Nginx服务器上软中断过高问题如何解决
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前些天发现XEN虚拟机上的Nginx服务器存在一个问题:软中断过高,而且大部分都集中在同一个CPU,一旦系统繁忙,此CPU就会成为木桶的短板。
在问题服务器上运行「top」命令可以很明显看到「si」存在异样,大部分软中断都集中在 1 号CPU上,其它的CPU完全使不上劲儿:
shell> top Cpu0: 11.3%us, 4.7%sy, 0.0%ni, 82.5%id, ... 0.8%si, 0.8%st Cpu1: 21.3%us, 7.4%sy, 0.0%ni, 51.5%id, ... 17.8%si, 2.0%st Cpu2: 16.6%us, 4.5%sy, 0.0%ni, 77.7%id, ... 0.8%si, 0.4%st Cpu3: 15.9%us, 3.6%sy, 0.0%ni, 79.3%id, ... 0.8%si, 0.4%st Cpu4: 17.7%us, 4.9%sy, 0.0%ni, 75.3%id, ... 1.2%si, 0.8%st Cpu5: 23.6%us, 6.6%sy, 0.0%ni, 68.1%id, ... 0.9%si, 0.9%st Cpu6: 18.1%us, 4.9%sy, 0.0%ni, 75.7%id, ... 0.4%si, 0.8%st Cpu7: 21.1%us, 5.8%sy, 0.0%ni, 71.4%id, ... 1.2%si, 0.4%st
查询一下软中断相关数据,发现主要集中在 NET_RX 上,猜测是网卡问题:
shell> watch -d -n 1 'cat /proc/softirqs' CPU0 CPU1 CPU2 ... CPU7 HI: 0 0 0 ... 0 TIMER: 3692566284 3692960089 3692546970 ... 3693032995 NET_TX: 130800410 652649368 154773818 ... 308945843 NET_RX: 443627492 3802219918 792341500 ... 2546517156 BLOCK: 0 0 0 ... 0 BLOCK_IOPOLL: 0 0 0 ... 0 TASKLET: 0 0 0 ... 0 SCHED: 1518716295 335629521 1520873304 ... 1444792018 HRTIMER: 160 1351 131 ... 196 RCU: 4201292019 3982761151 4184401659 ... 4039269755
补充:有一个查看中断(Interrupt)的top风格小工具 itop ,推荐试试。
确认一下宿主机上的网卡信息,发现其运行在单队列模式下:
shell> grep -A 10 -i network /var/log/dmesg Initalizing network drop monitor service Intel(R) Gigabit Ethernet Network Driver - version 3.0.19 igb 0000:05:00.0: Intel(R) Gigabit Ethernet Network Connection igb 0000:05:00.0: eth0: (PCIe:2.5GT/s:Width x4) 00:1b:21:bf:b3:2c igb 0000:05:00.0: eth0: PBA No: G18758-002 igb 0000:05:00.0: Using MSI-X ... 1 rx queue(s), 1 tx queue(s) igb 0000:05:00.1: Intel(R) Gigabit Ethernet Network Connection igb 0000:05:00.1: eth2: (PCIe:2.5GT/s:Width x4) 00:1b:21:bf:b3:2d igb 0000:05:00.1: eth2: PBA No: G18758-002 igb 0000:05:00.1: Using MSI-X ... 1 rx queue(s), 1 tx queue(s)
接着确认一下网卡的中断号,因为是单队列,所以只有一个中断号 45:
shell> grep eth /proc/interrupts | awk '{print $1, $NF}' 45: eth0
知道了网卡的中断号,就可以查询其中断亲缘性配置「smp_affinity」:
shell> cat /proc/irq/45/smp_affinity 02
这里的 02 实际上是十六进制,表示 1 号CPU,计算方法如下(参考资料):
Binary Hex CPU 0 0001 1 CPU 1 0010 2 CPU 2 0100 4 + CPU 3 1000 8 ----------------------- both 1111 f
说明:如果 4 个CPU都参与中断处理,那么设为 f;同理 8 个CPU的就设置成 ff:
shell> echo ff > /proc/irq/45/smp_affinity
此外还有一个类似的配置「smp_affinity_list」:
shell> cat /proc/irq/45/smp_affinity_list 1
两个配置是相通的,修改了一个,另一个会跟着变。不过「smp_affinity_list」使用的是十进制,相比较「smp_affinity」的十六进制,可读性更好些。
了解了这些基本知识,我们可以尝试换一个CPU试试看会发生什么:
echo 0 > /proc/irq/45/smp_affinity_list
再通过「top」命令观察,会发现处理软中断的CPU变成了 0 号CPU。
说明:如果希望多个CPU参与中断处理的话,可以使用类似下面的语法:
echo 3,5 > /proc/irq/45/smp_affinity_list echo 0-7 > /proc/irq/45/smp_affinity_list
坏消息是对单队列网卡而言,「smp_affinity」和「smp_affinity_list」配置多CPU无效。
好消息是Linux支持RPS,通俗点来说就是在软件层面模拟实现硬件的多队列网卡功能。
首先看看如何配置RPS,如果CPU个数是 8 个的话,可以设置成 ff:
shell> echo ff > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus
接着配置内核参数rps_sock_flow_entries(官方文档推荐设置: 32768):
shell> sysctl net.core.rps_sock_flow_entries=32768
***配置rps_flow_cnt,单队列网卡的话设置成rps_sock_flow_entries即可:
echo 32768 > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_flow_cnt
说明:如果是多队列网卡,那么就按照队列数量设置成 rps_sock_flow_entries / N 。
做了如上的优化后,我们再运行「top」命令可以看到软中断已经分散到了两个CPU:
shell> top Cpu0: 24.8%us, 9.7%sy, 0.0%ni, 52.2%id, ... 11.5%si, 1.8%st Cpu1: 8.8%us, 5.1%sy, 0.0%ni, 76.5%id, ... 7.4%si, 2.2%st Cpu2: 17.6%us, 5.1%sy, 0.0%ni, 75.7%id, ... 0.7%si, 0.7%st Cpu3: 11.9%us, 7.0%sy, 0.0%ni, 80.4%id, ... 0.7%si, 0.0%st Cpu4: 15.4%us, 6.6%sy, 0.0%ni, 75.7%id, ... 1.5%si, 0.7%st Cpu5: 20.6%us, 6.9%sy, 0.0%ni, 70.2%id, ... 1.5%si, 0.8%st Cpu6: 12.9%us, 5.7%sy, 0.0%ni, 80.0%id, ... 0.7%si, 0.7%st Cpu7: 15.9%us, 5.1%sy, 0.0%ni, 77.5%id, ... 0.7%si, 0.7%st
疑问:理论上讲,我已经设置了RPS为ff,应该所有 8 个CPU一起分担软中断才对,可实际结果只有两个,有知道原因的请赐教,但是不管怎么说,两个总好过一个。
此外,因为这是一台Nginx服务器,所以通过「worker_cpu_affinity」指令可以配置Nginx使用哪些CPU,如此一来我们便可以绕开高负载的CPU,对性能会有一些帮助。
补充:如果服务器是NUMA架构的话,那么「numactl –cpubind」可能也会有用。
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