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目次概要 概要このドキュメントでは、Cisco Catalyst 6500/6000 シリーズ スイッチおよび Virtual Switching System（VSS）1440 ベースのシステムで CPU 使用率が高くなる原因について説明しています。Cisco ルータと同様に、スイッチでは、スイッチのスーパーバイザ エンジン プロセッサの CPU 使用率を表示するのに show processes cpu コマンドが使用されます。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。また、出力の意味も異なります。このドキュメントでは、それらの違いも明らかにしています。このドキュメントでは、スイッチでの CPU の使用と show processes cpu コマンド出力の採取方法を説明しています。 注：このドキュメントでは、「スイッチ」という用語は Catalyst 6500/6000 スイッチを指しています。 前提条件要件このドキュメントに関する特別な要件はありません。 使用するコンポーネントこのドキュメントの情報は、Catalyst 6500/6000 スイッチおよび Virtual Switching System（VSS）1440 ベースのシステムのソフトウェアとハードウェアのバージョンに基づくものです。 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たものです。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動中である場合には、どのような作業についても、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。 注：Virtual Switching System（VSS）1440 ベースのシステムにサポートされるソフトウェアは、Cisco IOS® ソフトウェア リリース 12.2(33)SXH1 以降です。 表記法ドキュメント表記の詳細は、『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。 CatOS と Cisco IOS システム ソフトウェアの違いスーパーバイザ エンジンで Catalyst OS（CatOS）を使用し、マルチレイヤ スイッチ フィーチャ カード（MSFC）で Cisco IOS® を使用する場合（ハイブリッド）：Catalyst 6500/6000 スイッチでスーパーバイザ エンジンを稼動させるシステム ソフトウェアとして CatOS イメージを使用できます。オプションの MSFC が取り付けられている場合、MSFC を稼動させるために、別途、Cisco IOS ソフトウェア イメージを使用します。 スーパーバイザ エンジンおよび MSFC 上の Cisco IOS ソフトウェア（ネイティブ）：Catalyst 6500/6000 スイッチでスーパーバイザ エンジンと MSFC の両方を稼動させるシステム ソフトウェアとして単一の Cisco IOS ソフトウェア イメージを使用できます。 注：詳細は、『Cisco Catalyst 6500 シリーズ スイッチのための Cisco Catalyst オペレーティング システムと Cisco IOS オペレーティング システムの比較』を参照してください。 Catalyst 6500/6000 スイッチの CPU 使用率についてシスコのソフトウェアベースのルータでは、パケットの処理とルーティングをソフトウェアで処理しています。ルータによるパケットの処理とルーティングが多くなると、ルータの CPU 使用率も高くなります。そのため、show processes cpu コマンドでは、ルータでのトラフィック処理の負荷がかなり正確に表示されます。 Catalyst 6500/6000 スイッチでの CPU の使用方法は、これとは異なっています。これらのスイッチでは、ソフトウェアではなく、ハードウェアで転送が決定されます。そのため、スイッチを通過するほとんどのフレームの転送とスイッチングがスイッチで行われる際、スーパーバイザ エンジンの CPU はこのプロセスには関与しません。 Catalyst 6500/6000 スイッチには CPU が 2 つ備わっています。一方の CPU はスーパーバイザ エンジンの CPU で、Network Management Processor（NMP; ネットワーク管理プロセッサ）あるいはスイッチ プロセッサ（SP）と呼ばれるものです。他方の CPU はレイヤ 3 ルーティング エンジンの CPU で、MSFC あるいはルート プロセッサ（RP）と呼ばれるものです。 SP の CPU は次のような機能を実行します。
RP の CPU は次のような機能を実行します。
トラフィックがソフトウェアに渡される契機となる状態および機能スイッチを宛先とするパケットスイッチを宛先とするパケットはすべてソフトウェアに渡されます。たとえば、次のようなパケットがあります。
特別な処理が必要なパケットおよび条件次のリストは、ソフトウェアによるパケット処理が必要になる特別なパケット タイプおよび条件を示しています。
ACL ベースの機能
NetFlow ベースの機能このセクションで説明されている NetFlow ベースの機能が適用されるのは、Supervisor Engine 2 と Supervisor Engine 720 だけです。
マルチキャスト トラフィック
その他の機能
IPv6 の状況
LCP スケジューラと DFC モジュールDistributed Forwarding Card（DFC）では、lcp schedular プロセスが CPU 高使用率状態で稼動することに問題はなく、動作に対する問題は発生しません。LCP スケジューラの機能はファームウェア コードに取り込まれています。DFC を必要としないすべてのモジュールでは、このファームウェアは Line Card Processor（LCP）と呼ばれる特定のプロセッサで稼動します。このプロセッサは、ASIC ハードウェアをプログラムし、中央のスーパーバイザ モジュールと通信するために使用されます。 lcp schedular が起動されると、利用可能なプロセス時間がすべて使用されます。新しいプロセスでプロセッサの時間が必要になると、lcp schedular は、この新しいプロセスにプロセス時間を空け渡します。この CPU 高使用率に関して、システムのパフォーマンスへの影響はありません。このプロセスでは、より優先度の高いプロセスが CPU サイクルを必要としていない限り、単純に未使用の CPU サイクルがすべて専有されるだけです。 