疑難排解 Catalyst 9000 系列交換器上的 MTU

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已更新: 2024 年 10 月 9 日

文件 ID:217233

無偏見用語

本產品的文件集力求使用無偏見用語。針對本文件集的目的，無偏見係定義為未根據年齡、身心障礙、性別、種族身分、民族身分、性別傾向、社會經濟地位及交織性表示歧視的用語。由於本產品軟體使用者介面中硬式編碼的語言、根據 RFP 文件使用的語言，或引用第三方產品的語言，因此本文件中可能會出現例外狀況。深入瞭解思科如何使用包容性用語。

關於此翻譯

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簡介

本檔案介紹如何瞭解Catalyst 9000系列交換器上的最大傳輸單元(MTU)並對其進行疑難排解。

必要條件

需求

本文件沒有特定需求。

採用元件

本檔案中的資訊是根據以下硬體版本：

C9200
C9300
C9400
C9500
C9600

註：您可以使用全局命令system mtu同時配置裝置上所有介面的MTU大小。從Cisco IOS® XE 17.1.1開始，Catalyst 9000交換機支援每埠MTU。每埠MTU支援埠級別和埠通道級別的MTU配置。使用每埠MTU，可以為不同介面以及不同埠通道介面設定不同的MTU值。

附註：請參閱適當的組態設定指南來瞭解使用的命令，以便在其他思科平台上啟用這些功能。

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。如果您的網路運作中，請確保您瞭解任何指令可能造成的影響。

背景資訊

MTU摘要表

幀大小總計= MTU + L2報頭

連線埠型別	預設MTU -位元組	配置的MTU -位元組	L2報頭	幀總大小
L2訪問	1500		18	1518
		9216	18	9234
L2中繼	1500		22	1522
		9216	22	9238
L3物理埠	1500		18	1518
		9216	18	9234
L3 SVI	1500		18	1518
		9216	18	9234
L3埠上的IP MTU	1500	支援範圍。	18	根據ip mtu配置值。

MTU問答

什麼是MTU？

MTU是裝置可以轉發的最大傳輸單元。通常，此單位是包括IP報頭的IP資料包長度。
L2標頭（例如Dot1q標籤、MacSec、SVL標頭等）在此計算中不會計算在內。

L2報頭及其長度是什麼？

通用L2報頭是14位元組+ 4位元組的CRC，總計為18位元組。
中繼為dot1q vlan標籤多增加4個位元組，總計為22個位元組。
同樣，MacSec在典型的L2報頭長度之上增加自己的報頭長度。
SVL埠在典型的L2報頭長度之上增加自己的報頭長度。
因此，線路上的整個資料包會碰撞到線路上。

介面處理的資料包長度是多少？

Catalyst 9000交換機處理從64位元組到9238位元組的資料包大小。

什麼是預設MTU？

預設MTU是交換機在任何使用者配置之前設定的MTU。
任何Catalyst 9000交換器上的預設MTU為1500位元組。
乙太網路連線埠轉送1500位元組第3層封包+第2層標頭。

MTU檢查是在入口還是出口？

出口：MTU是最大傳輸單位。這是出口檢查，決定依現狀分段或傳輸或丟棄出口。

如果埠MTU大於要路由出去的資料包長度，則按原樣傳送資料包。
如果資料包大於輸出埠MTU且輸出埠為
- 第3層埠，根據MTU對資料包進行分段。
- 第2層埠，資料包將被丟棄。（分段僅在第3層進行）

注意：如果資料包在IP報頭中設定了「不分段(DNF)」位，並且埠MTU小於要路由的資料包，則丟棄資料包

輸入：對於到達介面的資料包，也會執行MTU檢查。

如果介面在其配置的MTU上收到資料包，這些資料包將被視為過大的資料包並丟棄。

什麼是巨型資料包？

在Catalyst 9000交換器上，任何超過1500位元組的內容都是巨型封包或巨型封包。
- 示例-1：如果介面MTU配置為轉發大小為9216位元組的巨型幀，則它會接受或傳送9216位元組的幀+第2層報頭。
- 示例-2：如果介面MTU配置為轉發大小為5000位元組的巨型幀，它將接受或傳送5000位元組的幀+第2層報頭。

