目录

简介

先决条件

要求

使用的组件

背景信息

什么是输出丢弃

拥塞类型

低吞吐量拥塞

验证缓冲区拥塞

修改缓冲区以解决输出丢弃

SoftMax乘数

每队列缓冲区修改

管理拥塞的备用方法

使用Wireshark分析输出丢包

查看I/O速率

查看I/O速率（以毫秒为单位）

简介

本文档介绍如何对 Catalyst 9000 系列平台上的输出丢包进行故障排除。

先决条件

要求

要对Catalyst 9000系列平台的服务质量(QoS)进行故障排除，您必须了解：

- 标准QoS概念

- 模块化QoS命令行界面(CLI)

使用的组件

本文档中的信息基于此硬件和软件版本，但该方法和大多数命令可应用到其他代码上的其他Catalyst 9000系列交换机：

- Cisco Catalyst 9300

- 思科IOS® XE 16.12.3

注意：有关在其他思科平台上启用这些功能所使用的命令，请参阅相应的配置指南。

本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。

背景信息

有关Catalyst 9000系列平台上的QoS的详细说明（包括默认QoS配置、队列结构和缓冲区说明），请参阅Catalyst 9000 QoS和排队白皮书查看推荐的版本指南，以确保您使用的是针对您的平台的最新推荐软件。这些建议可确保您的软件得到支持，并帮助避免旧代码中的已知错误。推荐的适用于Catalyst的版本

什么是输出丢弃

有关缓冲区分配的知识可帮助您了解缓冲区拥塞如何导致输出丢弃。当目标接口的数据包数量超过其输出速率时，就会发生拥塞。这些数据包必须存储在缓冲区中，直到可以传输。假设这些交换机每个ASIC最多有36 MB缓冲区，然后在ASIC上的所有端口之间共享。虽然出口接口能够以线速清空该缓冲区，但任何导致以更高速率缓冲数据包的场景都可能导致拥塞。即使流量突发仅持续几分之一秒，也可能会发生拥塞，并且可能导致流量出现延迟；如果缓冲区被完全填满，则会导致输出丢弃。

注:show interface中显示的输出丢弃计数器默认以字节显示。在版本16.9.3及更高版本中，这些计数器默认为数据包。

拥塞类型

如图1所示，有两种拥塞类型。

图1.拥塞类型

图1中显示的两种拥塞类型是：

- 多对一：当多个源端口同时向单个目标发送流量时，目标端口可能会因从多个源接收的流量量而拥塞。

- 速度不匹配：当速度较高的端口传输到速度较低的端口（例如10 Gbps到1 Gbps）时，数据包必须花费时间从出口端口排出，这可能导致延迟和/或丢包。

低吞吐量拥塞

流量突发可能会导致输出丢弃，即使接口输出速率明显低于最大接口容量。默认情况下，show interface命令的输出速率在五分钟内取平均值，这不足以捕获任何短期突发。最好将其平均30秒以上，即使在这种情况下，爆发几毫秒的流量也可能导致输出丢弃，而不会导致30秒平均速率增加。本文档可用于对Catalyst 9000系列交换机上看到的任何其他类型的拥塞进行故障排除。

验证缓冲区拥塞

有两个命令可用于验证缓冲区拥塞。第一个命令是show platform hardware fed switch active qos queue config interface <interface>。此命令允许您查看端口上的当前缓冲区分配，如图2所示。

9300#show platform hardware fed switch active qos queue config interface gigabitEthernet 1/0/48

Asic:0 Core:0 DATA Port:47 GPN:48 LinkSpeed:0x1

AFD:Disabled FlatAFD:Disabled QoSMap:0 HW Queues: 376 - 383

DrainFast:Disabled PortSoftStart:2 - 1800

DTS  Hardmax  Softmax   PortSMin  GlblSMin  PortStEnd

----- --------  --------  --------  --------  ---------

0   1  6   200   7   800  19   475   0     0   3  2400

1   1  5     0   8  1200  19   712   8   300   3  2400

2   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  2400

3   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  2400

4   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  2400

5   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  2400

6   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  2400

7   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  2400

图 2.  队列缓冲区分配

您特别想查看Hardmax和Softmax列，其中显示队列可用的缓冲区数量。有关这些缓冲区的内容以及默认分配方式的信息，请参阅Catalyst 9000 QoS和排队白皮书。