DFC#show process cpu PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process 22 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 SCP ChilisLC Lis 23 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 IPC RTTYC Messag 24 0 9 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 ICC Slave LC Req 25 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 ICC Async mcast 26 0 2 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 RPC Sync 27 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 RPC rpc-master 28 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Net Input 29 0 2 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Protocol Filteri 30 8 105 76 0.00% 0.00% 0.00% 0 Remote Console P 31 40 1530 26 0.00% 0.00% 0.00% 0 L2 Control Task 32 72 986 73 0.00% 0.02% 0.00% 0 L2 Aging Task 33 4 21 190 0.00% 0.00% 0.00% 0 L3 Control Task 34 12 652 18 0.00% 0.00% 0.00% 0 FIB Control Task 35 9148 165 55442 1.22% 1.22% 1.15% 0 Statistics Task 36 4 413 9 0.00% 0.00% 0.00% 0 PFIB Table Manag 37 655016 64690036 10 75.33% 77.87% 71.10% 0 lcp schedular 38 0 762 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Constellation SP CPU 高使用率問題の一般的な原因とソリューションIP 到達不能アクセス グループでパケットが拒否されると、MSFC から ICMP 到達不能メッセージが送信されます。このアクションはデフォルトで実行されます。 ip unreachables コマンドはデフォルトでイネーブルにされているので、ハードウェア内にある拒否されたパケットはほとんどスーパーバイザ エンジンにより廃棄されます。次に、少数のパケット（最大で 10 pps）はスーパーバイザ エンジンから MSFC に送られ、廃棄されます。このアクションによって、ICMP 到達不能メッセージが生成されます。 拒否されたパケットの廃棄および ICMP 到達不能メッセージの生成によって、MSFC の CPU に負荷がかかります。負荷を軽減するには、no ip unreachables インターフェイス設定コマンドを発行できます。このコマンドを実行すると、ICMP 到達不能メッセージが生成されなくなり、アクセス グループで拒否されたパケットをすべてハードウェアで廃棄できるようになります。 パケットが VACL によって拒否された場合は、ICMP 到達不能メッセージは送信されません。 NAT 変換NAT ではハードウェアとソフトウェアの両方の転送が使用されます。NAT 変換の最初の確立はソフトウェアで行う必要があり、以降の転送はハードウェアで行われます。NAT では Netflow テーブル（最大 128 KB）も使用されます。そのため、Netflow テーブルがいっぱいになると、スイッチではソフトウェアによる NAT 転送の適用が開始されることにもなります。通常、トラフィックの高いバースト状態でこれが発生し、6500 の CPU 使用率が増大することになります。 フロー キャッシュ テーブル内の CEF FIB テーブル スペースの使用Supervisor Engine 1 には、128,000 エントリをサポートするフロー キャッシュ テーブルがあります。ところが、ハッシュ アルゴリズムの有効性に基づく限り、これらのエントリの範囲は 32,000 〜 120,000 になります。Supervisor Engine 2 では、PFC に FIB テーブルが作成されて、プログラムされます。このテーブルには最大 256,000 エントリを収容できます。PFC3-BXL が搭載された Supervisor Engine 720 では、最大 1,000,000 エントリがサポートされます。このスペースを使い切ると、パケットがソフトウェアでスイッチングされるようになります。この状態になると、RP の CPU 使用率が高くなる可能性があります。CEF FIB テーブル内のルート数を調べるには、次のコマンドを使用します。 Router#show processes cpu
CPU utilization for five seconds: 99.26%
one minute: 100.00%
five minutes: 100.00%
PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process
--- ----------- ---------- -------- ------- ------- ------- --- ---------------
1 0 0 0 0.74% 0.00% 0.00% -2 Kernel and Idle
2 2 245 1000 0.00% 0.00% 0.00% -2 Flash MIB Updat
3 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% -2 L2L3IntHdlr
4 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% -2 L2L3PatchRev
5 653 11737 1000 0.00% 0.00% 0.00% -2 SynDi
!--- 出力を省略。
26 10576 615970 1000 0.00% 0.00% 0.00% 0 L3Aging
27 47432 51696 8000 0.02% 0.00% 0.00% 0 NetFlow
28 6758259 1060831 501000 96.62% 96.00% 96.00% 0 Fib
29 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% -2 Fib_bg_task
!--- 出力を省略。
CATOS% show mls cef
Total L3 packets switched: 124893998234
Total L3 octets switched: 53019378962495
Total route entries: 112579
IP route entries: 112578
IPX route entries: 1
IPM route entries: 0
IP load sharing entries: 295
IPX load sharing entries: 0
Forwarding entries: 112521
Bridge entries: 56
Drop entries: 2
IOS% show ip cef summary
IP Distributed CEF with switching (Table Version 86771423), flags=0x0