Jumbo封包或Oversized封包是否被視為錯誤封包？

介面透過配置的MTU丟棄接收的資料包，並將資料包報告為錯誤。
如果介面配置為攜帶超巨型MTU，並且接收的資料包在此值內，則這些資料包不會計為錯誤。

埠可處理的最小資料包大小是多少？

64位元組（包括L2標頭）是交換器輸入時接受的最小有效封包大小。
如果資料包線上路上包含少於64個位元組，則將其視為殘幀並在入口上丟棄。
如果封包應該向外傳輸，且封包少於64位元組，交換器會對封包進行填充，使其在傳輸前至少包含64位元組。

當系統MTU為9216且SVL報頭增加額外64位元組時，會發生什麼情況？

第3層IP報頭下的任何報頭都不計入MTU計算。
SVL鏈路可以傳輸大小為9216 + L2報頭+ 64位元組的SVL報頭。

什麼是IP MTU？

IP MTU僅適用於IP資料包。其他非IP資料包大小不在此命令中。
對於IP資料包，IP MTU的優先順序高於系統MTU或每埠MTU。
IP MTU設定IP資料包需要分段之前的大小上限。
如果實體或邏輯第3層介面的MTU為1500位元組，而ip mtu為1400位元組，則不論系統或每個連線埠的MTU設定為何，分段界限都為1400位元組。
MTU是需要與對等路由器/交換機匹配的值。如果對等裝置不支援更高的MTU值，請使用IP MTU或MTU來匹配兩個裝置功能。
配置IP MTU後，裝置將路由協定資料包的大小調整為配置的ip MTU值。某些路由協定依靠匹配的MTU值來建立路由協定鄰居關係。

範例：

範例1：如果介面IP MTU設定為500位元組，且介面MTU為預設值（無每個連線埠MTU），而系統MTU為9000，則介面MTU為9000位元組，而IP分段為500位元組。
範例2：GRE通道是輸出介面，因此24位元組的GRE標頭需要計入封包大小計算中（ip mtu 1476 + 24位元組GRE標頭= 1500總MTU）。

系統MTU和每埠MTU有何區別？

系統MTU是全局配置，用於設定整個裝置的MTU。這會將所有前面板物理埠和邏輯埠更改為透過system mtu命令設定的值。
每埠MTU允許基於每個介面設定MTU值，並且這優先於系統MTU配置。刪除per-port設定後，介面將回退到系統mtu。

範例：

示例1：系統MTU值設定為9000，所有物理和邏輯埠MTU都設定為9000。
示例2：如果介面的MTU配置為4000，系統MTU為9000，則介面的MTU為4000，而其他埠使用MTU 9000。

由於MTU限制，分段會造成什麼影響？

裝置通常在資料平面中轉發已分段的資料包，但如果裝置負責分段或重組，則可能出現效能/資源問題。
分段會對負責分段處理的應用程式和裝置的整體吞吐量和效能造成嚴重影響。
在許多平台中，分段資料包處理是在軟體中完成的，需要花費大量CPU週期來分段或組合分段資料包。
如果您的網路經歷大量分段，請確定MTU已相應地調整，以符合不含分段的端對端封包流量。

什麼是PMTUD（路徑MTU探索）？

如上所述，TCP MSS 負責處理 TCP 連線兩個端點的分段，但不會處理這兩個端點中間存在較小 MTU 連結的情況。之所以開發出 PMTUD，是為了避免在端點之間的路徑中進行分段。它用於以動態方式判斷從封包來源到目的地沿途間的最小MTU。
有關PMTUD以及如何進行故障排除的詳細資訊，請參閱解決GRE和IPsec中的IPv4分段、MTU、MSS和PMTUD問題。

