破解廣播風(fēng)暴

交換機作為局域網(wǎng)連接的主要設(shè)備，成為應(yīng)用普及最快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之一。在日常網(wǎng)絡(luò)運維過程中，充分了解和掌握網(wǎng)絡(luò)的流量模式，是能否發(fā)揮交換機作用的一個非常重要的因素。因為使用交換機的目的就是盡可能地減少和過濾網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量，所以如果網(wǎng)絡(luò)中的某臺交換機由于配置不規(guī)范，需要轉(zhuǎn)發(fā)接收到的所有數(shù)據(jù)包的話，交換機就無法發(fā)揮優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的作用，反而降低了數(shù)據(jù)的傳輸速度。

筆者單位的一臺交換機端口流量達到100%，正在準備進行鏈路擴容的時候，仔細觀察到端口廣播包異常，根據(jù)這一現(xiàn)象，將交換機設(shè)備互聯(lián)端口中的默認VLAN刪除后故障排除。

故障現(xiàn)象

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

近日，網(wǎng)管中心通告一臺專線交換機端口流量超越閾值，根據(jù)網(wǎng)管中心的通報，我們立即對設(shè)備的使用狀態(tài)進行查看。使用show命令查看到端口的利用率入方向已達100%，按照常規(guī)做法，我們會立刻對端口進行擴容，但是根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行分析，該交換機主要承擔(dān)某單位的專線接入工作，該專線業(yè)務(wù)比較單純，并沒有新增的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為什么端口的流量一下子猛增上來呢？

通過網(wǎng)管平臺查看最近一個月的交換機端口流量情況，發(fā)現(xiàn)流量是從兩天前開始上升起來的。咨詢專線單位，得到的答案是，最近沒有新增業(yè)務(wù)。那么流量增加肯定存在問題。

故障分析

為了盡快搞清楚故障的原因，首先梳理下網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，具體的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看到，專線匯聚交換機A承擔(dān)著各分支點的數(shù)據(jù)匯聚，以及將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至專線單位分部，同時又有一條鏈路將該專線資源上傳至專線總部。端口利用率100%的交換機端口即我方數(shù)據(jù)機房的專線交換機A連接專線單位分部的交換機B端口。

根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)很容易得知，交換機A的入方向?qū)?yīng)的是B交換機出方向。根據(jù)這一具體的故障現(xiàn)象，需要分析故障產(chǎn)生的原因，在交換機A上執(zhí)行命 令display interface GigabitEthernet 4/0/31，查看到該端口的廣播報文很多，而且廣播報文甚至超過了端口的單播報文數(shù)量。端口上的廣播報文從何而來呢？同單播和多播相比，廣播幾乎占用了子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的所有帶寬。網(wǎng)絡(luò)中不能長時間出現(xiàn)大量的廣播幀，否則就會出現(xiàn)所謂的“廣播風(fēng)暴”。

廣播風(fēng)暴是指當(dāng)廣播數(shù)據(jù)充斥網(wǎng)絡(luò)無法處理，并占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，導(dǎo)致正常業(yè)務(wù)不能運行，甚至徹底癱瘓。一個數(shù)據(jù)幀或包被傳輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)段上的每個節(jié)點就是廣播，由于網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計和連接問題，或其他原因?qū)е聫V播在網(wǎng)段內(nèi)大量復(fù)制，傳播數(shù)據(jù)幀，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降，甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓，這就是廣播風(fēng)暴。廣播風(fēng)暴是網(wǎng)絡(luò)長時間被大量的廣播數(shù)據(jù)包所占用，使正常的點對點通信無法正常進行，其外在表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)速度慢。出現(xiàn)廣播風(fēng)暴的原因有很多。要避免廣播風(fēng)暴，可以采用恰當(dāng)劃分VLAN、縮小廣播域、隔離廣播風(fēng)暴，還可在千兆以太網(wǎng)口上啟用廣播風(fēng)暴控制，最大限度地避免網(wǎng)絡(luò)再次陷入癱瘓。

根據(jù)我們對廣播風(fēng)暴的簡單了解，接下來就開始進行故障處理。首先使用命令display currentconfiguration interface GigabitEthernet 4/0/31查看下專線交換機端口的配置，具體查看命令即：

根據(jù)兩側(cè)交換機端口的配置，我們可以發(fā)現(xiàn)配置存在不規(guī)范的地方，首先端口允許通過的VLAN是全部，其實該端口并沒有多少VLAN，所以這里我們需要規(guī)范地配置業(yè)務(wù)VLAN。其次交換機端口還需要限制VLAN1通過，VLAN1是該品牌交換機的默認VLAN，如果對VLAN1沒有需求，需要將該VLAN1進行刪除，否則如果網(wǎng)絡(luò)拓撲過大，使用的交換機過多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜后，VLAN1就會在網(wǎng)絡(luò)中形成巨大的廣播風(fēng)暴，從而會引起網(wǎng)絡(luò)擁塞。

故障解決

根據(jù)這一思路，接下來就更改一下端口的配置。具體配置即：

上面我們完成了專線交換機的端口配置，用相同的方法再修改一下專線分部交換的端口配置。完成這些操作后，再一次使用命令display interface GigabitEthernet 4/0/31查看端口的廣播包以及端口利用率，其中廣播包得到了實質(zhì)性的下降，而端口利用率從原來的100%下降至20%，網(wǎng)絡(luò)通道得到了明顯的改善，這樣網(wǎng)絡(luò)就得到了優(yōu)化。

經(jīng)驗總結(jié)

上面我們從端口的利用率居高開始入手，通過對專線業(yè)務(wù)實際情況和網(wǎng)絡(luò)拓撲的分析，并使用show命令查看端口存在廣播包過多的情況，并對廣播報的產(chǎn)生進行了分析，得知端口配置不規(guī)范，存在默認VLAN1不規(guī)范使用的情況。最后，通過對配置的修改，達到了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的。

后期，我們通過調(diào)研得知，專線單位交換機是最近剛剛更換的，在配置和我方互聯(lián)端口時，由于專線單位網(wǎng)管人員不熟悉業(yè)務(wù)，采取了端口VLAN全部通過的辦法，巧合的是我方交換機端口也是VLAN全部通過，從而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴。針對此次網(wǎng)絡(luò)的處理思路，我們計劃對現(xiàn)網(wǎng)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行默認VLAN的清理，從小處著手，一步一步地對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化。