112564 routes, 1 reresolve, 0 unresolved (0 old, 0 new)
112567 leaves, 6888 nodes, 21156688 bytes, 86771426
inserts, 86658859
invalidations
295 load sharing elements, 96760 bytes, 112359 references
universal per-destination load sharing algorithm, id 8ADDA64A
2 CEF resets, 2306608 revisions of existing leaves
refcounts: 1981829 leaf, 1763584 node
!--- TCAM スペースを超過している場合は、次のメッセージが表示されます。
%MLSCEF-SP-7-FIB_EXCEPTION: FIB TCAM exception, Some entries will be software switched
%MLSCEF-SP-7-END_FIB_EXCEPTION: FIB TCAM exception cleared, all CEF entries will be
hardware switched
Supervisor Engine 2 では、インターフェイスに RPF チェックを設定すると、FIB エントリの数が半分に減ります。このように設定すると、より多くのパケットがソフトウェアによってスイッチングされるようになり、結果的に CPU 使用率が高くなる場合があります。 CPU 高使用率の問題を解決するには、経路集約を有効にします。経路集約により、プロセッサのワークロード、メモリ要求、および帯域幅要求が削減され、複雑なネットワークにおける遅延を最小化することができます。 TCAM の使用と最適化についての詳細は、『Catalyst 6500 シリーズ スイッチでの ACL について』を参照してください。 ACL ロギングの最適化（OAL）Optimized ACL Logging（OAL; ACL ロギングの最適化）を使用すれば、ACL ロギングがハードウェアでサポートされます。OAL を設定しなければ、ロギングが必要なパケットの処理は MSFC3 上のソフトウェアですべて処理されます。OAL では、PFC3 上のハードウェアでパケットの許可または廃棄が行われます。OAL では、ロギング メッセージを生成するために、最適化されたルーチンを使用して MSFC3 に情報が送信されます。 注：OAL についての詳細は、『Cisco IOS ACL サポートについて』の「PFC3 での最適化 ACL」セクションを参照してください。 CPU に対するパケットのレート制限Supervisor Engine 720 では、レート制限機能によって、ソフトウェアに渡すパケットのレートを制御できます。このレート制御機能は、サービス拒否攻撃の防止に役立ちます。Supervisor Engine 2 でも、いくつかのレート制限機能を使用できます。 Router#show mls rate-limit
Rate Limiter Type Status Packets/s Burst
--------------------- ---------- --------- -----
MCAST NON RPF Off - -
MCAST DFLT ADJ On 100000 100
MCAST DIRECT CON Off - -
ACL BRIDGED IN Off - -
ACL BRIDGED OUT Off - -
IP FEATURES Off - -
ACL VACL LOG On 2000 1
CEF RECEIVE Off - -
CEF GLEAN Off - -
MCAST PARTIAL SC On 100000 100
IP RPF FAILURE On 500 10
TTL FAILURE Off - -
ICMP UNREAC. NO-ROUTE On 500 10
ICMP UNREAC. ACL-DROP On 500 10
ICMP REDIRECT Off - -
MTU FAILURE Off - -
LAYER_2 PDU Off - -
LAYER_2 PT Off - -
IP ERRORS On 500 10
CAPTURE PKT Off - -
MCAST IGMP Off - -
Router(config)#mls rate-limit ?
all Rate Limiting for both Unicast and Multicast packets
layer2 layer2 protocol cases
multicast Rate limiting for Multicast packets
unicast Rate limiting for Unicast packets
次に例を示します。 Router(config)#mls rate-limit layer2 l2pt 3000 CEF によって MSFC にパントされるすべてのパケットをレート制限するには、次の例のようなコマンドを実行します。 Router(config)#mls ip cef rate-limit 50000 TTL=1 により CPU にパントされるパケット数を削減するには、次のコマンドを発行します。 Router(config)#mls rate-limit all ttl-failure 15
!--- 15 は TTL=1 での 1 秒あたりのパケット数です。
!--- 有効な範囲は 10 〜 1000000 pps です。
CPU に漏出される TTL=1 のパケットにより、CPU 使用率が高まることもあります。CPU に漏出するパケット数を制限するには、ハードウェア レート リミッタを設定します。レート リミッタでは、ハードウェア データ パスからソフトウェア データ パスに漏出されるパケットをレート制限できます。レート リミッタでは、設定レートを超過するトラフィックを廃棄することにより、ソフトウェア制御パスでの輻輳を防ぎます。レート制限は、mls rate-limit all ttl-failure コマンドで設定されます。 ケーブル接続の不備による VLAN の物理的マージケーブル接続の不備により、複数の VLAN がマージされた場合にも、CPU 使用率が高くなる可能性があります。また、VLAN のマージが発生しているポートで STP が無効になっている場合にも、CPU 使用率が高くなる可能性があります。 この問題を解決するには、ケーブル配線の間違いを見つけて修正してください。使用上の要件から見て、これらのポートで STP を有効にできる場合は、有効にすることもできます。 ブロードキャスト ストームブロードキャストやマルチキャストのパケットが LAN でフラッディングした場合に LAN ブロードキャスト ストームが発生し、これにより、過剰なトラフィックが発生して、ネットワークのパフォーマンスが低下します。ブロードキャスト ストームを引き起こす可能性があるのは、プロトコル スタックの実装やネットワーク設定でのエラーです。 Catalyst 6500 シリーズ プラットフォームのアーキテクチャ設計により、ブロードキャスト パケットが廃棄されるのは常にソフトウェア レベルでのみです。 ブロードキャスト ストームによる LAN インターフェイスの中断は、ブロードキャスト抑制により防げます。ブロードキャスト抑制では、LAN で 1 秒間のブロードキャスト アクティビティを測定して、その測定結果を事前に定義されたしきい値と比較するフィルタリングが使用されています。しきい値に達すると、指定された時間の間、以降のブロードキャスト アクティビティが抑制されます。デフォルトでは、ブロードキャスト抑制はディセーブルになっています。 ブロードキャスト抑制の動作方法を理解して、この機能をイネーブルにするには、次のドキュメントを参照してください。
