Optimieren Sie Linux und Nignx für die Verarbeitung von 10.000 Verbindungen auf einem 10-Gbit/s-Server

Optimieren Sie Linux und Nignx für die Verarbeitung von 10.000 Verbindungen auf einem 10-Gbit/s-Server

Ich habe gerade einen neuen 10Gbps-Server mit 8 CPU-Kernen, 64GB RAM und 1TB NVMe bekommen

OS Centos 7.9 kernel 3.10.0-1160.36.2.el7.x86_64 also tried kernel-ml 5.13
SELinux is disabled.
firewalld and irqbalance stopped

Ich habe einen Netzwerktest mit iperf3 durchgeführt, die Geschwindigkeit liegt bestätigtermaßen bei etwa 9,5 Gbit/s.

Bei einem weiteren Test mit 10 Servern mit je 1 Gbit/s wurde eine statische Datei vom Server heruntergeladen. Der Server konnte problemlos fast die vollen 10 Gbit/s an die 10 Server übertragen.

Also haben wir den Server in Betrieb genommen und Clients bedient, die statische Dateien mit Nginx herunterladen. Er kann eine stabile Leistung bieten, bis etwa 2.000 Verbindungen erreicht sind, danach beginnt die Leistung deutlich zu sinken. Ich sehe, dass der Datenverkehr abnimmt, wenn die Verbindungen zunehmen, sodass die Bedienung von mehr als 4.000 Verbindungen nur 2 Gbit/s ergibt!

Bild 1 zeigt Verkehr und HTTP

Am verwirrendsten ist, dass die CPU fast im Leerlauf ist, der RAM frei ist und die IO-Nutzung dank NVMe und großem RAM gering ist, aber wenn der Server Tausende von Verbindungen hat, wird die Geschwindigkeit bei allen Diensten langsam: HTTP, FTP, SSH, sogar Yum-Updates brauchen so lange, um zu reagieren. Es scheint eine Überlastung im Netzwerk oder in Paketen oder eine Drosselung im Kernel oder in der Netzwerkkarte zu sein.

htop Spitze laden

Ich habe die meisten Tuning-Tipps ausprobiert

ifconfig eth0 txqueuelen 20000
ifconfig eth0
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        ether 00:16:3e:c2:f5:21  txqueuelen 20000  (Ethernet)
        RX packets 26012067560  bytes 1665662731749 (1.5 TiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 30684216747  bytes 79033055227212 (71.8 TiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

tc -s -d qdisc zeigt dev eth0

qdisc mq 1: root
    Sent 7733649086021 bytes 1012203012 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 169567)
    backlog 4107556b 2803p requeues 169567
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:8 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 2503685906926 bytes 1714686297 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 1447)
    backlog 4107556b 2803p requeues 1447
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:7 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 532876060762 bytes 366663805 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 7790)
    backlog 0b 0p requeues 7790
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:6 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 563510390106 bytes 387948990 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 9694)
    backlog 0b 0p requeues 9694
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:5 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 563033712946 bytes 387564038 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 10259)
    backlog 0b 0p requeues 10259
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:4 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 562982455659 bytes 387451904 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 10706)
    backlog 0b 0p requeues 10706
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:3 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 559557988260 bytes 385263948 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 9983)
    backlog 0b 0p requeues 9983
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:2 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 528903326344 bytes 364105031 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 7718)
    backlog 0b 0p requeues 7718
qdisc pfifo_fast 0: parent 1:1 bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
    Sent 1919099245018 bytes 1313486295 pkt (dropped 0, overlimits 0 requeues 111970)
    backlog 0b 0p requeues 111970

ethtool -k eth0

Features for eth0:
rx-checksumming: on [fixed]
tx-checksumming: on
        tx-checksum-ipv4: off [fixed]
        tx-checksum-ip-generic: on
        tx-checksum-ipv6: off [fixed]
        tx-checksum-fcoe-crc: off [fixed]
        tx-checksum-sctp: off [fixed]
scatter-gather: on
        tx-scatter-gather: on
        tx-scatter-gather-fraglist: off [fixed]
tcp-segmentation-offload: off
        tx-tcp-segmentation: off
        tx-tcp-ecn-segmentation: off
        tx-tcp6-segmentation: off
        tx-tcp-mangleid-segmentation: off
udp-fragmentation-offload: on
generic-segmentation-offload: off
generic-receive-offload: off
large-receive-offload: off [fixed]
rx-vlan-offload: off [fixed]
tx-vlan-offload: off [fixed]
ntuple-filters: off [fixed]
receive-hashing: off [fixed]
highdma: on [fixed]
rx-vlan-filter: on [fixed]
vlan-challenged: off [fixed]
tx-lockless: off [fixed]
netns-local: off [fixed]
tx-gso-robust: off [fixed]
tx-fcoe-segmentation: off [fixed]
tx-gre-segmentation: off [fixed]
tx-ipip-segmentation: off [fixed]
tx-sit-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-segmentation: off [fixed]
fcoe-mtu: off [fixed]
tx-nocache-copy: off
loopback: off [fixed]
rx-fcs: off [fixed]
rx-all: off [fixed]
tx-vlan-stag-hw-insert: off [fixed]
rx-vlan-stag-hw-parse: off [fixed]
rx-vlan-stag-filter: off [fixed]
busy-poll: off [fixed]
tx-gre-csum-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-csum-segmentation: off [fixed]
tx-gso-partial: off [fixed]
tx-sctp-segmentation: off [fixed]
rx-gro-hw: off [fixed]
l2-fwd-offload: off [fixed]
hw-tc-offload: off [fixed]
rx-udp_tunnel-port-offload: off [fixed]