IPv6 MTU

IPv6 MTU的運行方式與IP MTU相同。
要配置，請在介面配置下使用ipv6 mtu而不是ip mtu。
IPv6 MTU的最小大小為1280，而IPv4為832位元組。
IPv6 PMTUD的運作方式與IPv4類似。有關詳細資訊，請參閱IP路由配置指南，Cisco IOS® XE阿姆斯特丹版17.3.x（Catalyst 9500交換機）

乙太網幀

標準乙太網幀，無Dot1Q或其他標籤。

2880px-Ethernet Type II Frame Format.svg

Dot1Q乙太網幀

Ethernet 802.1Q Insert.svg

配置和驗證MTU

配置MTU

此配置可在全局範圍內完成，或在使用Cisco IOS® XE 17.1.1或更高版本的每個埠級別上完成。請檢查您的硬體是否支援此配置。

移除連線埠特定的組態後，連線埠會使用全域系統MTU設定。

### Global System MTU set to 1800 bytes ###

9500H(config)#system mtu ?
 <1500-9216> MTU size in bytes   <-- Size range that is configurable 

9500H(config)#system mtu 1800     <-- Set global to 1800 bytes 
Global Ethernet MTU is set to 1800 bytes.
Note: this is the Ethernet payload size, not the total
Ethernet frame size, which includes the Ethernet
header/trailer and possibly other tags, such as ISL or
802.1q tags.                     <-- CLI provides information about what is counted as MTU


### Per-Port MTU set to 9216 bytes ###
9500H(config)#int TwentyFiveGigE1/0/1 
9500H(config-if)#mtu 9126        <-- Interface specific MTU configuration

驗證MTU

本節介紹如何驗證MTU的軟體和硬體設定。

驗證軟體配置的MTU和硬體MTU。
如果硬體與軟體中配置的MTU不匹配，則會發生流量丟失。

軟體MTU驗證

9500H#show system mtu
Global Ethernet MTU is 1800 bytes.     <-- Global level MTU 

9500H#show interfaces mtu

Port         Name              MTU
Twe1/0/1                       9216   <-- Per-Port MTU override
Twe1/0/2                       1800   <-- No per-port MTU uses global MTU 
<...snip...>

9500H#show interfaces TwentyFiveGigE 1/0/1 | inc MTU
MTU 9216 bytes, BW 1000000 Kbit/sec, DLY 10 usec,

9500H#show interfaces TwentyFiveGigE 1/0/2 | inc MTU
MTU 1800 bytes, BW 25000000 Kbit/sec, DLY 10 usec,

硬體MTU驗證

9500H#show platform software fed active ifm mappings
Interface                 IF_ID    Inst Asic Core Port SubPort Mac Cntx LPN GPN Type Active
TwentyFiveGigE1/0/1       0x8        1   0   1    20     0      16  4    1   101 NIF  Y  <-- Retrieve the IF_ID for use in the next command
TwentyFiveGigE1/0/2       0x9        1   0   1    21     0      17  5    2   102 NIF  Y

9500H#show platform software fed active ifm if-id 0x8 | inc MTU
                Jumbo MTU ............ [9216]  <-- Hardware matches software configuration

9500H#show platform software fed active ifm if-id 0x9 | in MTU
                Jumbo MTU ............ [1800]  <-- Hardware matches software configuration

注意：Show platform software fed <active|standby>可能會有所不同。某些平台需要show platform hardware fed switch <active|standby|sw_num>。

排除MTU故障

拓撲

MTU Ingress Drop

輸入封包捨棄（輸入的MTU較低）

如果其中任一計數器增加，通常意味著接收的資料包已經透過配置的MTU到達。

show interface命令中的Giants計數器。
show controller命令中的ValidOverSize計數器。

9500H#show int twentyFiveGigE 1/0/3 | i MTU
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec,
   0 runts, 0 giants, 0 throttles                                          <-- No giants counted 

