download?uuid=2080cfc4d8784ea9acf4dfe6cce4260a.jpg

交换机采用分布式架构，主要包括转发平面和控制平面。其中转发平面用于实现二三层转发；而控制平面主要用于实现转发的控制。

如图所示，交换机的控制平面采用通用嵌入式CPU实现，转发平面采用转发芯片实现：

在网络中，可将报文按照功能分为控制报文和数据报文。当交换机上还未建立任何硬件转发表项时，如果报文到达交换机，首包由CPU转发并建立三层转发硬件表项，后续包（即非首包）流量由入端口进入转发芯片，如图所示：

总的来说，真正决定交换机高速交换转发的是转发芯片中的二三层硬件表项，而转发芯片的硬件表项来源于CPU维护的软件表项。可以看出，CPU是交换机的核心。

设备的CPU占用率指一段时间内系统中非空闲任务占用CPU处理的时间比率，是对设备CPU使用情况的一个宏观统计，具有以下的几个重要特点：

CPU占用率表示交换机在某个时间点的运行任务情况。如图所示，A任务占用10ms，B任务占用30ms，然后空闲60ms，再又是A任务占10ms，B任务占30ms，空闲60ms。如果在一段时间内都是如此，那么这段时间内的占用率为40%。CPU占用率越高，说明交换机在这个时间上运行了很多任务，反之则很少。

可以看出，CPU占用率的高低与CPU的强弱有直接关系，因此，CPU占用率是衡量设备性能的重要指标之一。

华为交换机由转发芯片转发普通数据报文，无需CPU参与。以下场景会将报文发送给CPU处理：

如图所示，报文最终送到主控板的CPU可能经过多次限速，包括：转发芯片的限速、交换网芯片的限速。多次限速逐层形成防护墙，保证主控板CPU的安全。

每个芯片/逻辑的限速主要分为三类：基于协议的限速、基于队列的限速、基于端口的所有报文统一限速。如下以V200R007版本S9300非X1E系列的业务板为例，介绍CPU限速等的缺省情况（其他款型、其他版本可以通过命令display cpu-defend configuration all查看）。

交换机根据报文的层次（管理/控制/转发）及其重要性来指定将报文发送到哪个CPU队列。CPU队列具有相对优先级。例如，Telnet管理报文和dhcp-client协议报文同时排队，CPU将优先处理5号队列的Telnet管理报文，通过该机制确保CPU高负荷下设备稳定可管理。同时，CPU还通过加权调度机制防止低优先级队列的报文得不到处理。在稳定的网络环境下，上送CPU的报文数量控制在适当的范围内，CPU占用率也稳定在一个合理的区间。如果一段时间内上送CPU的报文数量过大，则CPU会因为忙于处理这些报文而表现为CPU占用率过高。

华为交换机由硬件转发普通数据报文，无需CPU参与。以下场景会将报文发送给CPU处理：

交换机采用QoS机制处理上送CPU的报文，确保重要报文优先处理。交换机将上送CPU的不同类型的报文划分到优先级不同的8个队列，不同交换机款型支持上送CPU的报文种类可能不同。以S5700LI形态为例，部分典型报文上送CPU的队列划分如表所示，队列ID值越大，优先级越高。

交换机根据报文的层次（管理/控制/转发）及其重要性来指定将报文发送到哪个CPU队列。CPU队列具有相对优先级。例如，Telnet管理报文和L2PT软件透传L2协议报文同时排队，CPU将优先处理5号队列的Telnet管理报文，通过该机制确保CPU高负荷下设备稳定可管理。同时，CPU还通过加权调度机制防止低优先级队列的报文得不到处理。在稳定的网络环境下，上送CPU的报文数量控制在适当的范围内，CPU占用率也稳定在一个合理的区间。如果一段时间内上送CPU的报文数量过大，则CPU会因为忙于处理这些报文而表现为CPU占用率过高。

当设备转发面上送CPU的报文速率过快（如因网络环路导致CPU短时间内收到大量报文）或者某任务长时间占用CPU时，CPU将高负荷运行，可能无法及时调度其他任务，进而引发业务异常。

CPU占用率过高会影响系统处理能力，导致网络业务表现不如预期，可能导致出现的网络故障现象有：

在网络运行中，CPU占用率过高常常会导致业务异常，例如BGP震荡、VRRP频繁切换甚至用户无法登录交换机。但某些情况下，CPU占用率高并不会导致网络问题，例如，交换机在某一时刻集中读取光模块信息、瞬间流量增多等各种具体情况，导致CPU占用率暂时性高的现象是正常的、可接受的，所以不能简单的将CPU占用率高当作故障处理。只有当设备长时间不能正常处理业务时，才需要定位是否由于CPU占用率高而引起的。

如下一些场景可能导致CPU占用率高，属于正常现象，而不是故障场景。如果过了一段时间后，CPU占用率恢复到正常值，则可以不需要处理：