c++ - 为什么 copy_to_user 会花费数百毫秒？

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 1-2 毫秒)。

通过 systemtap 跟踪后，我发现时间花在了 linux 内核 copy_to_user() 调用上。 (accept->inet_csk_accept->move_addr_to_user->copy_to_user)

服务器负载很低 (<100qps) 并且 copy_to_user() 只复制 16 个字节的数据 (struct sockaddr) 但花费了数百毫秒。

由于我是 systemtap 和内核跟踪技术的新手，我无法调查进一步的原因。我检查了 cpu 使用情况，swap 使用情况

感谢您的任何建议。

硬件:

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

软件:

• centos6 2.6.32-696.el6.x86_64 #1 SMP 2017 年 3 月 21 日星期二 19:29:05 UTC x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
• apache trafficserver 5.3.2 配置10G内存

• nginx 1.10.2，代理用户请求到trafficserver

  // 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:

@employee of the month 感谢您的建议，在对 __do_page_fault 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/写到 hdd。 trafficserver 有 1 个线程来接受连接，88(每个硬盘 8 个线程)线程来阻塞读/写(缓存内容)，但我不明白为什么在其他线程中阻塞读/写会导致 __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 在我们写的一个古老的插件中定期调用 system() 来备份文件。

Answer 1

好吧，合理的解释是您遇到了页面错误。一个可能的原因是服务器根据负载的变化而 fork /退出，并且新的 child 必须对页面进行错误处理，但作为一个小错误，除非内存不足，否则不会花费很长时间。

另一个是内存不足，你实际上是在交换。

无论哪种方式，鉴于您已经走到这一步，我看不出还有什么问题。您想将探测器放在 __do_page_fault 上并从那里继续。