为什么 copy_to_user 会花费数百毫秒？

Question

我有一些 linux 服务器运行 apache trafficserver 并且发现大约 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 linux 内核 copy_to_user() 调用上。 (接受->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 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，我无法进一步调查原因。我检查了 cpu 用法，交换用法

感谢任何建议。

硬件：

cpu：英特尔(R) 至强(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 星期二 3 月 21 日 19:29:05 UTC 2017 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 __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 read/write 到单独线程中的硬盘。 trafficserver 有 1 个线程接受连接，88（每个硬盘 8 个线程）线程阻塞 read/write（缓存内容），但我不明白为什么在其他线程中阻塞 read/write 会导致高延迟__do_page_fault().

    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 forks/exits 根据负载的变化和新的 child 必须使页面出现故障，但作为一个小故障，除非内存不足，否则不会花费很长时间。

另一个是内存不足，你实际上是在交换。

不管怎样，鉴于你已经走到这一步，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。

为什么 copy_to_user 会花费数百毫秒？

why does copy_to_user spend several hundreds of milliseconds?

c++

linux

linux-kernel

systemtap

apache-traffic-server