了解 Catalyst 交换机的 Autostate 功能以及故障排除
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简介
当至少一个第 2 层 (L2) 端口在 VLAN 中变为活动状态时，自动状态功能会通知该 VLAN 中的交换机或路由模块 VLAN 接口（第 3 层 (L3) 接口）转入 up/up 状态。
本文档帮助您理解自动状态功能及其特性。在路由器上配置了 interface <vlan-id> 命令之后，该接口将处于 up/down 或 down/down 状态（具体哪个状态取决于平台）。本文档讨论发生这种情况的原因以及 L3 和 L2 接口在激活后在控制层面中相互作用的方式。
开始使用前
规则
有关文档规则的详细信息，请参阅 Cisco 技术提示规则。
先决条件
本文档没有任何特定的前提条件。
使用的组件
本文档不限于特定的软件和硬件版本。
本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备创建的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您是在真实网络上操作，请确保您在使用任何命令前已经了解其潜在影响。
了解 Autostate
默认情况下，基于 CatOS 和 Cisco IOS 的交换机上已实现自动状态。在某些 CatOS 平台上，为了在特殊情况下允许冗余，可以禁用此功能。在基于 IOS 的交换机上，不能将此功能禁用。
路由器 VLAN 接口必须满足以下一般条件才能变成 up/up：
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在交换机 VLAN 数据库中，VLAN 存在且处于 active 状态。
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VLAN 接口存在于路由器上，且未被强制变为 down 状态。
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在此 VLAN 上，至少存在一个 L2（接入端口或中继）端口，且该端口具有 up 链路。自动状态功能的最新实现允许与生成树协议 (STP) 端口状态同步。
VLAN 接口将在 L2 端口有时间进行收敛（即从 listening-learning 转换为 forwarding）之后接通。 这将防止路由协议和其他功能使用该 VLAN 接口，就好像该 VLAN 接口完全正常运行那样。这还会防止其他问题（如路由黑洞）的发生。
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至少一个 L2（接入端口或中继）端口在 VLAN 上处于生成树 forwarding 状态。
Catalyst 交换机上的 Autostate 配置
本部分概述了 Catalyst 交换机上的自动状态配置。
Catalyst 6000 本地 IOS / Catalyst 4000 Cisco IOS（Supervisor III 和 IV）/ Catalyst 3550
对于这些交换机，默认情况下已启用自动状态功能。自动状态功能与 STP 状态同步。
当属于相应 VLAN 链路的第一个交换机端口变为 up 并处于生成树 forwarding 状态时，VLAN 接口的协议线路状态将变为 up 状态。
故障排除期间，请发出下面的命令以检查所有条件的状态：
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sh int <fast | gig> mod/port（L2端口）
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sh int <fast | gig> mod/port trunk(如果L2端口是中继)
注意：在代码12.1(8a)E及更高版本中引入了与STP同步的自动状态。有关详细信息，请参阅 Bug ID CSCdu07244（仅限注册用户）。
注：如果机箱中有IDS刀片(WS-X6381-IDS=)，则VLAN接口将保持up/up状态，即使没有活动的L2端口。此问题已通过 12.1.13E 及更高版本中的 Bug ID CSCdx84895（仅限注册用户）解决。MSFC 接口的正确行为是：如果没有 STP forwarding 状态的 L2 端口，则 MSFC 接口转为 down 状态。
使用 MSFC 卡的运行 CatOS 的 Catalyst 6000 混合模式（SUP IA、SUP II、MSFC、MSFC 2）
对于这些交换机，除 up/up 状态一般条件外，还必须满足以下额外条件：
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路由器(多层交换功能卡(MSFC))端口(15/1,16/1)必须处于中继模式。
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连接到 MSFC 的中继必须允许 VLAN。
在这些交换机上，默认情况下已启用自动状态功能，并且可以将其禁用。自动状态功能与 STP 状态同步，除非已启用自动状态，否则不能修改此行为。
当属于相应 VLAN 链路的第一个 L2 端口（非路由器端口，即不是 15/1 或 16/1）变为 up 并处于生成树 forwarding 状态时，VLAN 接口的协议线路状态将变为 up。分配给交换机上的管理接口 (sc0) 的 VLAN 属于例外。MSFC 上的管理接口 VLAN 的协议线路状态将始终为 up。交换机启动后，sc0 应始终为 up。但是，可将此接口强制转为 down。
故障排除期间，请发出下面的命令以检查所有条件的状态：
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在 MSFC 上，发出 show int vlan <vlan-id> 命令。
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在交换机上，发出sh vlan、sh port mod/port（L2端口）、sh trunk mod/port（如果L2端口是中继）和sh spantree <vlan-id>命令。
禁用自动状态功能
在冗余双 MSFC 配置模式下，禁用自动状态功能可能很有用。如果 VLAN 在两个 MSFC 之间纯粹用于 L3 路由，并且没有向 VLAN 分配 L2 端口，则应禁用自动状态功能。为了使接口 VLAN 保持 up/up 状态，而不向 VLAN 分配专用的 L2 端口，可以禁用自动状态功能。