BGP ネクストホップ アドレス トラッキング（BGP スキャナ プロセス）BGP スキャナは BGP テーブルを走査して、ネクストホップの到達可能性を確認します。このプロセスでは、BGP で条件プレフィクスのアドバタイズやルート ダンプニングの実施を行うべきかどうかを判断するために、条件付きアドバタイズのチェックも行われます。デフォルトでは、このプロセスにより 60 秒ごとにスキャンが行われます。 ルータでの BGP スキャナ プロセスで大量のインターネット ルーティング テーブルが搬送されることにより、短い期間ですが CPU の使用率が高まる可能性があります。1 分間に一度、BGP スキャナでは BGP Routing Information Base（RIB）テーブルの走査を行って、重要なメンテナンス タスクを実行します。これには、次のようなタスクがあります。
このため、BGP テーブルが大きいと、大きさに応じてスキャンおよび検証に時間がかかることになります。BGP スキャナ プロセスでは、データ ストラクチャをアップデートするために BGP テーブルが走査され、ルート再配布のためにルーティング テーブルが走査されます。両方のテーブルはルータ メモリに別々に保存されています。どちらのテーブルも非常に大きくなる場合があり、これにより CPU サイクルが消費されます。 BGP スキャナ プロセスによる CPU 使用率についての詳細は、『BGP スキャナまたは BGP ルータ プロセスが原因で発生する CPU 高使用率のトラブルシューティング』の「BGP スキャナによる CPU 高使用率 」セクションを参照してください。 BGP ネクストホップ アドレス トラッキング機能とイネーブル/ディセーブルにする手順あるいはスキャン間隔の調整についての詳細は、『ネクストホップ アドレス トラッキングに関する BGP サポート』を参照してください。 非 RPF マルチキャスト トラフィックユニキャスト ルーティングとは異なり、マルチキャスト ルーティングで有意なのは、それぞれのマルチキャスト データ ストリームの送信元だけです。これはつまり、マルチキャスト トラフィックを発信するデバイスの IP アドレスのことです。送信元デバイスが（マルチキャスト グループ内の）個数未指定の受信者にストリームを「プッシュ」するというのが、基本原理になります。すべてのマルチキャスト ルータでは配布ツリーが作成され、これにより、すべての受信者にトラフィックを配信するためにマルチキャスト トラフィックがネットワーク上で経由するパスが制御されます。マルチキャスト配布ツリーの 2 つの基本タイプとして、送信元ツリーと共有ツリーがあります。RPF はマルチキャスト転送での重要概念です。これにより、ルータではマルチキャスト トラフィックの配布ツリーへの正確な転送が可能になります。RPF では、既存のユニキャスト ルーティング テーブルを使用して、アップストリームとダウンストリームのネイバーを判別します。ルータでマルチキャスト パケットが転送されるのは、アップストリーム インターフェイスで受信された場合だけです。この RPF チェックは、配布ツリーにループが形成されないことを保証するのに有効です。 IEEE 802.3 CSMA/CD 仕様によると、マルチキャスト トラフィックはブリッジド（レイヤ 2）LAN 上の各ルータで常時認識可能です。802.3 標準では、ブロードキャストやマルチキャスト フレームの表示には最初のオクテットのビット 0 が使用され、このアドレスを持つすべてのレイヤ 2 フレームがフラッディングされます。これは、CGMP や IGMP スヌーピングが設定されている場合にも当てはまります。これは、マルチキャスト ルータでは、適切な転送決定（forwarding decision）を行う必要がある場合、マルチキャスト トラフィックが認識されている必要があるためです。複数のマルチキャスト ルータそれぞれに共通の LAN へのインターフェイスが備わっている場合、データを転送するルータは 1 つだけで、このルータは選出プロセスで選ばれます。LAN のフラッディング特性により、冗長ルータ（マルチキャスト トラフィックを転送していないルータ）では、このデータはその LAN のアウトバウンド インターフェイスで受信されます。このデータは誤ったインターフェイスに到着していて、RPF チェックが失敗するため、通常、冗長ルータではこのトラフィックは廃棄されます。RPF チェックに失敗したトラフィックは、送信元からフローの反対方向に転送されているため、非 RPF トラフィックあるいは RPF 障害パケットと呼ばれます。 MSFC がインストールされた Catalyst 6500 は、フルフレッジ マルチキャスト ルータとして機能するように設定できます。マルチキャスト マルチレイヤ スイッチング（MMLS）を使用すると、通常、RPF トラフィックはスイッチ内のハードウェアにより転送されます。ASIC には (*,G) および (S,G) などのマルチキャスト ルーティング ステートから情報が提供されているため、ハードウェア ショートカットを Netflow や FIB のテーブルにプログラムできます。この非 RPF トラフィックが必要な場合も依然として残っており、PIM アサート メカニズム用に（プロセス レベルでの）MSFC CPU で必要とされます。それ以外の場合は、ソフトウェア ファースト スイッチング パスで廃棄されます（RPF インターフェイスでソフトウェア ファースト スイッチングがディセーブルになっていないことが前提）。 冗長構成が採用された Catalyst 6500 では、特定のトポロジで非 RPF トラフィックが効率的に処理されない場合があります。非 RPF トラフィックに関しては、通常、冗長ルータには (*,G) や (S,G) のステートがないため、ハードウェアやソフトウェアのショートカットを作成してパケットを廃棄することはできません。各マルチキャスト パケットは MSFC ルート プロセッサで個別に検査する必要があり、これが CPU 割り込みトラフィックとされることがよくあります。レイヤ 3 ハードウェア スイッチングが行われていて、複数のインターフェイス/VLAN が同じルータのセットに接続されている場合、冗長 MSFC の CPU に影響する非 RPF トラフィックは、元のソース レートの「N」倍に増幅されます（「N」はルータが冗長的に接続されている LAN の数です）。非 RPF トラフィックのレートがシステムのパケット廃棄容量を超過すると、CPU 高使用率やバッファ オーバーフローが発生したり、ネットワークが全体的に不安定になる可能性があります。 Catalyst 6500 の場合、ワイヤ レートでのフィルタリングをイネーブルにするアクセス リスト エンジンがあります。特定の状況では、この機能を使用して、sparse（希薄）モード グループ用の非 RPF トラフィックを効率的に処理できます。