0.00%   0    Pool Manager 
   5     6472       6568     985  0.00%  0.00%   0.00%   0    ARP Input 
   6    10892       9461    1151  0.00%  0.00%   0.00%   0    IGMPSN
   7    67388      53244    1265  0.16%  0.04%   0.02%   0    CDP Protocol 
   8   145520     166455     874  0.40%  0.29%   0.29%   0    IP Background 
   9     3356       1568    2140  0.08%  0.00%   0.00%   0    BOOTP Server 
  10       32       5469       5  0.00%  0.00%   0.00%   0    Net Background 
  11    42256     163623     258  0.16%  0.02%   0.00%   0    Per-Second Jobs 
  12   189936     163623    1160  0.00%  0.04%   0.05%   0    Net Periodic 
  13     3248       6351     511  0.00%  0.00%   0.00%   0    Net Input 
  14      168      32790       5  0.00%  0.00%   0.00%   0    Compute load avgs 
  15   152408       2731   55806  0.98%  0.12%   0.07%   0    Per-minute Jobs 
  16        0          1       0  0.00%  0.00%   0.00%   0    HRPC h12mm reque
  17    85964        426  201793 55.72% 12.05%   5.36%   0    hulc running	


!--- Output suppressed.

過度の ARP 要求による高 CPU 使用率

過度に多数の ARP 要求をルータから発信する必要がある場合には、Address Resolution Protocol（ARP）入力プロセスで CPU 使用率が高くなります。同じ IP アドレスに対する ARP 要求は、2 秒ごとに 1 つの要求までにレート制限されています。したがって、過度に多数の ARP 要求が発信されるのは、異なる IP アドレスに対してです。この現象は、ブロードキャストインターフェイスをポイントするように IP ルートを設定した場合に発生する可能性があります。明白な例として、次のようなデフォルトルートが挙げられます。

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Fastethernet0/0

この場合、より具体的なルートで到達できない各 IP アドレスに対する ARP 要求がルータで生成されます。つまり、インターネット上のほとんどすべてのアドレスに対する ARP 要求がルータで生成されることになります。スタティックルーティング用のネクストホップ IP アドレスの設定方法の詳細は、『スタティックルートのためのネクストホップ IP アドレス指定』を参照してください。

別の可能性としては、ローカルに接続されたサブネットをスキャンする悪意のあるトラフィックストリームが、過度に多数の ARP 要求を発生させる場合があります。悪意のあるストリームの兆候は、非常に多数の不完全な ARP エントリが ARP テーブルにあることです。ARP 要求を引き起こす着信 IP パケットには処理が必要なので、この問題のトラブルシューティングは、基本的に IP Input プロセスで CPU 使用率が高くなる場合のトラブルシューティングと同じです。

IP SNMP 処理による高 CPU 使用率

Catalyst 3750 用 Cisco IOS の最新バージョンでは、Simple Network Management Protocol（SNMP; 簡易ネットワーク管理プロトコル）要求は SNMP ENGINE によって処理されます。この SNMP ENGINE プロセスによって CPU 使用率が高くなるのは正常です。SNMP プロセスの優先順位は低く、スイッチの他の機能に影響を与えることはないはずです。

SNMP ENGINE プロセスによって発生する CPU の高使用率の詳細は、『IP の簡易ネットワーク管理プロトコル（SNMP）によって生じる CPU の高使用率』を参照してください。

SDM テンプレートによる高 CPU 使用率

Catalyst 3750 シリーズスイッチの Switch Database Management（SDM; スイッチデータベース管理）は、Ternary Content Addressable Memory（TCAM; 三値連想メモリ）に保持されるレイヤ 2 およびレイヤ 3 のスイッチング情報を管理します。 SDM テンプレートは、特定の機能のサポートを最適化することを目的として、スイッチ内のシステムリソースを設定するために使用されます。これは、ネットワークでのスイッチの使用方法に依存します。SDM テンプレートを選択して一部の機能に対するシステムの使用率を最大にすることも、デフォルトのテンプレートを使用してリソースのバランスを取ることもできます。テンプレートは、次の種類のリソースのサポートを最適化するために、システムリソースに優先順位を設定します。

ルーティング：ルーティングテンプレートは、ユニキャストルーティング用のシステムリソースを最大にします。通常は、ネットワークの中心にあるルータまたはアグリゲータに必要です。
VLAN：VLAN テンプレートは、ルーティングを無効にして、最大数のユニキャスト MAC アドレスをサポートします。通常は、レイヤ 2 スイッチに対して選択されます。
アクセス：アクセステンプレートは、Access Control List（ACL; アクセスコントロールリスト）用のシステムリソースを最大限にして、多数の ACL に対応します。
デフォルト：デフォルトテンプレートは、すべての機能のバランスを取ります。

