HUAWEI交換機如何判斷環路故障

• 2022 年 2 月 9 日
• 筆記
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定義

以太網交換網絡中為了提高網絡可靠性，通常會採用冗餘設備和冗餘鏈路，然而現網中由於組網調整、配置修改、升級割接等原因，經常會造成數據或協議報文環形轉發，不可避免的形成環路。如圖1所示，三台設備兩兩相連就會形成環路。當設備未部署環路保護協議或者組網配置發生變更時，環形組網中就可能會產生廣播風暴。

圖1 以太網交換網絡冗餘鏈路組網圖

二層環路最大的危害就是會產生廣播風暴，以太網是一個支持廣播的網絡，在沒有環路的環境中，廣播包在網絡中以泛洪的形式被送達到網絡的每一個角落，以保證每個設備都能夠接受到它。在帶寬允許的情況下，每個網橋在接收到廣播報文以後，都會向除接收端口以外的其他所有接口轉發這個廣播包，一旦網絡中有環路，這種簡單的廣播機制就會引發災難性後果。

環路中一個廣播報文被反覆轉發了千萬次，產生了廣播風暴並且很快達到或接近端口線速，並迅速消耗鏈路帶寬。根據轉發規則，這些廣播報文不僅僅只是在環路上無限轉發，環路設備還會向其他端口轉發一份，這樣整個網絡中都充斥着大量重複廣播報文。如果全網絡都採用千兆端口互連，那麼幾乎每一條鏈路上都充斥着1000M/s的廣播報文，正常的數據報文將很難再獲得轉發的機會。

二層網絡設備處於同一個廣播域下，廣播報文在環路中會反覆持續傳送，無限循環，形成廣播風暴，引發MAC地址表不穩定等故障現象，進而影響正常業務，導致用戶通信質量較差，甚至通信中斷。

為防止環路出現，並保證網絡的可靠性，交換機設備上通常會部署一些破環協議。目前S系列交換機支持的二層環路破環協議主要有：

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

除了二層環路破環協議，S系列交換機同時支持環路檢測技術，主要的環路檢測技術有：

• Loop Detection
• Loopback Detection

總體思路

所有故障皆「事出有因」，故障的發生一定是在一個穩定的正常運行的網絡中，某一網絡環節發生了變化而引起的，這些誘髮網絡產品生故障的變化包括：

• 網絡調整：包括但不限於組網調整、配置修改、升級割接等操作；
• 網絡環境發生變化：包括但不限於網絡風暴、特定節日/促銷活動/智能終端導致用戶行為變化，網絡設備電源/溫度環境發生變化、傳輸光纜被切斷、夏令時跳變、微波受大雨/大霧等其後影響、洪水/火災/地震/雷擊等外界不可抗力；
• 網絡設備發生故障：包括但不限於軟件發生缺陷、硬件老化故障（單板異常、光纖光模塊故障）等。

所有這些誘發故障的內在因素絕大多數都有其「外在異常表現」，具體會反映在特定網元的告警、日誌、流量統計、端口狀態等信息中。因此故障快速定位的關鍵在於，如何有效而快速的通過事發時間、影響範圍、所做操作及故障網絡範圍的網元基本信息的查看，快速發現這些「外在異常表現」所在的點，進而鎖定故障網元節點，找出問題根因。

如下圖所示，網絡中出現二層環路通常會有如下現象，如果分析現網問題發現存在以下異常表現中的一個或者多個，則網絡中存在二層環路可能性較大。

圖2 二層環路常見異常表現

環路故障診斷步驟

判斷網絡中是否存在二層環路，一般可以使用查看接口帶寬流量、查看MAC漂移告警、部署環路檢測、查看CPU佔用率四種方法進行確認。這四種方法沒有嚴格的操作順序，為更加準確判斷故障屬性，可以使用其中的一種或多種方法來進行問題定位。

 如何快速破環

以太網環路會在短時間內形成數據風暴，當端口的流量達到帶寬的最大負荷，會形成鏈路擁塞，影響網絡業務。因此，在確認現網存在數據環路後，您需要第一時間按照如下步驟處理，儘快恢複數據業務。

• 1、梳理網絡拓撲並識別環路。

　　環形網絡拓撲一般較為複雜，可以尋求到網絡拓撲結構全圖，具體到網絡的VLAN規劃信息，每台設備名稱、系統MAC、管理IP，本端端口名稱、對端端口名稱。

　　完整的拓撲信息是解決環路問題的首要條件，如果沒有拓撲圖，需要從發現環路的設備，通過逐跳登錄，記錄設備信息、端口信息和VLAN信息，手動繪製完整的拓撲。

• 2、緊急破環。

　　緊急破環的操作前提是不要影響遠程登錄設備所涉及的中間設備、端口和VLAN等，避免引入其他問題，出現設備脫管、無法遠程登錄的現象。

　　緊急破環又稱手動破環，當網絡風暴嚴重影響正常的業務時，需要使用此方法儘快恢復業務。您可以通過如下三個方法緊急破環。

• • 端口退出已成環的VLAN

　　　　　　在已經成環的網絡上，將其中一個端口退出成環VLAN，屬於影響面最小的破環方法。根據端口類型可執行如下表所示相關命令。

注意：緊急破環的操作前提是不要影響遠程登錄設備所涉及的中間設備、端口和VLAN等，避免引入其他問題，出現設備脫管、無法遠程登錄的現象。

• • Shutdown已經成環的端口
    • Shutdown已經成環的物理端口，也可以達到破環的效果。
    • 執行此動作之前，您需要確保在接口視圖下執行命令shutdown關閉接口後，不會影響正常數據業務，即端口兩端設備在所有VLAN內仍能通信。
  • 拔出成環光纖破環
    • 通過拔出成環的端口的連接光纖，也可以緊急破環。
    • 該方法可以使用Shutdown端口代替，只有在設備無法遠程登錄時才使用。
• 3、確認業務已經恢復。
  • 通過Ping等操作測證網絡通信質量，並觀察現網業務是否已經恢復。
  • 環路拓撲存在冗餘鏈路和配置，因此環路破除後業務一般會自行恢復。