Cisco路由器如何故障診斷
思科依靠自身的技術(shù)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)模式的深刻理解，成為了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的成功實(shí)踐者之一，那你知道Cisco路由器如何故障診斷嗎?下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的一些關(guān)于Cisco路由器如何故障診斷的相關(guān)資料，供你參考。
Cisco路由器故障診斷一、路由器的功能特性和體系結(jié)構(gòu)
在學(xué)習(xí)Cisco路由器上可使用的各種故障排除和診斷工具之前，了解路由器的基本體系結(jié)構(gòu)是十分重要的。網(wǎng)絡(luò)工程師應(yīng)該理解診斷命令執(zhí)行時(shí)所起的作用以及對(duì)于路由器性能所產(chǎn)生的影響。
交換與路由是我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中經(jīng)常遇到的術(shù)語(yǔ)。此處所說(shuō)的交換與局域網(wǎng)中的幀級(jí)交換是完全不同的概念。交換過(guò)程是指路由器如何在兩個(gè)不同的接口間傳送報(bào)文。
比如，路由器在以太網(wǎng)接口0接收到一個(gè)報(bào)文。路由器首先從報(bào)文中獲取MAC頭信息，然后檢查網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文頭。路由器檢查路由表是否有與報(bào)文的目的地址匹配的表項(xiàng)。假設(shè)路由表中包含匹配的項(xiàng)，并且下一跳地址是另外一個(gè)路由器，該路由器可以通過(guò)以太網(wǎng)接口1到達(dá)。然后路由器需要檢查下一跳的第二層地址。如果它沒(méi)有該地址，則需要在以太網(wǎng)接口1發(fā)送ARP廣播報(bào)文。如果沒(méi)有接收到ARP響應(yīng)，路由器則將該報(bào)文丟棄。如果有響應(yīng)信息，路由器則建立到下一跳路由器的以太網(wǎng)幀。在這個(gè)例子中，路由器從接收到以太網(wǎng)幀到建立并發(fā)送以太網(wǎng)幀的整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為交換過(guò)程。需要注意的是，ARP解析過(guò)程通常不認(rèn)為是交換過(guò)程的一部分。上面的過(guò)程中，執(zhí)行路由表查詢(xún)以尋找下一跳的地址表明采用了交換過(guò)程。這是一種最簡(jiǎn)單的報(bào)文交換方法，因而其開(kāi)銷(xiāo)和延遲都比較大。所有的路由協(xié)議最終都依賴(lài)于路由表的建立，路由器通過(guò)接收運(yùn)行相同協(xié)議的相鄰路由器發(fā)送的路由更新報(bào)文來(lái)更新相應(yīng)的路由表，我們稱(chēng)之為路由過(guò)程(routing process)，它主要由路由處理器完成。
目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的Cisco路由器包括2500系列、4000系列、7000系列和7500系列，這些路由器進(jìn)行路由的過(guò)程基本上是相似的，但是交換的過(guò)程卻根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同而不同。
7000系列支持過(guò)程交換、快速交換、自治交換和硅交換。
7500系列路由器比7000系列在體系結(jié)構(gòu)方面有很多改進(jìn)。路由處理器和交換處理器的功能被集成到路由器交換處理器(RSP)中。這一新的體系結(jié)構(gòu)減少了快速交換時(shí)系統(tǒng)總線(xiàn)的負(fù)載。集成后的功能對(duì)路由處理器和交換處理器都作了性能、穩(wěn)定性、可擴(kuò)充性和安全等方面的優(yōu)化。7500系列路由器既不支持自治交換也支持硅交換，它支持更加靈活的優(yōu)化交換。
4000/2500系列路由器的硬件結(jié)構(gòu)比7000/7500系列路由器的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這些設(shè)備只在交換過(guò)程中才共享存儲(chǔ)器。所有的報(bào)文緩存和Cache都位于共享存儲(chǔ)器中，因此只支持快速交換或過(guò)程交換。
需要知道過(guò)程交換需要通過(guò)查詢(xún)路由表來(lái)做出路由選擇，而且其他交換技術(shù)都是通過(guò)緩存來(lái)提高交換速度的，因?yàn)槠渚彺娴奈恢貌煌謩e稱(chēng)為不同的技術(shù)。
Cisco路由器故障診斷二、故障診斷與排除命令
ISO操作系統(tǒng)軟件提供了一組功能豐富的命令，可以用來(lái)進(jìn)行故障查找與排除、問(wèn)題診斷以及性能檢測(cè)。命令大致可以分為兩類(lèi)：show命令和debug命令。同時(shí)，還包含一組用于連接這兩類(lèi)命令的clear命令。下面我們分別講解各命令:
Cisco路由器故障診斷三、show命令
在這一節(jié)中，我們將講述最常用的show命令，闡述這些命令的輸出以及這些命令適用于解決的故障類(lèi)型。為了敘述清楚，這些命令被分為全局系統(tǒng)命令、與接口相關(guān)的命令和與協(xié)議相關(guān)的命令。我們僅討論最常使用的命令。
