適用於所有Cisco路由器的緩衝區調節

簡介

本文檔概述了基於當前平台進行緩衝區調節，同時還介紹了有關show buffers命令的一般資訊。

必要條件

需求

本文件沒有特定需求。

採用元件

本文件所述內容不限於特定軟體和硬體版本。

本文中的資訊是根據特定實驗室環境內的裝置所建立。文中使用到的所有裝置皆從已清除（預設）的組態來啟動。如果您在即時網路中工作，請確保在使用任何命令之前瞭解其潛在影響。

慣例

如需文件慣例的詳細資訊，請參閱思科技術提示慣例。

一般概述

緩衝區調節允許您修改路由器從其可用記憶體中分配緩衝區的方式，有助於防止在臨時突發流量期間丟棄資料包。

若要確定是否需要調節路由器的緩衝區，請使用show interfaces和show buffers命令。

如果從Cisco裝置上得到show interfaces命令和show buffers命令的輸出，或者是得到show technical-support（從啟用模式）的輸出，您可以使用Cisco CLI Analyzer顯示潛在問題和解決方法。要使用思科CLI分析器，您必須是註冊客戶、已登入並已啟用JavaScript。

以下是show interfaces命令輸出的示例：

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

• 輸入和輸出丟包是由於輸入和輸出隊列被突發流量超載。這與緩衝區問題無關，而是與進程交換效能限制有關。

• 「no buffer」表示因為沒有可用緩衝區來複製資料包而丟棄的資料包數。

使用show buffers命令，可以檢視與介面的最大傳輸單元(MTU)相對應的緩衝區大小：

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)

下表對輸出進行了說明：

關鍵字	說明
總計	池中緩衝區的總數，包括已使用和未使用的緩衝區。
永久	池中已分配緩衝區的永久數量。這些緩衝區始終位於池中，不能被裁掉。
在可用清單中	池中當前可用且可供使用的緩衝區數量。
最小值	路由器應嘗試保持「在可用清單中」的最小緩衝區數量。 如果「in free list」的緩衝區數量降到「min」值以下，路由器應嘗試為該池建立更多的緩衝區。
允許的最大值	允許「在可用清單中」的最大緩衝區數量。 如果「in free list」的緩衝區數量大於「max allowed」值，路由器應嘗試減少池中的緩衝區。
命中	從可用清單中成功分配的緩衝區數量。
遺漏	緩衝區被請求但可用清單中沒有可用緩衝區的次數，或可用清單中緩衝區數量少於「最小」緩衝區時的次數。
裁剪	當「在可用清單中」的緩衝區數量超過「允許的最大」緩衝區數量時，已從池中修剪的緩衝區數量。
已建立	當「在可用清單中」的緩衝區數量小於「min」時，已在池中建立的緩衝區數量。
無記憶體	路由器嘗試建立新緩衝區，但由於路由器中的可用記憶體不足而無法建立的次數。
失敗	在中斷時間下將緩衝區授予請求者的失敗次數（請記住，路由器可以在進程交換級別建立新的緩衝區，因此除非有「無記憶體」，否則不會發生「失敗」）。「失敗」數表示因緩衝區短缺而丟棄的資料包數。

路由器如何處理緩衝區

緩衝區數量「在可用清單中」是可用緩衝區數量。當緩衝區請求進入時，會從「在可用清單中」分配一個緩衝區。

使用IOS緩衝區有兩個主要原因：

• 處理在路由器終止的流量。

• 當資料包正在進行進程交換時。

如果沒有可用的緩衝區，並且啟用了快速交換，就會出現緩衝區故障並丟棄資料包。當緩衝池管理器進程檢測到緩衝故障時，它「建立」新的緩衝以避免將來發生故障。

如果可用清單中的數字等於「max allowed」值，路由器不會建立新緩衝區。如果路由器記憶體不足，無法建立新的緩衝區，則記錄為「無記憶體」。如果「in free list」大於「max allowed」數字，路由器會「裁剪」一些多餘的緩衝區。

「故障」和「無記憶體」的數量是唯一需要關注的領域。故障可能發生，但過一段時間後應會穩定下來。路由器會根據需要建立或修剪緩衝區，以穩定故障數。如果失敗次數繼續增加，可能需要調整緩衝區。

如果由於記憶體不足而無法建立新的緩衝區，請查詢是否存在緩衝區洩漏，或更常見的記憶體問題。在快速交換路徑中不會建立緩衝區，因此如果路由器嘗試快速交換封包，且沒有可用的緩衝區，則封包會遭到捨棄，並會報告失敗。下次執行緩衝區集區管理員時，會建立新的緩衝區。

低端平台（Cisco 1600、2500和4000系列路由器）

快速交換資料包和進程交換資料包共用相同的緩衝區。這些緩衝區位於共用記憶體中。共用記憶體位於Cisco 1600和2500系列路由器的動態RAM (DRAM)中，或者位於Cisco 4000、4500和4700系列路由器的共用RAM (SRAM)中。

show memory命令的前幾行顯示您所擁有的共用記憶體量、當前使用量及其最低點。當封包無法進行快速交換時，會在程式交換輸入佇列中插入指向封包的指標，但不會複製封包本身。