第二个命令是show platform hardware fed switch active qos queue stats interface <interface>。此命令允许您查看接口上的每队列统计信息，包括有多少字节已排入缓冲区，以及有多少字节由于缺少可用缓冲区而被丢弃。

9300#show platform hardware fed switch active qos queue stats interface Gig 1/0/1

DATA Port:0 Enqueue Counters

---------------------------------------------------------------------------------------------

Q Buffers          Enqueue-TH0          Enqueue-TH1          Enqueue-TH2             Qpolicer

(Count)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)

- ------- -------------------- -------------------- -------------------- --------------------

0       0                    0                    0            384251797                    0

1       0                    0                    0         488393930284                    0

2       0                    0                    0                    0                    0

3       0                    0                    0                    0                    0

4       0                    0                    0                    0                    0

5       0                    0                    0                    0                    0

6       0                    0                    0                    0                    0

7       0                    0                    0                    0                    0

DATA Port:0 Drop Counters

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Q             Drop-TH0             Drop-TH1             Drop-TH2             SBufDrop              QebDrop         QpolicerDrop

(Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)

- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- --------------------

0                    0                    0                    0                    0                    0                    0

1                    0                    0            192308101                    0                    0                    0

2                    0                    0                    0                    0                    0                    0

3                    0                    0                    0                    0                    0                    0

4                    0                    0                    0                    0                    0                    0

5                    0                    0                    0                    0                    0                    0

6                    0                    0                    0                    0                    0                    0

7                    0                    0                    0                    0                    0                    0

图3.包含丢弃的队列缓冲区统计信息

如图3所示，Queue 0和Queue 1的字节都已排入队列，但正是队列1在Drop-TH2列中遇到丢包。此信息表明队列0流量未受此拥塞影响，并且拥塞的原因特别是队列1流量。

修改缓冲区以解决输出丢弃

SoftMax乘数

要增加每个队列可以从共享池请求的缓冲区数量，请使用配置qos queue-softmax-multiplier <100 - 1200>增加SoftMax阈值。最大值为1200，并且以12的倍数增加单个端口队列吸收微突发的能力。此命令会增加端口队列阈值，以便端口队列可以占用共享池中的更多缓冲单元。如图4所示，配置和增加的缓冲区分配。

9300(config)#qos queue-softmax-multiplier 1200

9300#show platform hardware fed switch active qos queue config interface gigabitEthernet 1/0/48

Asic:0 Core:0 DATA Port:47 GPN:48 LinkSpeed:0x1

AFD:Disabled FlatAFD:Disabled QoSMap:0 HW Queues: 376 - 383

DrainFast:Disabled PortSoftStart:3 - 14400

DTS  Hardmax  Softmax   PortSMin  GlblSMin  PortStEnd

----- --------  --------  --------  --------  ---------

0   1  6   200   9  9600   2   600   0     0   1 15000

1   1  5     0  10 14400   2   900   1   450   1 15000

2   1  5     0   6     0   0     0   0     0   1 15000

3   1  5     0   6     0   0     0   0     0   1 15000

4   1  5     0   6     0   0     0   0     0   1 15000

5   1  5     0   6     0   0     0   0     0   1 15000

6   1  5     0   6     0   0     0   0     0   1 15000

7   1  5     0   6     0   0     0   0     0   1 15000

图4.使用SoftMax乘数1200的队列配置

这是一种常用配置，可快速解决输出丢包问题。在映像4中，此配置适用于所有接口上的所有非优先级队列。缓冲区分配本身假设不会在所有端口上同时发生微爆发。如果微突发在随机时刻发生，则共享缓冲器可以专门提供额外的缓冲单元来吸收它们。

每队列缓冲区修改

在无法使用SoftMax乘数的情况下，或者尝试微调缓冲区以适应流量量变曲线的情况下，可以使用每队列缓冲区修改。要修改队列缓冲区分配（即基于每个接口的交换机），必须使用策略映射。 在大多数情况下，可以修改接口的当前策略映射并根据类更改缓冲区。

