了解如何划分TCAM空间 — Nexus 9000
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简介
本文档介绍如何刻制Nexus 9000三态内容可寻址存储器(TCAM)。 它涵盖当前和最常见的概念、配置和错误消息。
本文档不是详细列出许多TCAM组合。本文档旨在帮助用户了解TCAM分配的工作方式，以便他们能够确定满足其需求的有效配置。
背景信息
要对Nexus 9000系列交换机使用非默认功能，必须手动为这些功能划分TCAM空间。默认情况下，会分配所有TCAM空间。
术语
- 功能宽度 — 有单宽和双宽功能。 单宽度功能至少需要一个切片。 双宽度特征至少需要两个切片。
对于单宽和双宽功能，总大小（如果大于256）必须是512的倍数。一个切片只能分配给一个区域。
例如，不能使用512大小的切片来配置每个大小为256的两个功能，也不能使用512大小的切片来配置单个双宽度功能。
- 片 — 内存分配的单位。切片的大小可以是256或512，以字节为单位。
- TCAM — 三态内容可寻址存储器。 这是存储访问列表(ACL)的硬件空间。 这是一块专用内存，存储复杂的表格数据，支持非常快速的并行查找。
ACL TCAM区域
您可以更改硬件中ACL TCAM区域的大小。出口TCAM大小为1K，分为4个256个条目。入口TCAM大小为4K，分为8个256切片和4个512切片。
IPv4 TCAM区域为单宽。IPv6、服务质量(QoS)、MAC、控制平面策略(CoPP)和系统TCAM区域的宽度为双倍，占用的物理TCAM条目数量为双倍。
例如，逻辑区域大小为256个条目，实际消耗512个物理TCAM条目。
您可以创建IPv6、端口ACL(PACL)、VLAN ACL(VACL)和路由器ACL(RACL)，并且可以匹配IPv6和MAC地址以实现QoS。但是，Cisco NX-OS无法同时支持所有这些功能。
必须删除或减小当前TCAM区域的大小，才能启用IPv6和MAC TCAM区域。对于每个TCAM区域配置命令，系统评估新更改是否适合TCAM。
否则，它会报告错误，并拒绝命令。必须移除或缩小当前TCAM区域的大小，以便为新要求腾出空间。
ACL TCAM区域大小具有以下准则和限制：
- 在Cisco Nexus 9500系列交换机上，默认入口TCAM区域配置在Cisco NX-OS版本6.1(2)I1(1)中有一个免费的256条入口片。
此片分配给思科NX-OS版本6.1(2)I2(1)中的交换机端口分析器(SPAN)区域。 同样，Cisco NX-OS版本6.1(2)I2(1)中的RACL区域从2K减少到1.5K，以便为包含512个条目的虚拟端口通道(vPC)融合区域腾出空间。
- 在Cisco Nexus 9300系列交换机上，使用以应用为中心的基础设施(ACI)枝叶线卡来实施应用于40G端口的QoS分类策略。它有768个TCAM条目，可以在256个条目粒度中切割。这些区域名称前缀为“ns — ”。
- 对于Cisco Nexus 9300系列交换机上的ACI枝叶线卡，仅IPv6 TCAM区域会消耗双宽度条目。其余TCAM区域使用单宽度条目。
- 配置VACL区域时，它在入口和出口方向上都配置了相同的大小。如果区域大小无法沿任一方向调整，则配置将被拒绝。
默认设置
Nexus 9300和9500系列交换机都有四个大小为512字节的切片和八个大小为256字节的切片。 默认情况下，会使用所有切片和所有空间，但Nexus 9300系列和9500系列之间的默认分配不同。
Nexus 9500系列TCAM分配
默认情况下，Nexus 9500系列交换机具有以下TCAM分配：
Nexus9500# show system internal access-list globals
slot 1
=======
Atomic Update : ENABLED
Default ACL : DENY
Bank Chaining : DISABLED
Fabric path DNL : DISABLED
NS Buffer Profile: Mesh optimized
Min Buffer Profile: all
EOQ Class Stats: qos-group-0
NS MCQ3 Alias: qos-group-3
Ing PG Share: ENABLED
LOU Threshold Value : 5
----------------------------------------------------------------------
INSTANCE 0 TCAM Region Information:
----------------------------------------------------------------------
Ingress:
----------
Region GID Base Size Width
----------------------------------------------------------------------
IPV4 PACL [ifacl] 3 0 0 1
IPV6 PACL [ipv6-ifacl] 4 0 0 2
MAC PACL [mac-ifacl] 5 0 0 2