发出下面的命令以获得当前自动状态功能设置：
Switch (enable) sh msfcautostate MSFC Auto port state: enabled
发出下面的命令以禁用自动状态功能：
Switch (enable) set msfcautostate disable Switch (enable) sh msfcautostate MSFC Auto port state: disabled Switch (enable)
注意：从5.5(10)和6.3(1)开始，支持与STP同步的Catalyst混合交换机的自动状态。 有关详细信息，请参阅 Bug ID CSCdu05914（仅限注册用户）。
注：如果机箱中有IDS刀片(WS-X6381-IDS=)，则MSFC接口将保持up/up状态，即使没有活动的L2端口。此问题已通过 6.2.2、6.3.1 及更高版本中的 Bug ID CSCdt75094（仅限注册用户）解决。MSFC 接口的正确行为是：如果没有 STP forwarding 状态的 L2 端口，则 MSFC 接口转为 down 状态。
使用 RSM/RSFC 卡的 Catalyst 5000
对于这些交换机，除 up/up 一般条件外，还必须满足以下额外条件：
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路由器（路由交换机模块 (RSM)/路由交换机特性卡 (RSFC)）端口必须处于 trunking 模式。
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路由器中继上必须允许 VLAN。
在这些交换机上，默认情况下已启用自动状态功能，并且可以将其禁用。自动状态功能不 与 STP 状态同步。
当属于相应 VLAN 链路的第一个 L2 端口变为 up，或者第二个 RSM 上的另一个路由器端口处于 trunking 模式时，VLAN 接口的协议线路状态将变为 up。如果第二个 RSM 上的路由器处于 trunking 模式，则 ISL 中继上将允许 VLAN。
分配给交换机上的管理接口 (sc0) 的 VLAN 属于例外。RSM 上的管理接口 VLAN 的协议线路状态将始终为 up。交换机启动后，sc0 应始终为 up。但是，可将此接口强制转为 down。
注意：如果启用了自动状态，并且交换机中特定VLAN上没有活动端口，则如果有多个RSM，则RSM上的接口将保持打开状态。这样，流量就可在该 VLAN 的两个 RSM 之间流动，而不必禁用自动状态功能。此行为不同于 Catalyst 6000 混合模式下的默认行为。
注意：一个机箱中多RSM方案的自动状态功能增强功能在6.1.2中得到增强。(有关详细信息，请参阅Bug ID CSCdr80722(仅注册客户)。) 多 RSM 允许两个 RSM 上的接口在交换机中该 VLAN 上的最后一个物理链路断开时关闭。
故障排除期间，请发出下面的命令以检查所有条件的状态：
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在 RSM 上，发出 show int <vlan-id> 命令。
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在交换机上，发出sh vlan、sh port mod/port （L2端口）、sh trunk mod/port （如果L2端口是中继）和sh spantree <vlan-id>命令。
发出下面的命令以查看当前自动状态功能设置：
Switch (enable) sh rsmautostate RSM Auto port state: enabled Multi-RSM Option: enabled
发出下面的命令以禁用自动状态功能：
Switch (enable) set rsmautostate disable RSM port auto state disabled. Switch (enable) sh rsmautostate RSM Auto port state: disabled Multi-RSM Option: enabled Switch (enable)
发出下面的命令以禁用自动状态中的多 RSM 功能：
Switch (enable) sh rsmautostate RSM Auto port state: enabled Multi-RSM Option: enabled Switch (enable) set rsmautosta multirsm disable RSM port auto state multiple RSM disabled. Switch (enable) sh rsmautostate RSM Auto port state: enabled Multi-RSM Option: disabled Switch (enable)
注意：禁用多RSM是自动状态的附加功能。若要使用此功能，必须启用自动状态。
使用第三层模块的 Catalyst 4000（Supervisor I 和 II）
当交换机 VLAN 上的最后一个 L2 端口转为 down 时，该 VLAN 上的所有 L3 接口/子接口都将关闭。除非 sc0 在 VLAN 上开启，或者机箱中有另一个 L3 模块具有该 VLAN 中的接口/子接口，否则这些接口/子接口将变为 down 状态。请务必了解，Catalyst 4000 Supervisor I/II 并不知道或不能控制 L3 模块配置（就像 Catalyst 交换机不知道或不能控制外部路由器配置一样）。 因此，如果 L3 模块配置不当，自动状态功能在 L3 模块接口上将不起作用。请参考下面的准则：
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自动状态功能在默认情况下已启用。发出隐藏命令 [no] autostate disable 以启用/禁用自动状态功能。
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自动状态功能不 与 STP 状态同步。
当属于相应 VLAN 链路的第一个 L2 端口变为 up 状态时，VLAN 接口的协议线路状态将变为 up。
发出下面的命令以查看哪些 Catalyst 4000 L3 服务模块接口已由自动状态功能关闭或接通：
Router#sh autostate entries Autostate Feature is currently enabled on the system.