在本示例中，接口GigabitEthernet1/0/48出现输出丢弃。如图5所示，应用于此接口的出口策略映射。

policy-map MYPOL

class Voice

priority level 1 percent 20

class Video

priority level 2 percent 10

class Control

bandwidth percent 10

class Data

bandwidth percent 5

class class-default

图5.策略映射示例

此策略映射具有5个类映射，导致接口上共有5个出口队列。每个类都有根据它们的优先级分配给它的缓冲区的默认数量。

图6显示当前缓冲区分配。

9300#show platform hardware fed switch active qos queue config interface gigabitEthernet 1/0/48

Asic:0 Core:0 DATA Port:47 GPN:48 LinkSpeed:0x1

AFD:Disabled FlatAFD:Disabled QoSMap:0 HW Queues: 376 - 383

DrainFast:Disabled PortSoftStart:3 - 600

DTS  Hardmax  Softmax   PortSMin  GlblSMin  PortStEnd

----- --------  --------  --------  --------  ---------

0   1  7   100   9   100   0     0   0     0   3   800

1   1  7   100  10   400  19   237   0     0   3   800

2   1  5     0  10   400  19   237   8   100   3   800

3   1  5     0  10   400  19   237   8   100   3   800

4   1  5     0  10   400  19   237   8   100   3   800

5   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3   800

6   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3   800

7   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3   800

图6.使用示例策略的队列缓冲区配置

由于此接口遇到输出丢弃，请查看接口的队列统计信息，了解拥塞所在。

9300#show platform hardware fed switch active qos queue stats interface gigabitEthernet 1/0/48

DATA Port:0 Enqueue Counters

---------------------------------------------------------------------------------------------

Q Buffers          Enqueue-TH0          Enqueue-TH1          Enqueue-TH2             Qpolicer

(Count)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)

- ------- -------------------- -------------------- -------------------- --------------------

0       0                    0                    0               489094                    0

1       0                    0                    0              4846845                    0

2       0                    0                    0             89498498                    0

3       0                    0                    0          21297827045                    0

4       0                    0                    0             74983184                    0

5       0                    0                    0                    0                    0

6       0                    0                    0                    0                    0

7       0                    0                    0                    0                    0

DATA Port:0 Drop Counters

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Q             Drop-TH0             Drop-TH1             Drop-TH2             SBufDrop              QebDrop         QpolicerDrop

(Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)              (Bytes)

- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- --------------------

0                    0                    0                    0                    0                    0                    0

1                    0                    0                    0                    0                    0                    0

2                    0                    0                    0                    0                    0                    0

3                    0                    0              3854484                    0                    0                    0

4                    0                    0                    0                    0                    0                    0

5                    0                    0                    0                    0                    0                    0

6                    0                    0                    0                    0                    0                    0

7                    0                    0                    0                    0                    0                    0

图7.带丢弃的队列缓冲区统计信息及示例策略

图7显示，队列3加入队列的流量比任何其他队列都多，也是唯一一个遇到输出丢弃的队列。由于队列编号从0开始，队列3将映射到第四个类映射Data类。

要缓解此队列上的丢弃，请向队列3分配更多缓冲区。要更改此缓冲区分配，请在策略映射中使用queue-buffers ratio <0-100>配置。如果在策略中的每个类上配置，则最大值必须为100。如果仅使用此命令配置单个类，则系统尝试从其他队列中平均减去缓冲区。

在映像8中，Data类已配置了队列缓冲区比率40。

policy-map MYPOL

class Voice

priority level 1 percent 20

class Video

priority level 2 percent 10

class Control

bandwidth percent 10

class Data

bandwidth percent 5

queue-buffers ratio 40

图8.带有已修改的队列缓冲区的策略映射示例

在映像9中，您可以看到Data类现在具有40%的接口缓冲区，总共具有800个缓冲区。

9300#show platform hardware fed switch active qos queue config interface gigabitEthernet 1/0/48

