Force10 : collisions du hachage et moyens de prévention

Exemple d’entrée du journal :

May 20 19:12:20: %EX8PB:2 %MACAGT-2-HASH_COLLISION_LOG: Mac:00:02:e8:d6:58:20/Vlan:203 could not be added to L2 CAM on portpipe 2 linecard 2 due to hash collision. Total number of hash collisions: 30211

May 20 19:12:20: %EX8PB:2 %MACAGT-2-HASH_COLLISION_LOG: Mac:00:02:e8:d6:58:20/Vlan:203 could not be added to L2 CAM on portpipe 3 linecard 2 due to hash collision. Total number of hash collisions: 31979

Principes de fonctionnement :

La table CAM du commutateur contient un certain nombre d’entrées allouées pour la « table hôte », qui comporte une partie pour ARP sur les réseaux /32 et une quantité donnée pour toutes les autres entrées.

Par exemple, s’il y a 1 024 valeurs d’index qui pointent vers les baies de 8 emplacements de mémoire, alors chaque valeur d’index peut contenir huit valeurs. Les 8 emplacements de la baie peuvent être des ARP, mais au total, sur l’ensemble des emplacements, les entrées ARP ne peuvent pas dépasser la partie dédiée à cette fonction. Les valeurs varient selon le type de commutateur.

Lorsque vous ajoutez une entrée ARP pour une adresse IP à la CAM du commutateur, la puce de commutation calcule une valeur d’index (0-1 023) à l’aide de l’adresse IP, et l’entrée ARP est enregistrée à l’emplacement pointé par cet algorithme de hachage.

Dans certains cas, l’algorithme de hachage souhaite stocker l’index à un emplacement accessible à tous les emplacements de mémoire utilisés, ce qui entraîne une collision de hachage.

Lorsqu’une adresse IP rencontre une collision de hachage, son entrée ARP ne sera pas ajoutée à la CAM.  Au lieu de cela, le processeur devra la charger dans sa table logicielle. Lorsque le trafic envoyé vers cette adresse IP doit être transféré, le commutateur ne peut pas assurer ce transfert via le matériel.  Ce trafic est ensuite transmis au processeur et transféré par une liaison logicielle.  Cela a pour effet d’augmenter la charge sur le processeur  et d’introduire une latence pour le chemin d’accès spécifié. Dans certains cas, la quantité de transfert logiciel peut dépasser la capacité dont dispose le processeur pour la traiter et entraîner une perte de paquets.

Solutions de contournement en cas de défaillances du hachage :

Mise à niveau vers un logiciel autorisant le DOUBLE HACHAGE. Les plates-formes spécifiques postérieures à la version 9.3 prennent en charge le double hachage. Le double hachage est pris en charge à la fois pour les tables L2 et L3. Cette fonctionnalité est activée par défaut sur toutes ces plates-formes qui exécutent la version 9.3. Le commutateur tente de réexécuter le hachage et de réorganiser les tables pour accepter les nouvelles entrées chaque fois qu’une collision de hachage se produit.

Ajout d’une couche de routage.  En cas de défaillances du hachage sur le commutateur principal.  Le meilleur moyen de résoudre ce problème consiste à utiliser une conception TOR (Top-of-Rack) et à activer le routage entre les TOT et les commutateurs principaux.  Il est ainsi possible de réduire la taille de la table ARP sur le commutateur principal.  En ajoutant cette couche de routage entre des hôtes individuels et le commutateur principal, ce dernier n’a plus à apprendre les entrées ARP de tous les hôtes individuels.

Réduction du délai d’expiration ARP. Le délai est de 4 heures par défaut. Une réduction de la durée de conservation des ARP permet d’introduire plus fréquemment de nouvelles entrées ARP. Bien évidemment, cela augmente également la vitesse du cycle de toutes les entrées et augmente le trafic ARP pour les réseaux connectés.

Distribution des adresses IP dans le réseau L3 connecté.  Il est possible de mapper TOUTES les adresses IP des sous-réseaux importants sur les valeurs de hachage correspondantes, bien que cela soit extrêmement compliqué. Les adresse IP peuvent alors être redistribuées pour éviter les défaillances de hachage. Il s’agit de la solution à court terme la moins efficace.