Brendan Gregg, einer der Entwickler von DTrace, der derzeit Werkzeuge zur Analyse der Leistungsf\u00e4higkeit auf Basis von BPF im Linux-Kernel entwickelt, hat die Erfahrungen zusammengefasst, die w\u00e4hrend der Analyse von Leistungsproblemen bei Netflix bei der Migration der Datenbank Cassandra von CentOS nach Ubuntu in Amazon EC2-Umgebungen auf Basis von Xen gesammelt wurden. Nach der Migration stieg die CPU-Auslastung um 30 % und die Verz\u00f6gerungen bei Schreiboperationen nahmen ebenfalls um etwa diesen Wert zu. Es stellte sich heraus, dass die Leistung von Anwendungen, die zeitintensive Informationen abfragen, stark von der gew\u00e4hlten Zeitquelle im System abh\u00e4ngt. <\/p>\n
Zun\u00e4chst war der Grund f\u00fcr den R\u00fcckgang der Leistung nicht offensichtlich, und die Diagnose begann mit der \u00dcberwachung m\u00f6glicher Auswirkungen st\u00e4ndig laufender oder periodisch gestarteter ressourcenintensiver Systemprozesse mithilfe der Tools top und execsnoop. Doch alles deutete darauf hin, dass der Ressourcenverbrauch insbesondere in der Cassandra-Datenbank, die in Java geschrieben wurde, gestiegen war. Der Vergleich der Profilierungsdaten zweier Cassandra-Prozesse, die parallel in CentOS und Ubuntu liefen und die gleichen Anfragen bearbeiteten, ergab, dass etwa 32 % der gesamten Zeit f\u00fcr den Aufruf os::javaTimeMillis() verwendet wurden, der zur Abfrage der aktuellen Zeit dient. <\/p>\n
Nach dem wurde ein Experiment durchgef\u00fchrt, in dem eine einfache Anwendung in Java geschrieben wurde, die die Methode System.currentTimeMillis() hundert Millionen Mal in einer Schleife aufruft. Der Start der Anwendung zeigte, dass auf CentOS daf\u00fcr 13 Sekunden ben\u00f6tigt wurden, w\u00e4hrend es auf Ubuntu etwa 68 Sekunden dauerte, also f\u00fcnfmal langsamer war. Ein \u00e4hnliches Programm in C, das die Funktion gettimeofday() hundert Millionen Mal aufruft, ergab \u00e4hnliche Ergebnisse. <\/p>\n
Da klar wurde, dass die Ursache des Problems in der Funktion zur R\u00fcckgabe der aktuellen Zeit lag, wurde die Aufmerksamkeit auf die Ver\u00e4nderung der Werte gerichtet, die bei der Auswahl unterschiedlicher genauer Zeitquellen im System auftauchten. Laut dem Inhalt von \"\\\/sys\\\/devices\\\/system\\\/clocksource\\\/clocksource0\\\/current_clocksource\" wurde standardm\u00e4\u00dfig beim Start von Linux im Gastbetriebssystem der Timer \"xen\" verwendet. Nach der \u00c4nderung der Zeitquelle auf \"tsc\" verringerte sich die Ausf\u00fchrungszeit der Testanwendung in Ubuntu von 68 auf 3,3 Sekunden, was eine 20-fache Beschleunigung bedeutet. Zus\u00e4tzlich wurde ein Leistungstest der Zeitquelle kvm-clock durchgef\u00fchrt, der eine um 20 % h\u00f6here Verz\u00f6gerung im Vergleich zu TSC aufzeigte. $ cat \\\/sys\\\/devices\\\/system\\\/clocksource\\\/clocksource0\\\/available_clocksource xen tsc hpet acpi_pm $ cat \\\/sys\\\/devices\\\/system\\\/clocksource\\\/clocksource0\\\/current_clocksource xen $ time java TimeBench real 1m8.300s user 0m38.337s sys 0m29.875s $ echo tsc > \\\/sys\\\/devices\\\/system\\\/clocksource\\\/clocksource0\\\/current_clocksource $ time java TimeBench real 0m3.370s user 0m3.353s sys 0m0.026s <\/p>\n
