華為交換機CPU占用率高原因判斷和解決方法（一）
1、CPU任務和CPU占用率簡介
華為交換機啟動後，系統CPU持續運行以下任務：維護和管理設備狀態的系統任務；當前網絡環境需要運行的各種協議任務；從設備轉發麵接收和發送報文的處理任務。
在框式交換機上，根據硬體架構劃分有如下角色：
機框、背板、電源/風扇、主控板、業務板；其中主控板、業務板上有CPU。
華為交換機運行時，主控板需要占用CPU資源的特性功能包括：
管理設備組件：管理設備內各組件並檢查其運行狀態，如板卡、電源、風扇等；管理堆疊系統：管理和維護堆疊系統內成員交換機狀態；
管理外部訪問：處理上送CPU的網絡管理流量，如Telnet、SSH、HTTP和SNMP等；
管理配置的網絡控制協議：發送和接收協議報文、進行協議運算、更新轉發表（如MSTP、MAC、FIB表等），網絡控制協議包括STP、LLDP、LNP、LACP、VCMP、DLDP、EFM、GVRP、VRRP、各路由協議等；
輔助學習MAC：堆疊系統成員交換機間同步MAC；
軟轉發報文：如L2PT軟轉發L2協議報文；學習和老化ARP表項； 處理上送CPU的所有其他報文。
集群管理系統：管理和維護集群系統內成員交換機狀態。
業務板CPU主要處理如下幾類任務：
設備上的OS任務；維護和管理本單板狀態的系統任務；分布到業務板運行的協議任務：如LACP在業務板上分布式收發報文等；維持轉發表下發和同步的任務：如單板間同步MAC等。
在任何時刻，設備的CPU上都可能有很多活躍的任務，如S5700LI、S9300就有超過200個任務，該數值與交換機形態相關，通常設備支持的特性越多，系統運行的任務也越多。
由於系統一直處於運行狀態，即使設備無任何業務配置和網絡流量，其CPU占用率也不可能為0%。
在堆疊系統中，由於需要定時維護堆疊成員狀態，並且系統大部分業務主要運行在堆疊主交換機上，因此堆疊主交換機的CPU占用率比單台設備運行時的CPU占用率高；堆疊成員交換機數量增多時，堆疊主交換機的CPU占用率也會相應升高。
當設備轉發麵上送CPU的報文速率過快（如因網絡環路導致CPU短時間內收到大量報文）或者某任務長時間占用CPU時，CPU將高負荷運行，可能無法及時調度其他任務，進而引發業務異常。
設備提供了display cpu-usage命令查看當前CPU占用率情況，顯示包括最近5秒鐘、最近1分鐘、最近5分鐘的CPU平均占用率及歷史最高CPU占用率和發生時刻，同時還由高到低列出了系統當前各任務在最近5秒鐘內的CPU占用率情況。
通常情況下，普通數據報文轉發由交換機硬體完成，無需CPU參與，因此CPU占用率高通常並不影響數據轉發。
2、CPU報文處理原理
華為交換機由硬體（晶片）轉發普通數據報文，無需CPU參與。以下場景會將報文發送給CPU處理：
1、需要交換機終結的協議報文，所有目的地址為本機的報文均需要上送CPU處理：各種協議控制報文，如STP、LLDP、LNP、LACP、VCMP、DLDP、EFM、GVRP、VRRP等；路由更新報文，如RIP、OSPF、BGP、IS-IS等；SNMP、Telnet、SSH報文；ARP、ND回應報文。
2、需要特殊處理的數據報文：帶option選項的ICMP報文；帶hop-by-hop選項的IPv6報文；TTL小於或等於1的IPv4/IPv6報文；目的IP位址為本機的報文；ARP/ND/FIB Miss報文。
3、基於ACL的特性：開啟logging功能後，通過ACL deny動作丟棄的報文；流策略重定向到CPU的報文。
4、組播特性：PIM、IGMP、MLD、MSDP協議報文；未知IP組播流。
5：其他特性：DHCP協議報文；ARP、ND廣播請求報文，二層交換機配置動態ARP檢測DAI（Dynamic ARP Inspection）時也發送ARP報文；L2PT軟轉發的L2協議報文（僅Tunnel兩端的設備為軟轉發，中間設備使用硬體轉發）；N:1 VLAN mapping第一個報文上送CPU，後續報文使用硬體轉發。
華為盒式交換機採用QoS機制處理上送CPU的報文，確保重要報文優先處理。盒式交換機將上送CPU的不同類型的報文劃分到優先級不同的8個隊列，不同交換機款型支持上送CPU的報文種類可能不同。
以盒式交換機S5700LI形態為例，部分典型報文上送CPU的隊列劃分如下表1和上圖1所示，隊列ID值越大，優先級越高。
如上圖2所示，框式交換機每個晶片/邏輯的限速主要分為三類：基於協議的限速、基於隊列的限速、基於埠的所有報文統一限速。如下以V200R007版本S9300非X1E系列的業務板為例，介紹CPU限速等的預設情況（其他款型、其他版本可以通過命令display cpu-defend configuration all查看）。
交換機根據報文的層次（管理/控制/轉發）及其重要性來指定將報文發送到哪個CPU隊列。CPU隊列具有相對優先級。例如，Telnet管理報文和dhcp-client協議報文同時排隊，CPU將優先處理5號隊列的Telnet管理報文，通過該機制確保CPU高負荷下設備穩定可管理。同時，CPU還通過加權調度機制防止低優先級隊列的報文得不到處理。在穩定的網絡環境下，上送CPU的報文數量控制在適當的範圍內，CPU占用率也穩定在一個合理的區間。如果一段時間內上送CPU的報文數量過大，則CPU會因為忙於處理這些報文而表現為CPU占用率過高。
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