HUWEI交换机如何判断环路故障

定义

以太网交换网络中为了提高网络可靠性,通常会采用冗余设备和冗余链路,然而现网中由于组网调整、配置修改、升级割接等原因,经常会造成数据或协议报文环形转发,不可避免的形成环路。如图1所示,三台设备两两相连就会形成环路。当设备未部署环路保护协议或者组网配置发生变更时,环形组网中就可能会产生广播风暴。

图1 以太网交换网络冗余链路组网图

二层环路最大的危害就是会产生广播风暴,以太网是一个支持广播的网络,在没有环路的环境中,广播包在网络中以泛洪的形式被送达到网络的每一个角落,以保证每个设备都能够接受到它。在带宽允许的情况下,每个网桥在接收到广播报文以后,都会向除接收端口以外的其他所有接口转发这个广播包,一旦网络中有环路,这种简单的广播机制就会引发灾难性后果。

环路中一个广播报文被反复转发了千万次,产生了广播风暴并且很快达到或接近端口线速,并迅速消耗链路带宽。根据转发规则,这些广播报文不仅仅只是在环路上无限转发,环路设备还会向其他端口转发一份,这样整个网络中都充斥着大量重复广播报文。如果全网络都采用千兆端口互连,那么几乎每一条链路上都充斥着1000M/s的广播报文,正常的数据报文将很难再获得转发的机会。

二层网络设备处于同一个广播域下,广播报文在环路中会反复持续传送,无限循环,形成广播风暴,引发MAC地址表不稳定等故障现象,进而影响正常业务,导致用户通信质量较差,甚至通信中断。

为防止环路出现,并保证网络的可靠性,交换机设备上通常会部署一些破环协议。目前S系列交换机支持的二层环路破环协议主要有:

  • STP/RSTP/MSTP
  • RRPP
  • SEP
  • Smart Link
  • ERPS

除了二层环路破环协议,S系列交换机同时支持环路检测技术,主要的环路检测技术有:

  • Loop Detection
  • Loopback Detection

总体思路

所有故障皆“事出有因”,故障的发生一定是在一个稳定的正常运行的网络中,某一网络环节发生了变化而引起的,这些诱发网络产品生故障的变化包括:

  • 网络调整:包括但不限于组网调整、配置修改、升级割接等操作;
  • 网络环境发生变化:包括但不限于网络风暴、特定节日/促销活动/智能终端导致用户行为变化,网络设备电源/温度环境发生变化、传输光缆被切断、夏令时跳变、微波受大雨/大雾等其后影响、洪水/火灾/地震/雷击等外界不可抗力;
  • 网络设备发生故障:包括但不限于软件发生缺陷、硬件老化故障(单板异常、光纤光模块故障)等。

所有这些诱发故障的内在因素绝大多数都有其“外在异常表现”,具体会反映在特定网元的告警、日志、流量统计、端口状态等信息中。因此故障快速定位的关键在于,如何有效而快速的通过事发时间、影响范围、所做操作及故障网络范围的网元基本信息的查看,快速发现这些“外在异常表现”所在的点,进而锁定故障网元节点,找出问题根因。

如下图所示,网络中出现二层环路通常会有如下现象,如果分析现网问题发现存在以下异常表现中的一个或者多个,则网络中存在二层环路可能性较大。

图2 二层环路常见异常表现

环路故障诊断步骤

判断网络中是否存在二层环路,一般可以使用查看接口带宽流量、查看MAC漂移告警、部署环路检测、查看CPU占用率四种方法进行确认。这四种方法没有严格的操作顺序,为更加准确判断故障属性,可以使用其中的一种或多种方法来进行问题定位。

图3 环路故障诊断步骤

 如何快速破环

以太网环路会在短时间内形成数据风暴,当端口的流量达到带宽的最大负荷,会形成链路拥塞,影响网络业务。因此,在确认现网存在数据环路后,您需要第一时间按照如下步骤处理,尽快恢复数据业务。

  • 1、梳理网络拓扑并识别环路。

  环形网络拓扑一般较为复杂,可以寻求到网络拓扑结构全图,具体到网络的VLAN规划信息,每台设备名称、系统MAC、管理IP,本端端口名称、对端端口名称。

  完整的拓扑信息是解决环路问题的首要条件,如果没有拓扑图,需要从发现环路的设备,通过逐跳登录,记录设备信息、端口信息和VLAN信息,手动绘制完整的拓扑。

  • 2、紧急破环。

  紧急破环的操作前提是不要影响远程登录设备所涉及的中间设备、端口和VLAN等,避免引入其他问题,出现设备脱管、无法远程登录的现象。

  紧急破环又称手动破环,当网络风暴严重影响正常的业务时,需要使用此方法尽快恢复业务。您可以通过如下三个方法紧急破环。

    • 端口退出已成环的VLAN

      在已经成环的网络上,将其中一个端口退出成环VLAN,属于影响面最小的破环方法。根据端口类型可执行如下表所示相关命令。

注意:紧急破环的操作前提是不要影响远程登录设备所涉及的中间设备、端口和VLAN等,避免引入其他问题,出现设备脱管、无法远程登录的现象。

表1 端口退出已成环VLAN的执行命令表

端口类型

命令行

备注

Access

undo port default vlan

执行此命令后,可能会影响下游设备业务,请谨慎操作。

Trunk

undo port trunk allow-pass vlan id

Hybrid

undo port hybrid vlan id

执行此命令后,该端口将不区分tagged和untagged报文。

    • Shutdown已经成环的端口
      • Shutdown已经成环的物理端口,也可以达到破环的效果。
      • 执行此动作之前,您需要确保在接口视图下执行命令shutdown关闭接口后,不会影响正常数据业务,即端口两端设备在所有VLAN内仍能通信。
    • 拔出成环光纤破环
      • 通过拔出成环的端口的连接光纤,也可以紧急破环。
      • 该方法可以使用Shutdown端口代替,只有在设备无法远程登录时才使用。
  • 3、确认业务已经恢复。
    • 通过Ping等操作测证网络通信质量,并观察现网业务是否已经恢复。
    • 环路拓扑存在冗余链路和配置,因此环路破除后业务一般会自行恢复。

 

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