sparse（希薄）モードの「スタブ ネットワーク」内で使用できるのは ACL ベースの方法だけで、この場合、ダウンストリームのマルチキャスト ルータ（および対応する受信者）はありません。さらに、Catalyst 6500 のパケット転送設計により、内部での冗長 MSFC では、この実装を使用できません。これは、Cisco Bug ID CSCdr74908（登録ユーザ専用）で概説されています。一部ツールについては、ゲスト登録のお客様にはアクセスできない場合がありますことを、ご了承ください。dense（稠密）モード グループでは、PIM アサート メカニズムが適切に機能するのためには、非 RPF パケットがルータで認識される必要があります。dense（稠密）モードのネットワークと sparse（希薄）モードの中継ネットワークで RPF 障害を制御するには、CEF や Netflow ベースのレート制限および QoS などの他のソリューションが使用されます。 Catalyst 6500 には、ワイヤ レートでのフィルタリングをイネーブルにするアクセス リスト エンジンがあります。この機能を使用して、sparse（希薄）モード グループ用の非 RPF トラフィックを効率的に処理できます。このソリューションを実装するには、「スタブ ネットワーク」の受信インターフェイスにアクセス リストを置いて、「スタブ ネットワーク」から発信されたものではないマルチキャスト トラフィックをフィルタリングします。このアクセス リストはスイッチのハードウェアにプッシュされます。このアクセス リストにより、CPU でパケットを常時監視し続ける必要がなくなり、非 RPF トラフィックはハードウェアで廃棄できるようになります。 注：このアクセス リストを中継インターフェイスには置かないようにしてください。これはスタブ ネットワーク（ホストのあるネットワークのみ）を対象にしています。 詳細は、次のドキュメントを参照してください。 show コマンドshow コマンドを発行すると、CPU 使用率が常に 100 % 近辺になります。show コマンドを発行した際に CPU 使用率が高くなるのは正常な状態で、通常、これが続くのは数秒間だけです。 たとえば、show tech-support コマンドを発行すると、この出力は割り込み駆動による出力であるため、Virtual Exec プロセスが高くなるのは正常な状態です。問題となるのは、show コマンド以外の他のプロセスで CPU 使用率が高くなる場合です。 Exec プロセスCisco IOS ソフトウェアでの Exec プロセスは、ルータの TTY 回線（コンソール、補助、非同期）での通信を受け持っています。Virtual Exec プロセスが受け持つのは VTY 回線（Telnet セッション）です。Exec および Virtual Exec プロセスは優先順位が中程度のプロセスなので、より優先順位の高い（High または Critical）のプロセスがあると、優先順位がより高いプロセスが CPU リソースを獲得します。 このセッションで大量のデータが送受信されると、Exec プロセスによる CPU 使用率が高まります。これらの回線では、ルータが単に 1 文字を送信する場合でも CPU リソースが使用されてしまうということが、この原因です。
次のリストでは、Exec プロセスで CPU 使用率が高くなる可能性のある理由を詳しく説明しています。
Virtual Exec で CPU 使用率が高くなる理由には、次のことが考えられます。
L3 エージング プロセスL3 エージング プロセスが NetFlow Data Export (NDE) を使用して大量の ifindex 値をエクスポートする場合、CPU 使用率は 100 % に達する可能性があります。 この問題が発生する場合は、次の 2 つのコマンドがイネーブルになっているかを確認します。 set mls nde destination-ifindex enable set mls nde source-ifindex enable これらのコマンドをイネーブルにする場合は、このプロセスで NDE を使用してすべての宛先と送信元の ifindex 値をエクスポートする必要があります。L3 エージング プロセスの使用率は、すべての宛先と送信元の ifindex 値に対して FIB ルックアップを実行しなければならないために高くなります。このため、テーブルがいっぱいになり、L3 エージング プロセスのメモリ使用量が増加し、CPU 使用率が 100 % に達します。 この問題を解決するには、次のコマンドをディセーブルにします。 set mls nde destination-ifindex disable set mls nde source-ifindex disable BPDU ストーム冗長構成になっているスイッチングされたネットワークとブリッジ ネットワークでは、スパニング ツリーにより、ループのないレイヤ 2 環境が確保されます。STP がないと、フレームがループするか、限りなく増殖することになります。これが発生すると、ブロードキャスト ドメイン内のすべてのデバイスで高トラフィックによる割り込みが発生するため、ネットワークがメルトダウンします。 一面では、STP はもともと低速のソフトウェア ベースのブリッジ仕様（IEEE 802.1D）用に開発された初期のプロトコルですが、複雑な構成にすることにより、下記の機能が備わるスイッチングされた大きいネットワークで有効に実装することができます。
ネットワークでスパニング ツリーの計算が頻繁に発生したり、スイッチでさらに多数の BPDU を処理する必要がある場合、CPU 高使用率が発生したり、BPDU が廃棄される可能性があります。 これらの問題に対応するには、下記の手順のいずれか、またはすべてを実行します。
さらに、ネットワークでスパニング ツリー プロトコルを実装するベスト プラクティスも参照してください。
SPAN セッションCatalyst 6000/6500 シリーズ スイッチのアーキテクチャによると、SPAN セッションはスイッチのパフォーマンスに影響しませんが、SPAN セッションに高トラフィック/アップリンク ポートや EtherChannel があると、プロセッサの負荷が増大する可能性があります。特定の VLAN が 1 つ選出されると、負荷がさらに増大します。リンク上に不正なトラフィックがあると、負荷がさらに増大する可能性があります。 一部のシナリオでは、RSPAN 機能によりループが発生し、プロセッサの負荷が急激に増大します。詳細は、「SPAN セッションでブリッジング ループが生成されるのはなぜですか。」を参照してください。 すべてはハードウェアで実行されるので、スイッチでは通常どおりトラフィックを通過させられますが、転送するトラフィックを確認しようとすると CPU に悪影響が出る可能性があります。SPAN セッションを設定するのは必要な場合だけにすることを推奨いたします。 %CFIB-SP-STBY-7-CFIB_EXCEPTION :FIB TCAM exception, Some entries will be software switched%CFIB-SP-7-CFIB_EXCEPTION : FIB TCAM exception, Some entries will be software switched %CFIB-SP-STBY-7-CFIB_EXCEPTION : FIB TCAM exception, Some entries will be software switched TCAM 内の利用可能スペース総量を超過した場合に、このエラー メッセージを受け取ります。