在多线程环境中使用 libcurl 会导致与 DNS 查找相关的性能非常低

Question

您必须原谅相当大的代码块，但我相信这是对我的问题的近乎最小的再现。该问题并非孤立于 example.com，而是存在于许多其他站点。

如果我有 4 个线程主动发出网络请求，curl 可以 100% 正常工作。

如果我再添加一个线程，该线程的执行时间将增加约 10 倍。我觉得我一定遗漏了一些明显的东西，但我现在想不起来了。

UPDATE 更多信息：这些测试在虚拟机中进行。独立于机器可用的内核数量，其中四个请求耗时约 100 毫秒，其余请求耗时约 5500 毫秒。

更新 2：实际上，我在一方面是错误的，它并不总是 4 / n-4 分布——当我更改为 4 个核心，有时我会得到不同的结果分布（运行在 1 个核心上至少似乎相对一致） - 这是结果的片段当运行在 4 核 VM 上运行时，线程 return 它们的延迟（毫秒）而不是它们的 http 代码：

   191  191
   198  198  167
   209  208  202  208
   215  207  214  209  209
  5650  213 5649  222  193  207
   206  201  164  205  201  201  205
  5679 5678 5666 5678  216  173  205  175
  5691  212  179  206 5685 5688  211 5691 5680
  5681  199  210 5678 5663  213 5679  212 5666  428

更新 3：我从头构建了 curl 和 openssl，删除了锁定（因为 openssl 1.1.0g 不需要它），问题仍然存在。（完整性检查/通过以下验证）：

std::cout << "CURL:\n  " << curl_version_info(CURLVERSION_NOW)->ssl_version
          << "\n";
std::cout << "SSLEAY:\n  " << SSLeay_version(SSLEAY_VERSION) << "\n";

输出：

CURL:                       
  OpenSSL/1.1.0g            
SSLEAY:                     
  OpenSSL 1.1.0g  2 Nov 2017

例如延迟：

   191  191
   197  197  196
   210  210  201  210
   212  212  199  200  165
  5656 5654  181  214  181  212
  5653 5651 5647  211  206  205  162
  5681 5674 5669  165  201  204  201 5681
  5880 5878 5657 5662  197  209 5664  173  174
  5906 5653 5664 5905 5663  173 5666  173  165  204

更新 4：将 CURLOPT_CONNECTTIMEOUT_MS 设置为 x 使 x 成为 return 所需时间的上限].

更新 5，最重要的：

运行 strace -T ./a.out 2>&1 | vim - 下的程序有 5 个线程，当程序只有 1 个慢请求时，产生了两条非常慢的行。这是对同一个 futex 的两次调用，一次比第二次花费的时间长，但都比 all 其他 futex 调用花费的时间长（大多数是 0.000011 毫秒，这两个调用花费了 5.4 和 0.2 秒解锁）。

此外，我验证了缓慢完全在 curl_easy_perform。

futex(0x7efcb66439d0, FUTEX_WAIT, 3932, NULL) = 0 <5.390086>
futex(0x7efcb76459d0, FUTEX_WAIT, 3930, NULL) = 0 <0.204908>

最后，在查看源代码后，我发现该错误出在 DNS 查找中的某处。用 IP 地址替换主机名是解决问题的创可贴，无论它是什么地方。

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下面是我对问题的最小复制/提炼，使用 g++ -lpthread -lcurl -lcrypto main.cc 编译，链接到从源构建的 openssl 和 libcurl 版本。

#include <chrono>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <curl/curl.h>
#include <openssl/crypto.h>

size_t NoopWriteFunction(void *buffer, size_t size, size_t nmemb, void *userp) {
  return size * nmemb;
};

int GetUrl() {
  CURL *hnd = curl_easy_init();

  curl_easy_setopt(hnd, CURLOPT_URL, "https://www.example.com/");
  curl_easy_setopt(hnd, CURLOPT_HEADERFUNCTION, NoopWriteFunction);
  curl_easy_setopt(hnd, CURLOPT_WRITEFUNCTION, NoopWriteFunction);
  curl_easy_setopt(hnd, CURLOPT_SSH_KNOWNHOSTS, "/home/web/.ssh/known_hosts");