全局系統(tǒng)命令
本節(jié)將列出與路由器軟件和硬件相關(guān)的輸出命令，其中包括存儲(chǔ)區(qū)和電源。show version命令是最基本的命令之一，它顯示路由器本身以及其所使用的軟、硬件的基本信息。show hardware命令的功能與show version命令類(lèi)似。命令的輸出信息包括：IOS的版本、路由器持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間約23周、最近一次重啟動(dòng)的原因、路由器主存的大小、共享存儲(chǔ)器的大小、閃存的大小、IOS映像的文件名，以及路由器從何處啟動(dòng)等信息。show version命令顯示了路由器的許多非常有用的信息。在解決問(wèn)題時(shí)，通常應(yīng)該從這個(gè)命令開(kāi)始收集數(shù)據(jù)。
如果路由器的多個(gè)接口同時(shí)丟失報(bào)文，則可能由于路由器內(nèi)存不足或者CPU過(guò)載。用戶(hù)可以使用show memory命令檢查內(nèi)存利用率(如下所示)。CPU利用率可以使用show process命令檢查。
YH-Router#show memory
Head Total(b) Used(b) Free(b) Lowest(b) Largest(b)
Processor 60DB19C0 19195456 6162924 13032532 11615164 11250780
Fast 60DB19C0 131072 128344 2728 2728 2684
show memory的前兩行顯示了存儲(chǔ)器的一般信息，它表明系統(tǒng)有足夠可用的內(nèi)存。同時(shí)它還顯示內(nèi)存中沒(méi)有碎片，因?yàn)樵?3.03兆字節(jié)可用內(nèi)存中最大的可用塊接近11.25兆字節(jié)。內(nèi)存碎片表明內(nèi)存被劃分為了許多不連續(xù)的塊。它將導(dǎo)致內(nèi)存的利用率降低，嚴(yán)重時(shí)可能產(chǎn)生內(nèi)存錯(cuò)誤從而也嚴(yán)重影響路由器的性能?，F(xiàn)在看一看路由器中有許多內(nèi)存碎片的情形(如下所示)。此時(shí)我們有足夠多的可用內(nèi)存(8.4兆字節(jié))，但是其中最大的塊僅為0.5兆字節(jié)。連續(xù)內(nèi)存中沒(méi)有足夠大的可用塊，這有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)存分配問(wèn)題。這些問(wèn)題有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)接口間歇性的丟失報(bào)文。此時(shí)路由器產(chǎn)生內(nèi)存碎片錯(cuò)誤消息。
HX-Router#sh mem
Head Total(b) Used(b) Free(b) Lowest(b) Largest(b)
Processor 60DB19C0 19195456 10713712 8481744 192680 586748
Fast 60DB19C0 131072 90936 40136 40136 40092
使用命令show memory free，用戶(hù)可以看到可用內(nèi)存被劃分為許多很小的碎片。需要注意的是，路由器中存在一定數(shù)量的內(nèi)存碎片是正常的。雖然并沒(méi)有一個(gè)很?chē)?yán)格的界限來(lái)劃分內(nèi)存碎片的可接受程度，但是可用塊的大小至少應(yīng)該不小于可用內(nèi)存的一半。用戶(hù)可以通過(guò)重新啟動(dòng)路由器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在重新啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)重新分配內(nèi)存和緩存空間。此時(shí)，用戶(hù)應(yīng)該監(jiān)視內(nèi)存分配的過(guò)程。如果再次發(fā)生類(lèi)似的情況，則應(yīng)該咨詢(xún)Cisco TAC。用戶(hù)可以使用show process cpu命令檢查路由器的CPU是否過(guò)載。該命令將給出路由器CPU的利用率，同時(shí)顯示路由器中不同進(jìn)程的CPU占用率。在下述示例中，路由器的CPU工作正常。在通常情況下，在5分鐘內(nèi)CPU的平均利用率小于60%是可以接受的。如果懷疑CPU利用率出現(xiàn)了問(wèn)題，則需要不斷地監(jiān)視這一參數(shù)，因?yàn)樗赡茉诙虝r(shí)間內(nèi)發(fā)生變化。最好每10秒鐘使用一次該命令。通過(guò)這種方法，可以清楚地了解CPU利用率的波動(dòng)情況。
YH-Router#sh process cpu
CPU utilization for five seconds:15%/4%;one minute:175;five minutes:19%
PID Runtime(ms) Invoked uSecs 5Sec 1Min 5Min TTY Process
1 460184 5380085 85 0.00% 0.00% 0.00% 0 NTP
2 252749536 2384205 106010 0.00% 2.35% 2.65% 0 Check Heaps
......