Asic:0 Core:0 DATA Port:47 GPN:48 LinkSpeed:0x1

AFD:Disabled FlatAFD:Disabled QoSMap:0 HW Queues: 376 - 383

DrainFast:Disabled PortSoftStart:3 - 1200

DTS  Hardmax  Softmax   PortSMin  GlblSMin  PortStEnd

----- --------  --------  --------  --------  ---------

0   1  7    75   9    75   0     0   0     0   3  1600

1   1  7    75  10   300  19   178   0     0   3  1600

2   1  5     0  10   300  19   178   8    75   3  1600

3   1  5     0   7   800  19   475   8   200   3  1600

4   1  5     0  10   300  19   178   8    75   3  1600

5   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  1600

6   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  1600

7   1  5     0   6     0   0     0   0     0   3  1600

图9.使用更新的示例策略的队列缓冲区配置

这也会导致其他队列的Softmax缓冲区较少。必须以较小的增量更改这些缓冲区，以确保更改不会导致其他队列上的输出丢弃。

进行更改后，检查队列统计信息，并查看此队列或任何其他队列上的丢弃是否仍会增加。如果丢弃继续，请进一步修改队列缓冲区配置，直到解决输出丢弃。

管理拥塞的备用方法

QoS主要是确定流量优先顺序的方法，它不是每个输出丢弃场景的解决方案。在某些情况下，对队列缓冲区的修改不足以解决所有输出丢弃。在这些情况下，您可以通过几种其他方法管理拥塞：

- 降低超订用率。

这包括增加出口带宽的方法，例如端口通道或等价多路径(ECMP)，但也可能需要更多涉及的配置，例如流量工程。

- 使用排队调度程序确定流量的优先级。

虽然队列调度程序不会停止拥塞，但它可以保护重要流量不受拥塞的影响

- 使用加权随机早期丢弃(WRED)或加权尾部丢弃(WTD)等拥塞管理算法提前丢弃某些流量。

- 管制入口上的流量以减少出口上的流量。

使用Wireshark分析输出丢包

Wireshark是识别导致缓冲区拥塞和丢弃的突发流量的有用工具。  如果在接口遇到丢包时在出口方向上跨越，Wireshark可以绘制输出速率图，以查看流量触发丢包的时间和内容。这在识别低吞吐量场景中的输出丢弃时尤其有用。

查看I/O速率

使用Wireshark打开SPAN捕获后，请依次选择Statistics和I/O Graph，如图10所示。

图10.选择I/O图

选中后，Wireshark会生成流量图（以比特/秒为单位）。图11显示接口遇到输出丢弃时的示例图形。

图11. I/O图形比特/毫秒

图11表示接口的最大吞吐量仅略高于80 Mbps。默认图形视图不够精确，无法识别导致丢包的小型流量突发。它是每秒的平均流量速率。要了解此速率如何导致缓冲区拥塞，请考虑以毫秒为单位的吞吐量。

千兆接口每秒可转发1,000,000,000位。转换到毫秒后，这等于每毫秒1,000,000（或10^6）位。

当接口速率超过接口的转发速度时，交换机必须缓冲这些数据包，从而导致拥塞和输出丢弃。

查看I/O速率（以毫秒为单位）

Wireshark允许用户将I/O速率图形化为每毫秒的位数。为此，请将Interval（时间间隔）从1秒减小到1毫秒，然后单击Reset以正确查看图形。此步骤如图12所示。

图12.将时间间隔缩短至1ms并重置图形

更新后的图表更准确地显示了接口的实际I/O速率。当速率达到或超过10^6位/毫秒时，交换机将遇到拥塞或输出丢弃。 图13显示出现输出丢弃的接口的更新I/O图。

图13. I/O图形比特/毫秒

图13显示有多个流量峰值达到或超过10^6阈值。流量会受到缓冲，如果流量超过出口缓冲区大小，则会被丢弃。

注意：如果SPAN目标通过1 Gbps接口连接，则Wireshark中的I/O速率不能超过每毫秒10^6位，无论源接口速率如何。SPAN目标接口会缓冲或丢弃这些数据包。经常会看到I/O图形在最大吞吐量处停滞不前或呈现似乎会升高的平均业务速率。