为什么copy_to_user要花几百毫秒？

Question

我有一些运行apache trafficserver的linux服务器,发现大约1/20的请求需要几毫秒,这比预期的要长得多(应该是1-2ms).

在通过systemtap进行跟踪之后,我发现在linux内核copy_to_user()调用中花费了大量时间.(ACCEPT-> inet_csk_accept-> move_addr_to_user-> copy_to_user)

服务器负载退出低(<100qps),copy_to_user()只复制16字节的数据(struct sockaddr),但花费数百毫秒.

由于我不再使用systemtap和内核跟踪技术,我无法进一步调查原因.我检查了cpu使用情况,交换使用情况

谢谢你的建议.

硬件:

• cpu:Intel(R)Xeon(R)CPU E5-2640 v3 @ 2.60GHz
• 记忆:64G
• 盘:11*6T硬盘

软件:

• centos6 2.6.32-696.el6.x86_64#1 SMP Tue Mar 21 19:29:05 UTC 2017 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
• apache trafficserver 5.3.2配置10G ram

• nginx 1.10.2,代理用户对trafficserver的请求

  // systemtap
  probe kernel.function("move_addr_to_user")
  {
      ts["move_addr_to_user", pid()] = gettimeofday_ms()
  }
  
  probe kernel.function("move_addr_to_user").return
  {
      printf("[%d]move_addr_to_user done:%d %s %d\n", gettimeofday_ms(), pid(), execname(), gettimeofday_ms()-ts["move_addr_to_user", pid()])
  }
  
  probe kernel.function("copy_to_user")
  {
      ts["copy_to_user", pid()] = gettimeofday_ms()
  }
  
  probe kernel.function("copy_to_user").return
  {
      printf("[%d]copy_to_user done:%d %s %d %d\n", gettimeofday_ms(), pid(), execname(), gettimeofday_ms()-ts["copy_to_user", pid()],                 
              gettimeofday_ms()-ts["__copy_to_user", pid()])
  }
  
  // output:
  [1495630190767] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630191164]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630191164] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630192172]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 861
  [1495630192172] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 861
  [1495630192173]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630192173] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630192173]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630192173] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  [1495630192173]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
  
  
  
  free -g
               total       used       free     shared    buffers     cached
  Mem:            62         55          6          0          0         32
  -/+ buffers/cache:         23         39
  Swap:           15          0         15
  
  top - 20:57:39 up 24 days, 19:26,  2 users,  load average: 7.70, 9.43, 9.62
  Tasks: 643 total,   1 running, 642 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
  Cpu(s):  0.1%us,  1.0%sy,  0.0%ni, 97.5%id,  1.1%wa,  0.0%hi,  0.3%si,  0.0%st
  Mem:  65560992k total, 58525192k used,  7035800k free,   365084k buffers
  Swap: 16777212k total,        0k used, 16777212k free, 33957572k cached
    PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                                                                         
  24145 traffics  20   0 21.7g  12g 6212 S 24.7 19.3 212:42.85 [ET_NET 0]                                                                                                                                                                     
  22173 root      20   0  677m 325m 1180 S  3.6  0.5   0:41.10 nginx                                                                                                                                                                           
  22161 root      20   0  677m 325m 1184 S  2.6  0.5   0:47.50 nginx                                                                                                                                                                           
  22168 root      20   0  677m 326m 2076 S  2.6  0.5   0:28.31 nginx                                                                                                                                                                           
  22150 root      20   0  677m 325m 1208 S  1.6  0.5   0:42.75 nginx                                                                                                                                                                           
  22165 root      20   0  677m 325m 1200 S  1.6  0.5   0:31.77 nginx
  

---

更新:

本月@employee感谢您的建议,在__do_page_fault上添加一些探测后,我发现时间花在了__do_page_fault - > down_read(&mm-> mmap_sem);

    [1495677639202]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 1
    [1495677639202] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 1
    [1495677639314]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
    [1495677639314] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 0
    [1495677641329]do page fault done:24145 [ACCEPT 0:8080] 622
    [1495677641329]copy_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 622
    [1495677641329] 16 16 move_addr_to_user done:24145 [ACCEPT 0:8080] 622

@Ricardo Biehl Pasquali感谢您的建议.Apache trafficserver在单独的线程中读/写hdd.trafficserver有1个线程接受连接,88个(每个硬盘8个线程)线程做阻塞读/写(缓存内容),但我不明白为什么在其他线程中阻塞读/写可能导致__do_page_fault()的高延迟.

    Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s   rsec/s   wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
    sda               0.00    16.00    0.00    4.00     0.00   160.00    40.00     0.05   13.50    0.00   13.50   7.75   3.10
    sdi               0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00      0.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00
    sde               0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00
    sdd               0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00
    sdj               0.00     0.00    6.00    0.00  4326.00     0.00   721.00     0.06   10.50   10.50    0.00   6.83   4.10
    sdc               0.00     0.00    2.00    0.00  1472.00     0.00   736.00     0.04   18.50   18.50    0.00   9.50   1.90
    sdh               0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00
    sdg               0.00     0.00   14.00    0.00 10464.00     0.00   747.43     0.04    2.71    2.71    0.00   1.79   2.50

---

更新:

问题解决了!根本原因是trafficserver定期调用system()来备份我们编写的古代插件中的文件.

Answer 1

好吧，合理的解释是你发生了页面错误。一个可能的原因是服务器根据负载的变化情况分叉/退出，并且新的子进程必须对页面进行故障处理，但作为一个小故障，除非内存不足，否则不会花费很长时间。

另一种是内存不足，实际上是在交换。

不管怎样，既然你已经走到这一步了，我不知道还有什么问题可以继续下去。您希望将探测器放在 __do_page_fault 上并从那里继续。