发出下面的命令以禁用自动状态功能（这是隐藏命令）：
Router#autostate disable Disabling Autostate Router#sh autostate entries Autostate Feature is currently disabled on the system.
发出下面的命令以重新启用自动状态功能：
Router#no autostate disable Enabling Autostate Router#sh autostate entries Autostate Feature is currently enabled on the system.
排除基于 IOS 的交换机上的 Autostate 功能故障
如果 VLAN 接口为 down 状态，请执行下面的故障排除步骤。
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这是 VLAN 接口处于 up/down 状态的症状。
Corgon-6000#sh int vlan 151 Vlan151 is up, line protocol is down !--- Line protocol on interface VLAN 151 is down. !--- You need to investigate why this line protocol is not up !--- (at least one L2 port exists, and there should be a !--- link up on this VLAN).
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请进行检查以确保 VLAN 151 存在于 VLAN 数据库中且处于 active 状态。下面的命令显示 VLAN 存在于该交换机上且处于 active 状态。
Corgon-6000#sh vlan 151 | i 151 151 VLAN151 active Gi4/10 151 enet 100151 1500 - - - - - 0 0 Corgon-6000# !--- VLAN 151 exists in VLAN database and is active. !--- L2 port Gig4/10 is assigned to VLAN 151.
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检查分配给 VLAN 151 的接口 gig 4/10 的状态。
Corgon-6000#sh int gig 4/10 GigabitEthernet4/10 is up, line protocol is down (notconnect) Corgon-6000#sh run int gig 4/10 Building configuration... Current configuration : 182 bytes ! interface GigabitEthernet4/10 no ip address logging event link-status logging event bundle-status switchport switchport access vlan 151 switchport mode access end
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从接口状态可以看出，接口 VLAN 151 的线路协议已关闭原因是 GigabitEthernet4/10 链路未连接。可能是未将设备连接到该接口，或者该链路存在布线问题或自动协商问题，从而阻止该链路变为 up。
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将设备连接到 GigabitEthernet4/10 以使该接口链路变为 up。
Mar 11 12:10:52.340: %LINK-3-UPDOWN: Interface GigabitEthernet4/10,changed state to up Mar 11 12:10:53.156: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface GigabitEthernet4/10,changed state to up Corgon-6000# Corgon-6000# Corgon-6000#sh int vlan 151 Vlan151 is up, line protocol is down
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检查 VLAN 接口是否显示线路协议仍为 down。您需要调查此线路协议没有 up 的原因。确保此 VLAN 上至少一个 L2 端口处于生成树 forwarding 状态。
Corgon-6000#sh spanning-tree vlan 151 VLAN0151 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID Priority 32768 Address 00d0.003f.8897 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32768 Address 00d0.003f.8897 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type ---------------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Gi4/10 Desg LRN 4 128.202 P2p Corgon-6000# -
生成树端口状态为 LRN，即处于 learning 状态。线路协议为 down，因为该接口处于转换状态（listening->learning 到 forwarding）。
Corgon-6000# Mar 11 12:11:23.406: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan151, changed state to up
注意：当GigabitEthernet4/10上的线路协议启动和接口Vlan151启动时，日志之间的时间戳差异约为30秒，表示STP中的2x转发延迟(listening->learning->forwarding)
Corgon-6000#sh int vlan 151 Vlan151 is up, line protocol is up
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线路协议为 up。您需要验证 L2 端口上的生成树端口状态（应该是 forwarding）。
Corgon-6000#sh spanning-tree vlan 151 VLAN0151 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID Priority 32768 Address 00d0.003f.8897 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32768 Address 00d0.003f.8897 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type ---------------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Gi4/10 Desg FWD 4 128.202 P2p !--- Verified spanning-tree port status on L2 port !--- is FWN = forwarding.
排除基于 CatOS 的交换机上的 Autostate 功能故障
如果 VLAN 接口为 down 状态，请执行下面的故障排除步骤。
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这是 MSFC 上的 VLAN 接口处于 down/down 状态的症状。
Topvar-msfc>sh int vlan 151 Vlan151 is down, line protocol is down !--- Line protocol is down (not administratively down). If so, issue the !--- no shutdown command under the interface. !--- Line protocol on interface VLAN 151 is down in this output. !--- You need to investigate why this line protocol is not up !--- (at least one L2 port exists, and there should be a !--- link up on this VLAN).