sysctl -p

vm.max_map_count = 1048575
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
net.ipv4.tcp_ecn = 0
net.ipv4.tcp_sack = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 0
net.ipv4.conf.all.log_martians = 1
vm.swappiness = 10
net.core.somaxconn = 65535
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65536
net.core.netdev_max_backlog = 250000
fs.file-max = 100000
net.ipv4.ip_local_port_range = 13000 65000
net.ipv4.udp_rmem_min = 8192
net.ipv4.udp_wmem_min = 8192
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.accept_source_route = 0
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv6.conf.all.forwarding = 0
net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 0
net.core.rmem_max = 2147483647
net.core.rmem_default = 2147483647
net.core.wmem_max = 2147483647
net.core.wmem_default = 2147483647
net.core.optmem_max = 2147483647
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 2147483647
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 2147483647
net.ipv4.tcp_low_latency = 1
net.ipv4.tcp_adv_win_scale = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 60
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 5
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 2000000
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 15
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 5
net.netfilter.nf_conntrack_max = 655360
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 10800
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1

ulimit -a

core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 256680
max locked memory       (kbytes, -l) unlimited
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 100000
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 100000
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 100000
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

nginx.conf

worker_processes        auto;
worker_rlimit_nofile    100000;

thread_pool default threads=256     max_queue=65536;

events {
    worker_connections  65536;
    worker_aio_requests 65536;
    multi_accept on;
    accept_mutex on;
    use epoll;
}

http {
    server_tokens off;
    server_names_hash_max_size      4096;
    server_names_hash_bucket_size   128;

    tcp_nopush     on;
    tcp_nodelay     on;
    client_body_timeout 12;
    client_header_timeout 12;
    keepalive_timeout 15;
    keepalive_requests 1000;
    send_timeout 10;

    aio                         threads=default;
    sendfile                    on;
    sendfile_max_chunk          512k;
    open_file_cache             max=100000  inactive=10m;
    open_file_cache_valid       10m;
    open_file_cache_min_uses    10;
    open_file_cache_errors      on;

    gzip  off;
}

Die Frage ist also: Wie kann man 10.000 Verbindungen mit 10 Gbit/s Datenverkehr bedienen, wenn statische Dateien heruntergeladen werden? Ist das ein Linux-, Nginx- oder Hardwareproblem?

Antwort1

Bereits von Brandon beantwortet. Schalten Sie irqbalance ein. Führen Sie numad und tuned aus. Versuchen Sie nicht mehr, zu tunen, es sei denn, Sie haben eine bestimmte Arbeitslast, die dies erfordert. Wo sind Ihre WRK-Testergebnisse vom Testen von 2000-10000 Anfragen vor der Bereitstellung? Dieses Problem hätte in der Produktion nie auftreten dürfen. Es wäre eindeutig durch Tests identifiziert worden. Bei der Verwendung in der realen Welt werden häufig ungewöhnliche Fehler aufgedeckt, aber viele/die meisten Konfigurations- und Anwendungsfehler können während des Tests identifiziert und behoben werden. Es gibt viele Dokumente zur IRQ-Affinität. Ich bezweifle, dass Ihr Anwendungsfall besser ist als die Verwendung der integrierten Tuning-Tools. Höchstwahrscheinlich wird Ihr manuelles Tuning schlechter abschneiden.

Antwort2

Die Ausgabe von topbesagt, dass Ihr Kernel von allen eingehenden Verbindungen mit Soft-Interrupts überschwemmt wird. Die Verbindungen kommen so schnell herein, dass die von der Netzwerkkarte ausgelösten Hardware-Interrupts Soft-Interrupts schneller in die Warteschlange stellen, als der Kernel sie verarbeiten kann. Aus diesem Grund ist Ihre CPU-, RAM- und IO-Auslastung so niedrig; das System wird ständig durch eingehende Verbindungen unterbrochen. Was Sie hier brauchen, ist ein Load Balancer.

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