IPV4 Port QoS [qos] 6 0 0 2
IPV6 Port QoS [ipv6-qos] 7 0 0 2
MAC Port QoS [mac-qos] 8 0 0 2
FEX IPV4 PACL [fex-ifacl] 9 0 0 1
FEX IPV6 PACL [fex-ipv6-ifacl] 10 0 0 2
FEX MAC PACL [fex-mac-ifacl] 11 0 0 2
FEX IPV4 Port QoS [fex-qos] 12 0 0 2
FEX IPV6 Port QoS [fex-ipv6-qos] 13 0 0 2
FEX MAC Port QoS [fex-mac-qos] 14 0 0 2
IPV4 VACL [vacl] 15 0 0 1
IPV6 VACL [ipv6-vacl] 16 0 0 2
MAC VACL [mac-vacl] 17 0 0 2
IPV4 VLAN QoS [vqos] 18 0 0 2
IPV6 VLAN QoS [ipv6-vqos] 19 0 0 2
MAC VLAN QoS [mac-vqos] 20 0 0 2
IPV4 RACL [racl] 21 0 1536 1
IPV6 RACL [ipv6-racl] 22 0 0 2
IPV4 Port QoS Lite [qos-lite] 61 0 0 1
FEX IPV4 Port QoS Lite [fex-qos-lite] 62 0 0 1
IPV4 VLAN QoS Lite [vqos-lite] 63 0 0 1
IPV4 L3 QoS Lite [l3qos-lite] 64 0 0 1
IPV4 L3 QoS [l3qos] 37 3072 256 2
IPV6 L3 QoS [ipv6-l3qos] 38 0 0 2
MAC L3 QoS [mac-l3qos] 39 0 0 2
Ingress System 1 2048 256 2
SPAN [span] 2 4096 256 1
Ingress COPP [copp] 40 2560 256 2
Ingress Flow Counters [flow] 43 0 0 1
Ingress SVI Counters [svi] 45 0 0 1
Redirect [redirect] 46 3840 256 1
NS IPV4 Port QoS [ns-qos] 47 0 0 1
NS IPV6 Port QoS [ns-ipv6-qos] 48 0 0 2
NS MAC Port QoS [ns-mac-qos] 49 0 0 1
NS IPV4 VLAN QoS [ns-vqos] 50 0 0 1
NS IPV6 VLAN QoS [ns-ipv6-vqos] 51 0 0 2
NS MAC VLAN QoS [ns-mac-vqos] 52 0 0 1
NS IPV4 L3 QoS [ns-l3qos] 53 0 0 1
NS IPV6 L3 QoS [ns-ipv6-l3qos] 54 0 0 2
NS MAC L3 QoS [ns-mac-l3qos] 55 0 0 1
VPC Convergence [vpc-convergence] 57 1536 512 1
----------------------------------------------------------------------
* - allocated 512 entry slice due to unavailability of 256 entry slices
----------------------------------------------------------------------
Total: 4096
----------------------------------------------------------------------
Egress
----------
Region GID Base Size Width
----------------------------------------------------------------------
Egress IPV4 VACL [vacl] 31 0 0 1
Egress IPV6 VACL [ipv6-vacl] 32 0 0 2
Egress MAC VACL [mac-vacl] 33 0 0 2
Egress IPV4 RACL [e-racl] 34 4352 768 1
Egress IPV6 RACL [e-ipv6-racl] 35 0 0 2
Egress System 24 3584 256 1
Egress Flow Counters [e-flow] 44 0 0 1
----------------------------------------------------------------------
Total: 1024
----------------------------------------------------------------------
入口的分片分配如下：
切片1(512): RACL
第2层(512): RACL
第3部分(512): RACL