9500H#show controllers ethernet-controller twentyFiveGigE 1/0/3 | i ValidOverSize
            0 Deferred frames                       0 ValidOverSize frames <-- No giants counted


### 5 pings from neighbor device with MTU 1800 to ingress port MTU 1500 ###

9500H#show int twentyFiveGigE 1/0/3 | i MTU|giant
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec,
   0 runts, 5 giants, 0 throttles                                          <-- 5 giants counted

9500H#show controllers ethernet-controller twentyFiveGigE 1/0/3 | i ValidOverSize
            0 Deferred frames                       5 ValidOverSize frames <-- 5 giants counted

有關show controllers ethernet-controller命令的詳細資訊。

如果資料包透過配置的MTU到達，並且未通過CRC檢查，則這些資料包將計為InvalidOverSize。
如果資料包在配置的MTU內到達且未通過CRC檢查，則將其計為FcsErr。

9500H#show controllers ethernet-controller twentyFiveGigE 1/0/3 | i Fcs|InvalidOver
            0 Good (>1 coll) frames                           0 InvalidOverSize frames <-- MTU too large and bad CRC
            0 Gold frames dropped                             0 FcsErr frames          <-- MTU within limits with bad CRC

配置和驗證IP MTU

配置IP MTU

本節介紹如何在隧道介面上配置ip MTU。

IP MTU可以配置為影響本地系統生成的IP資料包的大小（例如路由協定更新），或者可用於設定分段時的大小。

C9300(config)#interface tunnel 1
C9300(config-if)#ip mtu 1400

interface Tunnel1
 ip address 10.11.11.2 255.255.255.252
 ip mtu 1400                       <-- IP MTU command sets this line at 1400 
 ip ospf 1 area 0
 tunnel source Loopback0
 tunnel destination 192.168.1.1

驗證IP MTU

軟體IP MTU驗證

C9300#sh ip interface tunnel 1 <-- Show the IP level configuration of the interface 
Tunnel1 is up, line protocol is up
  Internet address is 10.11.11.2/30
  Broadcast address is 255.255.255.255
  Address determined by setup command
  MTU is 1400 bytes <-- max size of IP packet before fragmentation occurs

硬體IP MTU驗證

C9300#sh platform software fed switch active ifm interfaces tunnel
Interface                         IF_ID               State
----------------------------------------------------------------------
Tunnel1                           0x00000050          READY            <-- Retrieve the IF_ID for use in the next command

C9300#sh platform software fed switch active ifm if-id 0x00000050
Interface IF_ID         : 0x0000000000000050  <-- The interface ID (IF_ID) 
Interface Name          : Tunnel1
Interface Block Pointer : 0x7fe98cc2d118
Interface Block State   : READY
Interface State         : Enabled
Interface Status        : ADD, UPD
Interface Ref-Cnt       : 4
Interface Type          : TUNNEL
<...snip...>   
       Tunnel Sub-mode: 0 [none]
       Hw Support : Yes
       Tunnel Vrf : 0
       IPv4 MTU : 1400                        <-- Hardware matches software configuration
<...snip...>

IP MTU故障排除

拓撲

Normal Fragmentation

IP分段

透過通道介面傳送封包時，分段可能以下列範例所述的兩種方式發生。

標準IP分段

將原始封包分段，以降低通道封裝之前的MTU。

只有輸入裝置負責此分段操作，分段將在實際端點（而不是通道端點）重組。
完成這種資料包分段時，需要消耗的資源並不多。

### Tunnel Source Device: Tunnel IP MTU 1400 | Interface MTU 1500 ###

C9300#ping 172.16.1.1 source Loopback 1 size 1500 repeat 10 <-- ping with size over IP MTU 1400
Type escape sequence to abort.
Sending 100, 1500-byte ICMP Echos to 172.16.1.1, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 172.16.2.1
!!!!!!!!!!
Success rate is 100 percent (100/100), round-trip min/avg/max = 1/1/1 ms