Zum Empfang der Zeit bei der Auswahl der TSC-Quelle wird die Prozessoranweisung RDTSC verwendet, deren Ausf\u00fchrung keinen Systemaufruf erfordert (die Anweisung ben\u00f6tigt keine erh\u00f6hten Berechtigungen und gibt einen Wert aus dem im CPU integrierten Zeitgeber aus). Standardm\u00e4\u00dfig wird TSC nicht aktiviert, da in der Vergangenheit diese Quelle keinen allm\u00e4hlichen Drift der Zeit ausgeschlossen hat, der in anderen Handlern softwarem\u00e4\u00dfig zur Erreichung genauerer Messwerte korrigiert wird. Laut einem Ingenieur, der auf die Entwicklung von Prozessoren spezialisiert ist, sind die Bedenken \u00fcber Zeitverschiebungen bei der Verwendung von TSC schon lange \u00fcberholt und modernen Prozessoren<\/a> diese Quelle kann Jahre lang stabile Messwerte liefern. <\/p>\n \u00dcbersetzung der Arbeitszeit Server<\/a> In Netflix f\u00fchrte die Verwendung der TSC-Zeitquelle zu einer Reduzierung der Verz\u00f6gerungen beim Schreiben um 43 % und erreichte mit Ubuntu Ergebnisse, die die Konfiguration mit CentOS und der Zeitquelle \"xen\" um das Vierfache \u00fcbertrafen. Die Ergebnisse der durchgef\u00fchrten Studie wurden an das Unternehmen Amazon \u00fcbermittelt, das offiziell empfahl, in AWS EC2-Umgebungen, die auf dem Hypervisor Xen basieren, standardm\u00e4\u00dfig die Zeitquelle TSC zu verwenden (in den Umgebungen auf Basis des Nitro-Hypervisors bleibt kvm-clock empfohlen). \u0411\u0440\u0435\u043d\u0434\u0430\u043d \u0413\u0440\u0435\u0433 (Brendan Gregg), \u043e\u0434\u0438\u043d \u0438\u0437 \u0440\u0430\u0437\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0447\u0438\u043a\u043e\u0432 DTrace, \u043d\u044b\u043d\u0435 \u0440\u0430\u0437\u0432\u0438\u0432\u0430\u044e\u0449\u0438\u0439 \u0441\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0432\u0430 \u0434\u043b\u044f \u0430\u043d\u0430\u043b\u0438\u0437\u0430 \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u043e\u0434\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u043d\u0430 \u0431\u0430\u0437\u0435 BPF \u0432 \u044f\u0434\u0440\u0435 Linux, \u043e\u0431\u043e\u0431\u0449\u0438\u043b \u043e\u043f\u044b\u0442, \u043f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0435\u043d\u043d\u044b\u0439 \u0432 \u0445\u043e\u0434\u0435 \u0440\u0430\u0437\u0431\u043e\u0440\u0430 \u043f\u0440\u043e\u0431\u043b\u0435\u043c \u0441 \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u043e\u0434\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c\u044e, \u0441 \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u043c\u0438 \u043a\u043e\u043c\u043f\u0430\u043d\u0438\u044f Netflix \u0441\u0442\u043e\u043b\u043a\u043d\u0443\u043b\u0430\u0441\u044c \u043f\u0440\u0438 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0432\u043e\u0434\u0435 \u0421\u0423\u0411\u0414 Cassandra c CentOS \u043d\u0430 Ubuntu \u0432 \u043e\u043a\u0440\u0443\u0436\u0435\u043d\u0438\u044f\u0445, \u0432\u044b\u043f\u043e\u043b\u043d\u044f\u0435\u043c\u044b\u0445 \u0432 \u043e\u0431\u043b\u0430\u043a\u0435 Amazon EC2 \u043d\u0430 \u0431\u0430\u0437\u0435 Xen. \u041f\u043e\u0441\u043b\u0435 \u043c\u0438\u0433\u0440\u0430\u0446\u0438\u0438 \u043d\u0430\u0433\u0440\u0443\u0437\u043a\u0430 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