13 26155236 9135958 2862 0.32% 0.25% 0.22% 0 IP Background
14 317720 150150 2116 0.00% 0.00% 0.00% 0 IP Cache ager
......
23 51598380 135094851 381 0.32% 0.24% 0.28% 0 IPX Input
24 86792124 23662071 3667 0.98% 0.87% 0.89% 0 IPX RIP
25 438480948 123384161 3553 7.94% 3.31% 3.91% 0 IPX SAP
......
如果CPU的平均利用率超過(guò)了80%，則表明路由器過(guò)載。下一步需要檢測(cè)那一些進(jìn)程導(dǎo)致了CPU利用率過(guò)高。在上面的顯示中，我們可以看到進(jìn)程IPX SAP占用了絕大部分的CPU處理能力，但是它還在可以接受的范圍之內(nèi)。有時(shí)候，如果SRB background參數(shù)持續(xù)過(guò)高，則表明發(fā)生了路由網(wǎng)橋風(fēng)暴。
show process memory命令可以用來(lái)給出路由器可用內(nèi)存的一般信息，然后顯示每一個(gè)進(jìn)程所占用的內(nèi)存空間的詳細(xì)信息。
如果路由器由于臨時(shí)重啟動(dòng)而完全崩潰，則相應(yīng)的錯(cuò)誤消息將包含在show version命令的輸出中。show stack命令用于跟蹤路由器的堆棧，提供路由器臨時(shí)重新啟動(dòng)的原因。如果由于錯(cuò)誤而導(dǎo)致重新啟動(dòng)，堆棧記錄將在輸出的末尾顯示。為了抽取與故障相關(guān)的信息，堆棧記錄需要解碼。這一工作通常由Cisco TAC工程師完成。此外，擁有相應(yīng)CCO登錄ID的用戶(hù)可以通過(guò)將show stack命令的輸出發(fā)送到CCO而獲得解碼信息。堆棧記錄解碼的結(jié)果有時(shí)與Cisco路由器的bug有關(guān)。
當(dāng)用戶(hù)向Cisco TAC報(bào)告故障時(shí)，支持技術(shù)人員通常要求用戶(hù)發(fā)送show tech_support命令的輸出結(jié)果。這個(gè)命令將導(dǎo)致下述命令的按序執(zhí)行：Show version、Show controllers、Show buffers、Show interface、Show stack、Show process cpu、Show process memory和Show running-config。這些命令的組合將給出路由器配置以及大多數(shù)關(guān)鍵性能參數(shù)的詳細(xì)信息。show tech_support命令的輸出對(duì)于Cisco TAC技術(shù)人員解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題是十分有用。
Cisco路由器故障診斷四、與接口相關(guān)的命令
下面我們將闡述一些直接與路由器活躍接口相關(guān)的命令。show ip interface brief將顯示每一個(gè)路由器接口的IP地址信息以及第二層的狀態(tài)信息(如下所示)。其他與IP對(duì)應(yīng)的協(xié)議的相關(guān)性信息可以通過(guò)相應(yīng)命令屬性獲得，比如show
ipx interface brief。
YH-Router#sh ip in brief
Interface IP-Address OK? Method Status Protocol
TokenRing0/0 172.26.12.3 YES NVRAM up up
TokenRing0/1 172.27.12.3 YES NVRAM up up
TokenRing0/2 172.28.12.3 YES NVRAM up up
TokenRing0/3 unassigned YES NVRAM administratively down down
Ethernet1/0 172.30.12.3 YES NVRAM up up
Ethernet1/0 172.31.12.3 YES NVRAM up up
Ethernet1/0 172.32.12.3 YES NVRAM up up
Ethernet1/0 172.33.12.3 YES NVRAM up up
show interface命令可以獲得更多的信息。我們以以太網(wǎng)為例來(lái)討論這些通用接口參數(shù)。
YH-Router#sh int e1/0
Ethernet1/0 is up,line protcol is up
Hardware is cxBus Ethernet,address is 00e0.f78a.6d40(bia 00e0.f78a.6d40)
Description:seg=E2 LAB SRV1
Internet address is 172.30.12.3/16