第4层(512): VPC融合
第5部分(256): 第 3 层 QoS
第6层(256): 第 3 层 QoS
第7部分(256): SPAN
第8部分(256): 重定向
第9部分(256): 入口CoPP
切片10(256): 入口CoPP
第11(256)条： 入口系统
第12(256)条： 入口系统
概念化入口利用：
Nexus 9300系列TCAM分配
默认情况下，Nexus 9300系列交换机具有以下TCAM分配：
Nexus9300# show system internal access-list globals
slot 1
=======
Atomic Update : ENABLED
Default ACL : DENY
Bank Chaining : DISABLED
Fabric path DNL : DISABLED
NS Buffer Profile: Burst optimized
Min Buffer Profile: all
EOQ Class Stats: qos-group-0
NS MCQ3 Alias: qos-group-3
Ing PG Share: ENABLED
LOU Threshold Value : 5
----------------------------------------------------------------
INSTANCE 0 TCAM Region Information:
----------------------------------------------------------------
Ingress:
----------
Region GID Base Size Width
----------------------------------------------------------------
IPV4 PACL [ifacl]( 1) 3 0 512 1
IPV6 PACL [ipv6-ifacl]( 2) 4 0 0 2
MAC PACL [mac-ifacl]( 3) 5 0 0 2
IPV4 Port QoS [qos]( 4) 6 3072 256 2
IPV6 Port QoS [ipv6-qos]( 5) 7 0 0 2
MAC Port QoS [mac-qos]( 6) 8 0 0 2
FEX IPV4 PACL [fex-ifacl]( 7) 9 0 0 1
FEX IPV6 PACL [fex-ipv6-ifacl]( 8) 10 0 0 2
FEX MAC PACL [fex-mac-ifacl]( 9) 11 0 0 2
FEX IPV4 Port QoS [fex-qos]( 10) 12 0 0 2
FEX IPV6 Port QoS [fex-ipv6-qos]( 11) 13 0 0 2
FEX MAC Port QoS [fex-mac-qos]( 12) 14 0 0 2
IPV4 VACL [vacl]( 13) 15 512 512 1
IPV6 VACL [ipv6-vacl]( 14) 16 0 0 2
MAC VACL [mac-vacl]( 15) 17 0 0 2
IPV4 VLAN QoS [vqos]( 16) 18 0 0 2
IPV6 VLAN QoS [ipv6-vqos]( 17) 19 0 0 2
MAC VLAN QoS [mac-vqos]( 18) 20 0 0 2
IPV4 RACL [racl]( 19) 21 1024 512 1
IPV6 RACL [ipv6-racl]( 20) 22 0 0 2
IPV4 Port QoS Lite [qos-lite]( 21) 63 0 0 1
FEX IPV4 Port QoS Lite [fex-qos-lite]( 22) 64 0 0 1
IPV4 VLAN QoS Lite [vqos-lite]( 23) 65 0 0 1
IPV4 L3 QoS Lite [l3qos-lite]( 24) 66 0 0 1
IPV4 L3 QoS [l3qos]( 34) 37 0 0 2
IPV6 L3 QoS [ipv6-l3qos]( 35) 38 0 0 2
MAC L3 QoS [mac-l3qos]( 36) 39 0 0 2
Ingress System( 37) 1 2048 256 2
SPAN [span]( 39) 2 3584 256 1
Ingress COPP [copp]( 40) 40 2560 256 2
Ingress Flow Counters [flow]( 41) 43 0 0 1
Ingress SVI Counters [svi]( 43) 45 0 0 1
Redirect [redirect]( 44) 46 1536 512 1
NS IPV4 Port QoS [ns-qos]( 45) 47 0 0 1
NS IPV6 Port QoS [ns-ipv6-qos]( 46) 48 0 0 2
NS MAC Port QoS [ns-mac-qos]( 47) 49 0 0 1
NS IPV4 VLAN QoS [ns-vqos]( 48) 50 0 0 1
NS IPV6 VLAN QoS [ns-ipv6-vqos]( 49) 51 0 0 2