  CURLcode ret = curl_easy_perform(hnd);
  long http_code = 0;
  curl_easy_getinfo(hnd, CURLINFO_RESPONSE_CODE, &http_code);

  curl_easy_cleanup(hnd);
  hnd = NULL;
  if (ret != CURLE_OK) {
    return -ret;
  }
  return http_code;
}

int main() {
  curl_global_init(CURL_GLOBAL_ALL);

  for (int i = 1; i < 10; i++) {
    std::vector<std::thread> threads;
    int response_code[10]{};
    auto clock = std::chrono::high_resolution_clock();
    auto start = clock.now();
    threads.resize(i);
    for (int j = 0; j < i; j++) {
      threads.emplace_back(std::thread(
          [&response_code](int x) { response_code[x] = GetUrl(); }, j));
    }
    for (auto &t : threads) {
      if (t.joinable()) {
        t.join();
      }
    }
    auto end = clock.now();
    int time_to_execute =
        std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start)
            .count();
    std::cout << std::setw(10) << time_to_execute;
    for (int j = 0; j < i; j++) {
      std::cout << std::setw(5) << response_code[j];
    }
    std::cout << "\n";
  }
}

当我运行我的机器上的程序时，我得到以下结果（我可以将域更改为任何内容，结果都是一样的）：

   123  200
    99  200  200
   113  200  200  200
   119  200  200  200  200
  5577  200  200  200  200  200
  5600  200  200  200  200  200  200
  5598  200  200  200  200  200  200  200
  5603  200  200  200  200  200  200  200  200
  5606  200  200  200  200  200  200  200  200  200

这是我的 curl 版本和 openssl 版本：

$curl --version
curl 7.52.1 (x86_64-pc-linux-gnu) libcurl/7.52.1 OpenSSL/1.0.2l zlib/1.2.8 libidn2/0.16 libpsl/0.17.0 (+libidn2/0.16) libssh2/1.7.0 nghttp2/1.18.1 librtmp/2.3
Protocols: dict file ftp ftps gopher http https imap imaps ldap ldaps pop3 pop3s rtmp rtsp scp sftp smb smbs smtp smtps telnet tftp
Features: AsynchDNS IDN IPv6 Largefile GSS-API Kerberos SPNEGO NTLM NTLM_WB SSL libz TLS-SRP HTTP2 UnixSockets HTTPS-proxy PSL
$ openssl version
OpenSSL 1.1.0f  25 May 2017

Answer 1

如我的 UPDATE 5.

所示，该错误出在 DNS 解析中的某处

这与在 getaddrinfo 的某处查找 IPV6 有关。

四处搜索表明这通常是 ISP 问题，或者过度激进的数据包过滤问题，再加上其他问题（我不知道是什么），这使得这成为一个非常奇怪的边缘案例。

按照 this page 上的说明进行操作可得出以下解决方法/解决方案：

curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_IPRESOLVE, CURL_IPRESOLVE_V4);

这消除了我认为的问题。 IPV6很难。 :(

Answer 2

如果http服务是基于mongoose或者CivetWeb的，看这个回答

libcurl delays for 1 second before uploading data, command-line curl does not

问题是curl在header中发出了Expect:100-continue，但是mongoose/civetweb没有响应。 Curl 在 1000 毫秒后超时并继续。

上面的答案显示了如何修复 curl 或 CivetWeb。

在多线程环境中使用 libcurl 会导致与 DNS 查找相关的性能非常低

Using libcurl in a multithreaded environment causes VERY slow performance related to DNS lookup

c++

multithreading

virtual-machine

libcurl

futex

更新 5，最重要的：

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