MTU 1500bytes,BW 10000Kbit,DLY 1000usec,rely 255/255,load 1/255
Encapsulation ARPA, loopback not set, keepalive set(10sec)
ARP type:ARPA,ARP Timeout 04:00:00
Last input 00:00:00,output 00:00:00,output hang never
Queueing strategy:fifo
Output queue 0/40,44 drops;input queue 0/75,66114 drops
5 minute input rate 181000 bits/sec,23 packets/sec
5 minute output rate 43000 bits/sec,26 packets/sec
525599659 packets input,2042735431 bytes, 0 no buffer
Received 4004547 broadcasts,10 runts,0 giants
139 input errors, 0 CRC, 129 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
0 input packets with dribble condition detected
481020335 packets output, 1069273018 bytes, 47 underruns
20 output errors, 95880485 collisions, 0 interface resets
0 babbles, 0 late collision, 0 deferred
0 lost carrier, 0 no carrier
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
其中：
Ethernet 1/0 is up 表明OSI模型的第一層成功啟動(dòng)。
Line protocol up 表明第二層成功啟動(dòng) 。
Description
使用這一功能給出接口準(zhǔn)確的描述是十分重要的。在一個(gè)大型組織中，一個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)的工程師很難定位發(fā)生故障的路由器。
MTU 指定最大傳輸單元，用戶(hù)可以配置。
BW、Dly、rely、load(帶寬、延遲、可靠性和負(fù)載)：這些參數(shù)與IGRP/EIGRP標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。帶寬和延遲的配置可以影響到路由選擇。在工作正常的接口中，可靠性的值為255。除非在十分繁忙的條件下，否則負(fù)載通常不應(yīng)超過(guò)150/255。
Encapsulation 它指在接口的第二層封裝。在以太網(wǎng)中，對(duì)于IP，Cisco的缺省設(shè)置為ARPA，而IPX的缺省設(shè)置為Novell-Ether。
從輸出中還能獲取哪些其他的信息呢?讀者可以看到，ARP cache timeout的值為4小時(shí)(該值為缺省設(shè)置)。從路由器接口輸入到輸出的時(shí)間不到1秒鐘。輸出從未被掛起。接口計(jì)數(shù)器最后一次被清0是在5個(gè)星期以前。在評(píng)估接口的統(tǒng)計(jì)信息時(shí)，這些數(shù)據(jù)是十分有用的。在通常情況下，可以將計(jì)數(shù)器清0以便作進(jìn)一步的監(jiān)視。
接口所采用的是FIFO排隊(duì)規(guī)則。輸出隊(duì)列和輸入隊(duì)列的缺省長(zhǎng)度分別為40和75。隊(duì)列中都不包含報(bào)文。在計(jì)數(shù)器最后一次被清0后，輸入隊(duì)列丟失了許多報(bào)文。但是，正如我們前面所說(shuō)的，計(jì)數(shù)器5個(gè)星期未被清0;因此，該值不能說(shuō)明一定發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)故障。在這種情況下，應(yīng)該首先將計(jì)數(shù)器清0，然后再監(jiān)視輸出隊(duì)列的丟失報(bào)文數(shù)。
同時(shí)，命令的輸出中還顯示每1秒鐘通過(guò)路由器接口的平均信息量(以字節(jié)為單位)以及報(bào)文數(shù)。這些參數(shù)的總量信息、路由器接口觀(guān)測(cè)到的所有廣播報(bào)文的數(shù)量也在命令的輸出中顯示。如果廣播報(bào)文的數(shù)量增長(zhǎng)非常迅速，尤其是如果相對(duì)于輸入報(bào)文的數(shù)量非常高，則表明在局域網(wǎng)段中有廣播風(fēng)暴。由于某些特定的應(yīng)用程序需要頻繁使用廣播報(bào)文，因此確定廣播報(bào)文的數(shù)量閥值是很困難的。但是，如果廣播報(bào)文的數(shù)量超過(guò)了整個(gè)輸入報(bào)文的30%，則需要使用局域網(wǎng)協(xié)議分析儀進(jìn)一步檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