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请进行检查以确保 VLAN 151 存在于 VLAN 数据库中且处于 active 状态。下面的命令显示 VLAN 存在于该交换机上且处于 active 状态。
Topvar (enable) sh vlan 151 VLAN Name Status IfIndex Mod/Ports, Vlans ---- -------------------------------- --------- ------- ------------------------ 151 VLAN151 active 284 3/1 15/1
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如您所见，L2端口3/1和15/1(MSFC)已分配给VLAN 151。请检查分配给VLAN 15的端口3/1的状态。如果端口3/1为中继，请发出sh trunk命令检查是否允许VLAN 151。
Topvar (enable) sh port 3/1 Port Name Status Vlan Duplex Speed Type ----- -------------------- ---------- ---------- ------ ----- ------------ 3/1 disabled 151 auto auto 10/100BaseTX !--- Since the only port (3/1) is diabled, !--- the line protocol for interface VLAN 151 is down.
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启用端口 3/1，如下所示。
Topvar (enable) set port enable 3/1 Port 3/1 enabled. 2003 Mar 12 05:42:10 %PAGP-5-PORTTOSTP:Port 3/1 joined bridge port 3/1 Topvar (enable) sh port 3/1 Port Name Status Vlan Duplex Speed Type ----- -------------------- ---------- ---------- ------ ----- ------------ 3/1 connected 151 a-half a-10 10/100BaseTX
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在 MSFC 中建立会话，并再次验证 VLAN 接口的状态。
Topvar (enable) ses 15 Trying Router-15... Connected to Router-15. Escape character is '^]'. Topvar-msfc>sh int vlan 151 Vlan151 is down, line protocol is down
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可以看到，接口 VLAN 151 上的线路协议仍为 down。您需要调查此线路协议没有 up 的原因。此 VLAN 上至少一个 L2 端口处于生成树 forwarding 状态。通过检查交换机进行确认，如下所示。
Topvar (enable) sh spantree 151 VLAN 151 Spanning tree mode PVST+ Spanning tree type ieee Spanning tree enabled Designated Root 00-07-4f-1c-e8-47 Designated Root Priority 0 Designated Root Cost 119 Designated Root Port 3/1 Root Max Age 20 sec Hello Time 2 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID MAC ADDR 00-05-00-a9-f4-96 Bridge ID Priority 32768 Bridge Max Age 20 sec Hello Time 2 sec Forward Delay 15 sec Port Vlan Port-State Cost Prio Portfast Channel_id ---------------------- ---- ------------- --------- ---- -------- ---------- 3/1 151 listening 100 32 disabled 0 Topvar (enable)
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生成树端口状态仍为 listening。VLAN 接口的线路协议在转换状态（listening->learning 到 forwarding）中将保持为 down。
Topvar (enable) sh spantree 151 VLAN 151 Spanning tree mode PVST+ Spanning tree type ieee Spanning tree enabled Designated Root 00-07-4f-1c-e8-47 Designated Root Priority 0 Designated Root Cost 119 Designated Root Port 3/1 Root Max Age 20 sec Hello Time 2 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID MAC ADDR 00-05-00-a9-f4-96 Bridge ID Priority 32768 Bridge Max Age 20 sec Hello Time 2 sec Forward Delay 15 sec Port Vlan Port-State Cost Prio Portfast Channel_id ------------------------ ---- ------------- --------- ---- -------- ---------- 3/1 151 forwarding 100 32 disabled 0 15/1 151 forwarding 4 32 enabled 0 Topvar (enable)
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L2 端口上的生成树端口状态为 forwarding。接口 VLAN 上的线路协议此时应为 up。验证线路协议是否为 up，如下所示：
Topvar (enable) ses 15 Trying Router-15... Connected to Router-15. Escape character is '^]'. Topvar-msfc>sh int vlan 151 Vlan151 is up, line protocol is up It is up in up/up status as expected.
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如果已为 up/up 的接口 VLAN 仍有问题，请检查路由器端口是否处于 trunking 模式，并且路由器中继上是否允许该 VLAN。输出示例如下所示。
Topvar (enable) sh trunk 15/1 * - indicates vtp domain mismatch Port Mode Encapsulation Status Native vlan -------- ----------- ------------- ------------ ----------- 15/1 nonegotiate isl trunking 1 Port Vlans allowed on trunk -------- --------------------------------------------------------------------- 15/1 1-1005,1025-4094 Port Vlans allowed and active in management domain -------- --------------------------------------------------------------------- 15/1 1,151 Port Vlans in spanning tree forwarding state and not pruned -------- --------------------------------------------------------------------- 15/1 1,151 Topvar (enable) !--- VLAN 151 is allowed, and is in spanning-tree !--- forwarding state. VLAN 151 is not pruned.
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