これにより、CPU 高使用率が発生します。これは FIB TCAM の制限です。TCAM がいっぱいになると、フラッグがセットされて、FIB TCAM 例外を受け取ることになります。これにより、TCAM への新規ルートの追加が停止されます。そのため、すべてソフトウェアでスイッチングされることになります。ルートを削除しても、ハードウェア スイッチングの再開には無効です。いったん TCAM が例外ステートに入ってしまうと、このステートから抜けるにはシステムのリロードが必要です。TCAM にインストールできるルートの最大数は、mls cef maximum-routes コマンドで増加されます。 銅線接続 SPFCisco ME 6500 シリーズ イーサネット スイッチでは、銅線接続の SFP は他のタイプの SFP よりもファームウェアの介在がより多く必要で、これにより CPU 使用率が増大します。 銅線接続の SFP を管理するソフトウェア アルゴリズムは、Cisco IOS SXH リリースでは改善されています。 モジュラ IOSモジュラ IOS ソフトウェアが稼動する Cisco Catalyst 6500 シリーズ スイッチでは、通常の CPU 使用率が非モジュラ IOS ソフトウェアよりも若干高くなります。 モジュラ IOS ソフトウェアでは、パケットごとのコストよりも、アクティビティごとのコストがより多くかかっています。モジュラ IOS ソフトウェアでは、パケットが多くなくてもプロセスの維持にある程度の CPU が消費されているため、CPU の消費は実際のトラフィックに基づくものではありません。ところが、処理されるパケットのレートが高まっても、モジュラ IOS ソフトウェアで消費される CPU が非モジュラ IOS ソフトウェアでの消費量を超えることはありません。 CPU 使用率のチェックCPU 使用率が高い場合は、まず show processes cpu コマンドを発行します。コマンドの出力には、スイッチの CPU 使用率の他に、各プロセスの CPU 使用量も表示されます。 Router#show processes cpu CPU utilization for five seconds: 57%/48%; one minute: 56%; five minutes: 48% PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process 1 0 5 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Chunk Manager 2 12 18062 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Load Meter 4 164532 13717 11994 0.00% 0.21% 0.17% 0 Check heaps 5 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 Pool Manager !--- 出力を省略。 172 0 9 0 0.00% 0.00% 0.00% 0 RPC aapi_rp 173 243912 2171455 112 9.25% 8.11% 7.39% 0 SNMP ENGINE 174 68 463 146 0.00% 0.00% 0.00% 0 RPC pm-mp !--- 出力を省略。 この出力では、CPU の合計使用率は 57 % で、割り込みによる CPU 使用率が 48 % になっています。上の例では、これらのパーセンテージが太字で示されています。この割り込みによる CPU 使用率は、CPU によるトラフィックの割り込みスイッチングが原因です。コマンド出力には、2 つの使用率の違いの原因となったプロセスがリストされています。この場合、原因は SNMP プロセスです。 CatOS が稼動するスーパーバイザ エンジンでは、出力は次のようになります。 Switch> (enable) show processes cpu
CPU utilization for five seconds: 99.72%
one minute: 100.00%
five minutes: 100.00%
PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process
--- ----------- ---------- -------- ------- ------- ------- --- ---------------
1 0 0 0 0.28% 0.00% 0.00% -2 Kernel and Idle
2 2 261 1000 0.00% 0.00% 0.00% -2 Flash MIB Updat
3 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% -2 L2L3IntHdlr
4 0 1 0 0.00% 0.00% 0.00% -2 L2L3PatchRev
!--- 出力を省略。
61 727295 172025 18000 0.82% 0.00% 0.00% -2 SptTimer
62 18185410 3712736 106000 22.22% 21.84% 21.96% -2 SptBpduRx
63 845683 91691 105000 0.92% 0.00% 0.00% -2 SptBpduTx
この出力では、最初のプロセスは Kernel and Idle で、CPU 使用率がアイドル状態であることを示しています。他のプロセスが CPU サイクルを使用していない場合は、通常このプロセスの使用率が高くなります。この例では、SptBpduRx プロセスのために CPU 使用率が高くなっています。 これらのプロセスの 1 つが原因で CPU 使用率が高くなっている場合は、トラブルシューティングを行って、このプロセスの CPU 使用率が高い原因を見極めます。しかし、CPU 使用率が高い原因が CPU にトラフィックがパントされているためであれば、トラフィックがパントされている理由を見極める必要があります。このように見極めていけば、どのトラフィックが問題なのかを識別しやすくなります。 CPU にパントされたトラフィックを判別するユーティリティおよびツールこのセクションでは、パントされたトラフィックを表示するのに便利なユーティリティやツールについて説明しています。 Cisco IOS システム ソフトウェアCisco IOS ソフトウェアでは、スーパーバイザ エンジンのスイッチ プロセッサは SP と表され、MSFC は RP と表されます。 show interface コマンドにより、インターフェイスのステートに関する基本情報とインターフェイスのトラフィック レートがわかります。このコマンドではエラー カウンタも表示されます。 Router#show interface gigabitethernet 4/1
GigabitEthernet4/1 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is C6k 1000Mb 802.3, address is 000a.42d1.7580 (bia 000a.42d1.7580)