各テンプレートには、デスクトップテンプレートとアグリゲータテンプレートの 2 つのバージョンがあります。

注：デスクトップスイッチのデフォルトテンプレートは、デフォルトデスクトップテンプレートです。Catalyst 3750-12S 用のデフォルトテンプレートは、デフォルトアグリゲータテンプレートです。

使用されている機能のシステム使用率を最大にする適切な SDM テンプレートを選択します。不適切な SDM テンプレートを選択すると CPU が過負荷になり、スイッチのパフォーマンスが大きく低下する可能性があります。

TCAM の現在の使用率と利用可能量を確認するには、show platform tcam utilization コマンドを発行します。

Switch#show platform tcam utilization

CAM Utilization for ASIC# 0                      Max            Used
                                             Masks/Values    Masks/values

 Unicast mac addresses:                        784/6272         12/26
 IPv4 IGMP groups + multicast routes:          144/1152          6/26
 IPv4 unicast directly-connected routes:       784/6272         12/26
 IPv4 unicast indirectly-connected routes:     272/2176          8/44
 IPv4 policy based routing aces:                 0/0             0/0
 IPv4 qos aces:                                528/528          18/18
 IPv4 security aces:                          1024/1024         27/27

Note: Allocation of TCAM entries per feature uses
a complex algorithm. The above information is meant
to provide an abstract view of the current TCAM utilization

TCAM の使用率がいずれかのパラメータの最大値に近づいている場合は、他のいずれかのテンプレート機能でそのパラメータに対しての最適化ができないかチェックします。

show sdm prefer access | default | dual-ipv4-and-ipv6 | routing | vlan

Switch# show sdm prefer routing

"desktop routing" template:
 The selected template optimizes the resources in
 the switch to support this level of features for
 8 routed interfaces and 1024 VLANs.

  number of unicast mac addresses:             3K
  number of igmp groups + multicast routes:    1K
  number of unicast routes:                    11K
    number of directly connected hosts:        3K
    number of indirect routes:                 8K
  number of policy based routing aces:         512
  number of qos aces:                          512
  number of security aces:                     1K

スイッチで使用する SDM テンプレートを指定するには、sdm prefer グローバル設定コマンドを発行します。

注：新しいSDMテンプレートを使用するには、スイッチのリロードが必要です。

ポリシーベースルーティングによる高 CPU 使用率

Cisco Catalyst 3750 スイッチでの Policy Based Routing（PBR; ポリシーベースルーティング）の実装には、いくつかの制限があります。これらの制限に従わないと、CPU の使用率が高くなる場合があります。

PBR は、ルーティングされるポートまたは SVI で有効にできます。
スイッチは、PBR に対する route-map deny 文をサポートしません。
マルチキャストトラフィックは、ポリシールーティングされません。PBR はユニキャストトラフィックにのみ適用されます。
ローカルアドレス宛のパケットを許可する ACL と照合しないでください。PBR はこれらのパケットを転送するため、ping や Telnet の障害またはルートプロトコルフラッピングが発生する可能性があります。
ACL と deny ACE を照合しないでください。deny ACE と一致するパケットは CPU に送信されるため、CPU の使用率が高くなる可能性があります。
PBR を使用するには、最初に、sdm prefer routing グローバル設定コマンドを使用してルーティングテンプレートを有効にする必要があります。PBR は、VLAN またはデフォルトテンプレートではサポートされません。

詳細なリストについては、『PBR 設定ガイドライン』を参照してください。

過度の ICMP リダイレクトによる高 CPU 使用率

送信元 IP が 1 つのサブネット上にあり、宛先 IP が別のサブネット上にあり、ネクストホップが同一の VLAN またはレイヤ 3 セグメント上にあるパケットを、1 つの VLAN（または任意のレイヤ 3 ポート）が受信したときには、ICMP が廃棄したリダイレクトを取得できます。

ランダムデータの例は次のとおりです。

次のメッセージが show log に示されます。

51w2d: ICMP-Q:Dropped redirect disabled on L3 IF: Local Port Fwding 
L3If:Vlan7 L2If:GigabitEthernet2/0/13 DI:0xB4, LT:7, Vlan:7   
SrcGPN:65, SrcGID:65, ACLLogIdx:0x0, MacDA:001a.a279.61c1, 
MacSA: 0002.5547.3bf0  IP_SA:64.253.128.3 IP_DA:208.118.132.9 IP_Proto:47
TPFFD:EDC10041_02C602C6_00B0056A-000000B4_EBF6001B_0D8A3746

これは、パケットが送信元 IP 64.253.128.3 の VLAN 7 で受信され、宛先 IP 208.118.132.9 に到達しようとしているところで発生します。スイッチで設定されているネクストホップ（この場合、64.253.128.41）も同一の VLAN 7 上にあります。

Catalyst 3750 シリーズスイッチでの CPU 高使用率に関するトラブルシューティング

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