NS MAC VLAN QoS [ns-mac-vqos]( 50) 52 0 0 1
NS IPV4 L3 QoS [ns-l3qos]( 51) 53 0 0 1
NS IPV6 L3 QoS [ns-ipv6-l3qos]( 52) 54 0 0 2
NS MAC L3 QoS [ns-mac-l3qos]( 53) 55 0 0 1
VPC Convergence [vpc-convergence]( 54) 57 4096 256 1
IPSG SMAC-IP bind table [ipsg]( 55) 59 0 0 1
Ingress ARP-Ether ACL [arp-ether]( 56) 62 0 0 1
----------------------------------------------------------------------
* - allocated 512 entry slice due to unavailability of 256 entry slices
----------------------------------------------------------------
Total: 4096
----------------------------------------------------------------
Egress
----------
Region GID Base Size Width
----------------------------------------------------------------
Egress IPV4 QoS [e-qos]( 25) 28 0 0 2
Egress IPV6 QoS [e-ipv6-qos]( 26) 29 0 0 2
Egress MAC QoS [e-mac-qos]( 27) 30 0 0 2
Egress IPV4 VACL [vacl]( 28) 31 4352 512 1
Egress IPV6 VACL [ipv6-vacl]( 29) 32 0 0 2
Egress MAC VACL [mac-vacl]( 30) 33 0 0 2
Egress IPV4 RACL [e-racl]( 31) 34 4864 256 1
Egress IPV6 RACL [e-ipv6-racl]( 32) 35 0 0 2
Egress IPV4 QoS Lite [e-qos-lite]( 33) 36 0 0 1
Egress System( 38) 24 3840 256 1
Egress Flow Counters [e-flow]( 42) 44 0 0 1
----------------------------------------------------------------------
Total: 1024
----------------------------------------------------------------
切片1(512): IPv4 PACL
第2层(512): VACL
第3部分(512): RACL
第4层(512): 重定向
第5部分(256): 端口QOS
第6层(256): 端口QOS
第7部分(256): SPAN
第8部分(256): VPC融合
第9部分(256): 入口CoPP
切片10(256): 入口CoPP
第11(256)条： 入口系统
第12(256)条： 入口系统
概念化入口利用：
配置
要重新配置TCAM区域，请使用 hardware access-list tcam region
命令。将区域更改为预期大小后，必须重新加载设备。
示例 情景
您拥有Nexus 9300，并希望分配TCAM空间，以便最好地满足您的需求。您需要释放512字节的TCAM。这允许您向IPv4 PACL添加更多内容。
但是，您决定不需要512 VACL或512 RACL，但需要两者中的一部分，因此您决定从VACL和RACL中取消分配256字节。这样可释放512个空间，如以下命令所示：
Nexus9300(config)# hardware access-list tcam region vacl 256
Warning: Please save config and reload the system for the configuration to take effect
Nexus9300(config)# hardware access-list tcam region racl 256
Warning: Please save config and reload the system for the configuration to take effect
512字节可用时，您尝试为IPv4 PACL分配额外的512字节，但请参阅以下输出：
Nexus9300(config)# hardware access-list tcam region ifacl 1024
ERROR: Aggregate TCAM region configuration exceeded the available Ingress TCAM slices.
Please re-configure.