Internet address is 100.100.100.2/24
MTU 1500 bytes, BW 1000000 Kbit, DLY 10 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ARPA, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
Half-duplex, 100Mb/s
input flow-control is off, output flow-control is off
Clock mode is auto
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Input queue: 5/75/1/24075 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 2
Queueing strategy: fifo
Output queue: 0/40 (size/max)
30 second input rate 7609000 bits/sec, 14859 packets/sec
30 second output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
L2 Switched: ucast: 0 pkt, 184954624 bytes - mcast: 1 pkt, 500 bytes
L3 in Switched: ucast: 2889916 pkt, 0 bytes - mcast: 0 pkt, 0 bytes mcast
L3 out Switched: ucast: 0 pkt, 0 bytes mcast: 0 pkt, 0 bytes
2982871 packets input, 190904816 bytes, 0 no buffer
Received 9 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
1 input errors, 1 CRC, 0 frame, 28 overrun, 0 ignored
0 input packets with dribble condition detected
1256 packets output, 124317 bytes, 0 underruns
2 output errors, 1 collisions, 2 interface resets
0 babbles, 0 late collision, 0 deferred
0 lost carrier, 0 no carrier
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
この出力では、着信トラフィックがレイヤ 2 でスイッチングされているのではなく、レイヤ 3 でスイッチングされていることが読み取れます。これは、トラフィックが CPU にパントされていることを示しています。 show processes cpu コマンドにより、これらのパケットが通常トラフィックのパケットなのか、あるいは制御パケットなのかがわかります。 Router#show processes cpu | exclude 0.00 CPU utilization for five seconds: 91%/50%; one minute: 89%; five minutes: 47% PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process 5 881160 79142 11133 0.49% 0.19% 0.16% 0 Check heaps 98 121064 3020704 40 40.53% 38.67% 20.59% 0 IP Input 245 209336 894828 233 0.08% 0.05% 0.02% 0 IFCOM Msg Hdlr パケットがプロセス スイッチングされている場合、IP Input プロセスの実行のメモリ使用率が高くなっています。これらのパケットを表示するには、次のコマンドを実行します。 show buffers input-interfaceRouter#show buffers input-interface gigabitethernet 4/1 packet Buffer information for Small buffer at 0x437874D4 data_area 0x8060F04, refcount 1, next 0x5006D400, flags 0x280 linktype 7 (IP), enctype 1 (ARPA), encsize 14, rxtype 1 if_input 0x505BC20C (GigabitEthernet4/1), if_output 0x0 (None) inputtime 00:00:00.000 (elapsed never) outputtime 00:00:00.000 (elapsed never), oqnumber 65535 datagramstart 0x8060F7A, datagramsize 60, maximum size 308 mac_start 0x8060F7A, addr_start 0x8060F7A, info_start 0x0 network_start 0x8060F88, transport_start 0x8060F9C, caller_pc 0x403519B4 source: 100.100.100.1, destination: 100.100.100.2, id: 0x0000, ttl: 63, TOS: 0 prot: 17, source port 63, destination port 63 08060F70: 000A 42D17580 ..BQu. 08060F80: 00000000 11110800 4500002E 00000000 ........E....... 08060F90: 3F11EAF3 64646401 64646402 003F003F ?.jsddd.ddd..?.? 08060FA0: 001A261F 00010203 04050607 08090A0B ..&............. 08060FB0: 0C0D0E0F 101164 ......d トラフィックが割り込みスイッチングされている場合、show buffers input-interface コマンドではそのパケットを表示できません。割り込みスイッチング用に RP にパントされたパケットを表示するには、Switched Port Analyzer（SPAN; 交換ポートアナライザ）で RP ポートのキャプチャを行います。 注：割り込みスイッチングされている場合とプロセス スイッチングされている場合の CPU 使用率についての詳細は、次のドキュメントを参照してください。 RP インバンドおよび SP インバンドの SPANCisco IOS ソフトウェアの RP または SP ポートに対する SPAN は Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.1(19)E 以降で使用可能です。 コマンド構文は次のとおりです。