我們還可以獲取接口的下列錯(cuò)誤檢測(cè)信息： Runts 是指大小小于最小值的報(bào)文。在示例的以太網(wǎng)中，該值為64。以太網(wǎng)中指定最小報(bào)文大小大小是由于在這種傳輸模式下的工作站需要檢測(cè)碰撞。如果以太網(wǎng)段中包含以太網(wǎng)中繼器并且其距離符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，最小報(bào)文大小大小可以使處在這種傳輸模式下的工作站檢測(cè)線(xiàn)路中的任何碰撞。
Giants 指大小超過(guò)線(xiàn)路可以承受的最大報(bào)文大小的報(bào)文。以太網(wǎng)的MTU通常為1500字節(jié)，或者最大的封裝數(shù)據(jù)為1500字節(jié)。
Input errors 指到達(dá)報(bào)文中檢測(cè)到的錯(cuò)誤，也可能表明網(wǎng)段本身發(fā)生了錯(cuò)誤。
Output errors 指輸出報(bào)文中的錯(cuò)誤，它可能表明路由器接口本身發(fā)生了故障。
CRCs 由于報(bào)文不正確的以太網(wǎng)校驗(yàn)和而檢測(cè)到的循環(huán)冗余校驗(yàn)錯(cuò)。它可能由于網(wǎng)段的噪聲引起，或者由于網(wǎng)卡故障、報(bào)文沖突引發(fā)。CRC的頻率應(yīng)是每100000個(gè)輸入報(bào)文中發(fā)生一次。
Frame errors 指接收到的幀的類(lèi)型與路由器以太網(wǎng)幀類(lèi)型(IP協(xié)議幀類(lèi)型為ARPA)不匹配。
Aborts 在碰撞檢測(cè)中過(guò)度的重傳而導(dǎo)致的問(wèn)題。在以太網(wǎng)中，重傳的最大次數(shù)不超過(guò)15次。
Dribble condition 指接收到的幀比MTU大，但不屬于Giants。
Babble 是指持續(xù)接收到可疑的幀。
Deferred 如果線(xiàn)路繁忙，報(bào)文在傳輸時(shí)將被延緩發(fā)送。
Interface resets 在檢測(cè)到過(guò)多的錯(cuò)誤時(shí)，路由器將重置接口。這些錯(cuò)誤可能存在于局域網(wǎng)段中，也可能是接口本身的錯(cuò)誤。在此不能夠判斷具體是那兒發(fā)生故障，但是，如果伴隨著大量的輸出錯(cuò)誤，則表明路由器接口本身發(fā)生故障。
Collisions 在以太網(wǎng)中，沖突被分為兩大類(lèi)：early和late。early collision
由發(fā)送方在幀的前64個(gè)字節(jié)進(jìn)入線(xiàn)路之前檢測(cè)到的沖突。early collision是以太網(wǎng)CSMA/CD訪(fǎng)問(wèn)方法中的組成部分。early collision通常導(dǎo)致小的被中斷的幀或稱(chēng)為runt。Late collision發(fā)生在幀的多個(gè)字節(jié)(大于64)被發(fā)送到線(xiàn)路中時(shí)產(chǎn)生的沖突。在理論上，以太網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生此類(lèi)沖突。產(chǎn)生late collision的原因包括：
;; 電纜違反了距離規(guī)則。
;; 發(fā)生故障的NIC卡不正確地監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)路。
Lost carrier 表明在計(jì)數(shù)器最后一次清0后，載波和線(xiàn)路協(xié)議發(fā)生的故障。此類(lèi)故障通常與路由器無(wú)關(guān)。例如，載波丟失可能是因?yàn)槁酚善髋c集線(xiàn)器之間的電纜連接中斷。
Buffer parameters show interface命令還提供與緩沖區(qū)分配有關(guān)的故障信息，它包括no buffer、overruns、ignored、underruns、buffer failures和swapped out buffers等。
上面，我們?cè)敿?xì)討論了show interface命令的用法。這些命令的輸出提供了與路由器接口相關(guān)以及與傳輸介質(zhì)相關(guān)的參數(shù)等有價(jià)值的信息。
show controller命令提供連接到路由器接口物理線(xiàn)路以及傳輸介質(zhì)的詳細(xì)信息。并且提供狀態(tài)的歷史信息。其中一些詳細(xì)信息很少被使用，它們一般僅被TAC技術(shù)人員用于解決十分復(fù)雜的問(wèn)題。
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