以下是低端平台(Cisco 4500)上show buffers 命令的輸出：

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

介面緩衝池由介面用於輸入/輸出(I/O)。當介面緩衝區可用清單中沒有其它緩衝區時，路由器將轉至公共緩衝池作為回退。回退沒有效能影響。

快取是一種軟體操作，可略過一些額外負荷，加速中斷層級驅動程式程式碼的緩衝區可用性。

注意：通常，不應調整介面緩衝區。

高階平台（路由處理器、交換處理器、Silicon Switch處理器和路由/交換處理器）

下面是高端平台上show buffers命令的輸出：

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) 

標頭集區

公共緩衝池位於DRAM中，稱為系統緩衝區。路由/交換處理器(RSP)上的共用記憶體稱為系統封包記憶體(MEMD)，允許2 MB的記憶體。在路由處理器(RP)和交換處理器(SP)（或矽交換處理器- SSP）上，系統緩衝區位於RP上，而MEMD位於SP（或SSP）上。

當資料包傳入時，接收介面處理器會將資料包儲存在MEMD中（通用介面處理器- VIP除外）。如果無法進行快速交換，整個封包都會複製到DRAM中的系統緩衝區中。因此，您在show buffers命令中看到的緩衝區是位於DRAM中的系統緩衝區。

show controllers cbus 命令顯示MEMD中的介面緩衝區。同樣，不建議調整介面緩衝區。如果封包無法進行快速交換，且被複製到系統緩衝區，則該封包會被捨棄，如果沒有可用的系統緩衝區，則會計算失敗次數。

基於粒子的平台

Cisco 3600和7200系列路由器使用粒子。介面緩衝區是資料包被分割到其中的原子緩衝區，稱為粒子。當封包無法進行快速交換時，路由器必須將其重組到一個系統緩衝區中，因為程式交換程式碼無法處理粒子。

以下是Cisco 3600上的show buffers命令的輸出：

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

專用粒子池由介面使用，不應調整。當可用清單中沒有可用緩衝區時，路由器會返回公用粒子池。

報頭緩衝區用於記錄屬於資料包的所有粒子的清單。

注意：系統緩衝區用於進程交換。在Cisco 3600上，所有這些緩衝區都位於位於DRAM中的I/O記憶體中。您可以使用memory-size iomem 命令指定I/O記憶體量。在Cisco 7200上，高頻寬埠介面卡(PA)的介面粒子緩衝池位於SRAM中。

緩衝區調節

下面是show buffers命令的示例：

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)

在本例中，中間緩衝區存在很多故障。這不是一個嚴重的問題，因為它僅佔點選次數的0.1%。這些數字應該可以透過一些緩衝區調整來輕鬆改善。

只有在資料包無法進行CEF交換時，才會執行緩衝區調節。

根據路由器的體系結構，您調節的緩衝區通常屬於I/O記憶體（低端）或主記憶體（高端）。在調節緩衝區之前，透過show memory命令的前幾行首先檢查可用I/O記憶體或主記憶體是否充足。

以下是您可以用到的一些一般值：

• 永久：獲取池中總緩衝區的數量並增加約20%。

• min-free：將min-free設定為池中永久已分配緩衝區數量的20-30%左右。

• max-free：將max-free設定為大於永久值和最小值的總和。

在上面的緩衝區調節示例中，我們可以在全局配置模式下輸入以下命令：

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

通常，Cisco IOSâ®軟體會動態建立緩衝區，以便這些設定可以正常工作。但是，在流量突發的情況下，路由器可能沒有足夠的時間來建立新的緩衝區，並且故障數可能會繼續增加。請使用buffers 命令更改預設緩衝池設定。請小心變更緩衝區值，因為不正確的緩衝區設定會影響系統效能。如果要清除緩衝區計數器，則必須重新載入路由器。

流量突發有兩種型別：

• 緩慢突發：在這種情況下，路由器具有足夠的時間來建立新緩衝區。增加可用最小緩衝區的數量。透過使用可用緩衝區，您可以達到min-free值，然後建立新緩衝區。

• 快速突發：由於流量突發，路由器沒有足夠的時間來建立新的緩衝區，因此您應該使用空閒緩衝區。要執行此操作，請修改永久緩衝區的數量。

結論：如果在初始調整後建立計數器增加，則增加無分鐘數（緩慢突發）。如果失敗計數器增加，但不增加create計數器（快速突發），則增加永久值。

保留交換矩陣緩衝區

您可以輸入fabric buffer-reserve 命令來改進系統吞吐量以及保留ASIC緩衝區。

以下模組支援此命令：

• WS-X6704-10GE

• WS-X6748-SFP

• WS-X6748-GE-TX

• WS-X6724-SFP

配置了Supervisor引擎32的Cisco 7600系列路由器不支援此命令。

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

注意：僅在Cisco TAC的指導下使用此命令。

以下是此命令有用的常見情況：

• 多個介面的線路協定關閉

• 在多個介面上出現溢位

• 連線埠經常離開和加入EtherChannel

• 使用DFC的線路卡的TestMacNotification測試反覆失敗

緩衝區洩漏

下面是show buffers命令輸出的示例：

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) 

此輸出表示大型緩衝區池中存在緩衝區洩漏。路由器中總共有1556個大緩衝區，而可用清單中只有52個。有些裝置正在使用所有的緩衝區，但沒有釋放它們。有關緩衝區洩漏的詳細資訊，請參閱排除緩衝區洩漏故障。

相關資訊

• 排除記憶體問題
• 排除緩衝區洩漏故障
• 基本系統管理命令
• 修改系統緩衝區大小
• 技術支援 - Cisco Systems