test monitor session 1-66 add {rp-inband | sp-inband} [rx | tx | both]
Cisco IOS ソフトウェア 12.2 SX リリースでは、次の構文を使用します。
test monitor add {1..66} {rp-inband | sp-inband} {rx | tx | both}
注：SXH リリースの場合は、monitor session コマンドを使用してローカル SPAN セッションを設定してから、次のコマンドを使用して、その SPAN セッションを CPU に関連付けする必要があります。
source {cpu {rp | sp}} | single_interface | interface_list |
interface_range | mixed_interface_list | single_vlan |
vlan_list | vlan_range | mixed_vlan_list} [rx | tx | both]
注：これらのコマンドについての詳細は、『Catalyst 6500 Release 12.2SX ソフトウェア コンフィギュレーション ガイド』の「ローカル SPAN の設定（SPAN コンフィギュレーション モード）」を参照してください。 次に RP コンソールの例を示します。 Router#monitor session 1 source interface fast 3/3 !--- 管理目的でシャットダウンした任意のインターフェイスを使用します。 Router#monitor session 1 destination interface 3/2 ここで SP コンソールに移動します。次に例を示します。 Router-sp#test monitor session 1 add rp-inband rx 注：Cisco IOS 12.2 SX リリースでは、このコマンドは test monitor add 1 rp-inband rx に変更されています。 Router#show monitor Session 1 --------- Type : Local Session Source Ports : Both : Fa3/3 Destination Ports : Fa3/2 SP console: Router-sp#test monitor session 1 show Ingress Source Ports: 3/3 15/1 Egress Source Ports: 3/3 Ingress Source Vlans: <empty> Egress Source Vlans: <empty> Filter Vlans: <empty> Destination Ports: 3/2 注：Cisco IOS 12.2 SX リリースでは、このコマンドは test monitor show 1 に変更されています。 次に SP コンソールの例を示します。 Router-sp#test monitor session 1 show Ingress Source Ports: 3/3 15/1 Egress Source Ports: 3/3 Ingress Source Vlans: <empty> Egress Source Vlans: <empty> Filter Vlans: <empty> Destination Ports: 3/2 CatOS システム ソフトウェアCatOS システム ソフトウェアが稼動するスイッチでは、スーパーバイザ エンジンで CatOS が稼動し、MSFC で Cisco IOS ソフトウェアが稼動します。 show mac コマンドを使用すると、MSFC にパントされたフレームの数を確認できます。ポート 15/1 がスーパーバイザ エンジンから MSFC への接続です。 注：スロット 2 のスーパーバイザ エンジン用のポートは 16/1 です。 Console> (enable) show mac 15/1 Port Rcv-Unicast Rcv-Multicast Rcv-Broadcast -------- -------------------- -------------------- -------------------- 15/1 193576 0 1 Port Xmit-Unicast Xmit-Multicast Xmit-Broadcast -------- -------------------- -------------------- -------------------- 15/1 3 0 0 Port Rcv-Octet Xmit-Octet -------- -------------------- -------------------- 15/1 18583370 0 MAC Dely-Exced MTU-Exced In-Discard Out-Discard -------- ---------- ---------- ---------- ----------- 15/1 0 - 0 0 この数字が急速に増加している場合は、パケットが MSFC にパントされていることを示しており、CPU 高使用率の原因となります。次に、パケットを次の方法で表示できます。 MSFC ポート 15/1 または 16/1 に対する SPAN発信元を MSFC ポート 15/1（または 16/1）、宛先をイーサネット ポートにした SPAN セッションをセットアップします。 次に例を示します。 Console> (enable) set span 15/1 5/10 Console> (enable) show span Destination : Port 5/10 Admin Source : Port 15/1 Oper Source : None Direction : transmit/receive Incoming Packets: disabled Learning : enabled Multicast : enabled Filter : - Status : active ポート 5/10 でスニファ トレースを収集している場合、スニファ トレースに表示されるのは、MSFC で送受信されるパケットです。MSFC を宛先とするパケットだけをキャプチャして、MSFC から送出されるパケットをキャプチャしないようにするには、SPAN セッションを tx で設定します。 sc0 に対する SPANスーパーバイザ エンジンの CPU に向かうフレームをキャプチャするには、SPAN セッションを sc0 インターフェイスで送信元として設定します。 Console> (enable) set span ? disable Disable port monitoring sc0 Set span on interface sc0 <mod/port> Source module and port numbers <vlan> Source VLAN numbers 注：オプティカル サービス モジュール（OSM）では、トラフィックの SPAN キャプチャを実行できません。 推奨事項スーパーバイザ エンジンの CPU 使用率は、スイッチのハードウェア転送能力を反映していません。それでも、スーパーバイザ エンジンの CPU 使用率のベースライン値を取得して、監視する必要があります。
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