尽管释放了512个字节，但VACL和RACL空间（从中提取了256个字节）的大小均为512个块。 因此，以前的命令未分配空间，但未取消分配任何切片。 要将IPv4 PACL大小增加到1024，您需要从单个功能中获得512字节，该功能可释放片和空间：
Nexus9300(config)# hardware access-list tcam region vacl 512
Warning: Please save config and reload the system for the configuration to take effect
Nexus9300(config)# hardware access-list tcam region racl 0
Warning: Please save config and reload the system for the configuration to take effect
Nexus9300(config)# hardware access-list tcam region ifacl 1024
Warning: Please save config and reload the system for the configuration to take effect
验证命令
show hardware access-list tcam region— 验证当前软件配置show system internal access-list globals— 验证当前硬件配置show system internal access-list input entries detail -显示为每个实例配置的特定ACLshow hardware access-list resource utilization— 显示每个已配置TCAM区域的当前利用率show hardware access-list resource entries— 显示为每个实例配置的ACL条目数
错误和解决方案
以下是TCAM配置中常见的错误：
ERROR: Aggregate TCAM region configuration exceeded the available
Ingress TCAM slices. Please re-configure.
当您尝试配置与4k限制有关的有效TCAM空间量，但分配消耗的切片数比可用的切片数多时，会发生此错误。
解决此错误的唯一解决方案是重新访问您打算雕刻TCAM设计以释放切片。
当您尝试配置新的双宽度功能时，此错误更常见，因为它们至少需要两个256或512的切片。
ERROR: Aggregate TCAM region configuration exceeded the available
Ingress TCAM space. Please re-configure.
与切片错误一样，唯一的解决方案是重新配置。仅当已分配所有TCAM切片并且您尝试分配更多空间时，才会显示此错误消息。
ERROR: TCAM regions with size more than 256, ... have size
in multiple of 512 entries
由于硬件限制，不能以任何将256个块的奇数数与512个块组合在一起的方式组合大于256的TCAM大小。因此，当您配置大于512的TCAM区域时，唯一有效大小是512的倍数。
设计指南和限制
TCAM空间有限。选择最适合您的产品完全取决于具体的使用案例。默认情况下，已分配所有TCAM空间，因此您需要确定要在何处分配TCAM空间，以便在其他位置分配。
- 对于入口，8个可用大小为256的切片中有4个不能未分配（由CoPP和入口系统使用）。
- SPAN使用一个256片。如果从中借用，则它会取消完全使用SPAN和Packet-Tracer功能的功能（不建议出于故障排除目的而删除）。
- Nexus 9300和9500平台上的vPC分别使用256或512片大小。重新分配将使vPC不再能使用
- 大小为512或256的分片分别用于Nexus 9300和9500平台上的重定向。如果从中借用，则它将取消使用DHCPv4、DHCPv6或BFD的功能。
- 如果启用了原子更新，并且某个TCAM功能的利用率超过50%，则由于空间不足，您无法从任何ACL中删除一行。
- 默认情况下，应用于多个接口的QoS策略不共享标签，因为默认情况下会启用统计信息。要共享应用于多个接口的相同QoS策略的标签，必须使用no-stats选项配置QoS策略，如本例所示：
(config-if)# service-policy type qos input my-policy no-stats
- 尽可能使用基本功能版本。对于基本版本，交换机使用TCAM空间的一半来实现该功能。这会导致双宽度功能为单宽度。
代价是该功能不跟踪违反的监察器统计数据；它只跟踪符合的监察器统计信息。这通常是更好的选项，因为它可节省TCAM空间。
- 用户无法减少入口系统和CoPP TCAM的默认数量。这些已经达到最小值，无法减少。
- 所有QoS功能均为双宽度。
- 不支持SVI策略映射。
相关信息
修订历史记录
| 版本 | 发布日期 | 备注 |
|---|---|---|
1.0 |
11-Aug-2015 |
初始版本 |
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