### Tunnel Destination Device: Ingress Capture Twe1/0/1 ###
9500H#show monitor capture 1

Status Information for Capture 1
Target Type:
Interface: TwentyFiveGigE1/0/1, Direction: IN  <-- Ingress Physical interface 

9500H#sh monitor capture 1 buffer br | inc IPv4|ICMP
    9  22.285433   172.16.2.1 b^F^R 172.16.1.1 IPv4 1434 Fragmented IP protocol (proto=ICMP 1, off=0, ID=6c03)
   10  22.285526   172.16.2.1 b^F^R 172.16.1.1 ICMP 162 Echo (ping) request id=0x0004, seq=0/0, ttl=255
   11  22.286295   172.16.2.1 b^F^R 172.16.1.1 IPv4 1434 Fragmented IP protocol (proto=ICMP 1, off=0, ID=6c04)
   12  22.286378   172.16.2.1 b^F^R 172.16.1.1 ICMP 162 Echo (ping) request id=0x0004, seq=1/256, ttl=255

<-- Fragmentation occurs on the Inner ICMP packet (proto=ICMP 1)
<-- Fragments are not reassembled until they reach the actual endpoint device 172.16.1.1

Post通道封裝分段

發生封裝時，將實際通道封包分段以降低MTU，但裝置偵測到MTU過大。

在這種情況下，通道目的地是負責分段重組的裝置，而不是真正的目的地端點。
發生配置問題時，會出現這種情況。裝置設定的IP MTU高於應用隧道報頭後實際埠或系統MTU可處理的IP MTU。
在這種情況下，通道來源必須將通道本身分段，且通道目的地必須重組通道標頭，才能將封包傳送到下一個躍點或目的地。
這種報頭分段可能會增加大量的處理開銷；這取決於必須處理的流的速率。
根據平台、代碼和流量速率，您還可以看到CoPP Class Forus流量中的資料包丟失和丟棄。

### Tunnel Source Device: Tunnel IP MTU 1500 | Interface MTU 1500 ###
C9300(config-if)#ip mtu 1500
%Warning: IP MTU value set 1500 is greater than the current transport value 1476, fragmentation may occur 
<-- Device warns the user that this can cause fragmentation (this is a configuration issue)


### Tunnel Destination Device: Ingress Capture Twe1/0/1 ###
9500H#show monitor capture 1

Status Information for Capture 1
Target Type:
Interface: TwentyFiveGigE1/0/1, Direction: IN <-- Ingress Physical interface 

9500H#sh monitor capture 1 buffer br | i IPv4|ICMP
    1   0.000000  192.168.1.2 b^F^R 192.168.1.1  IPv4 1514 Fragmented IP protocol (proto=Generic Routing Encapsulation 47, off=0, ID=4501)
    2   0.000042   172.16.2.1 b^F^R 172.16.1.1   ICMP 60 Echo (ping) request id=0x0005, seq=0/0, ttl=255
    3   2.000598  192.168.1.2 b^F^R 192.168.1.1  IPv4 1514 Fragmented IP protocol (proto=Generic Routing Encapsulation 47, off=0, ID=4502)
    4   2.000642   172.16.2.1 b^F^R 172.16.1.1   ICMP 60 Echo (ping) request id=0x0005, seq=1/256, ttl=255

<-- Fragmentation has occurred on the outer GRE header(proto=Generic Routing Encapsulation 47)
<-- Fragments must be reassembled at the Tunnel endpoint, in this case the 9500

思科錯誤 ID

重新載入後未考慮思科漏洞ID CSCvr84911系統MTU。

思科漏洞ID CSCvq30464 CAT9400：MTU配置未應用於變為活動的非活動埠。

思科錯誤 ID CSCvh04282 Cat9300非預設系統MTU配置值在重新載入後不受尊重。

修訂	發佈日期	意見
3.0	09-Oct-2024	已更新簡介、替代文字、樣式要求和格式。
2.0	12-May-2023	重新認證
1.0	07-Jul-2021	初始版本