... {toc}
В Linux сетевое оборудование (процессор, сетевые карты) по умолчанию работает неидеально. Наша задача - поймать пакеты, не упустив ни одного и обработать, при этом желательно в реальном времени.
h1. Как увидеть информацию о потерях
|
Для начала убедимся в существовании проблемы. Для этого будем использовать набор утилит netutils-linux и стандартные инструменты iproute, в Carbon Reductor 8 они поставляются внутри контейнера `/app/reductor`, в других случаях установка происходит следующим образом:
|
{code} shell
|
yum -y install python-pip
pip install netutils-linux
|
... {code}
h2. Информация о конкретной сетевой карте
{code}
ip -s -s link show eth2
6: eth2: <BROADCAST,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 00:e0:ed:33:65:b2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
66192704908009 358590458063 0 0 0 79155
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 111495719
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
0 0 0 0 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat
0 0 0 0
{code}
Смотреть нужно на все виды RX Errors.
|
Некоторые сетевые карты предоставляют подробную информацию о характере потерь:
|
{code} shell
|
ethtool -S eth2 | egrep rx_ | grep -v ': 0$' | egrep -v 'packets:|bytes:'
rx_pkts_nic: 365565232680
|
... rx_bytes_nic: 69973509621284
rx_missed_errors: 111495719
rx_long_length_errors: 1077
rx_csum_offload_errors: 169255
rx_no_dma_resources: 383638
{code}
Потери могут быть как на сетевых картах сервера, так и на порту сетевого оборудования, отправляющего зеркало трафика. О том, как это посмотреть можно узнать из документации производителя сетевого оборудования.
h2. Как интерпретировать нагрузку на процессор
Выполните команду
{code}
top -cd1
{code}
и нажмите клавишу "1", чтобы увидеть информацию о каждом конкретном процессоре.
Формат вывода следующий:
{code}
Tasks: 143 total, 1 running, 142 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu0 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni, 88.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 12.0%si, 0.0%st
Cpu1 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni, 88.8%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 11.2%si, 0.0%st
Cpu2 : 0.0%us, 1.0%sy, 0.0%ni, 85.0%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 14.0%si, 0.0%st
Cpu3 : 0.0%us, 0.0%sy, 0.0%ni, 87.8%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 12.2%si, 0.0%st
{code}
Интерес представляет колонка "%si".
Если нагрузка распределена неравномерно, т.е. Cpu0 трудится, а 1..n нет, то ресурсы процессора используются нерационально.
|
* 0% на каждом ядре - возможно на сервере нет трафика.
* 1-3% - увеличение канала возможно без апгрейда оборудования.
|
* 6-10% - текущая нагрузка обрабатывается нормально, увеличение канала потребует апгрейд оборудования. оборудования.
|
* 11-15% - вероятно требуется апгрейд оборудования или оптимизации настроек имеющегося.
* 20-100% - с вероятностью 99% присутствуют потери пакетов. Если ситуация сохраняется после применения последующих пунктов этой статьи - свяжитесь с технической поддержкой.
|
...
h2. Информация о сетевом стеке
Просмотр подробной информации о текущем состоянии сетевого стека.
{code}
chroot /app/reductor network-top
{code}
Некоторые значения подсвечиваются жёлтым (высокое значение) и красным (чрезвычайно высокое значение или ошибка). Это эвристика и не подстраивается под конкретный сервер.
При количестве ядер больше 20 или большом числе VLAN информация может не влезать на экран, решение проблемы - уменьшить масштаб терминала или перечислить необходимые девайсы `--devices=eth1,eth2,eth3`:
|
Вывод выглядит так:
|
{code} shell
|
[root@reductor support]# network-top -n 1 --no-clear --no-color
# /proc/interrupts
|
...
CPU0 CPU1 CPU2 CPU3 CPU4 CPU5 CPU6 CPU7 CPU8 CPU9 CPU10 CPU11 CPU12 CPU13 CPU14 CPU15
0 0 0 0 0 0 0 733 0 0 0 0 0 0 0 0 eth0-TxRx-7
39405 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-0
0 39768 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-1
0 0 38518 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-2
0 0 0 41302 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-3
0 0 0 0 39061 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-4
0 0 0 0 0 42078 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-5
0 0 0 0 0 0 39168 0 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-6
0 0 0 0 0 0 0 39294 0 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-7
0 0 0 0 0 0 0 0 37167 0 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-8
0 0 0 0 0 0 0 0 0 37460 0 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-9
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40164 0 0 0 0 0 eth2-TxRx-10
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39613 0 0 0 0 eth2-TxRx-11
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40362 0 0 0 eth2-TxRx-12
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 41184 0 0 eth2-TxRx-13
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 42319 0 eth2-TxRx-14
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 38430 eth2-TxRx-15
111 61 31 70 23 86 45 77 166 0 12 15 21 9 0 112 interrupts
# Load per cpu:
CPU Interrupts NET RX NET TX total dropped time_squeeze cpu_collision received_rps
CPU0 39545 39717 0 127558 0 0 0 0
CPU1 39845 40164 0 130904 0 0 0 0
CPU2 38594 38925 0 133087 0 0 0 0
CPU3 41411 41702 0 155217 0 0 0 0
CPU4 39118 39388 0 126653 0 0 0 0
CPU5 42188 42443 0 141257 0 0 0 0
CPU6 39230 39527 0 137838 0 0 0 0
CPU7 40118 40425 0 117886 0 0 0 0
CPU8 37335 37430 0 118963 0 0 0 0
CPU9 37464 37535 0 144810 0 0 0 0
CPU10 40194 40463 0 135276 0 0 0 0
CPU11 39630 39953 0 136303 0 0 0 0
CPU12 40387 40675 0 135858 0 0 0 0
CPU13 41195 41526 0 134899 0 0 0 0
CPU14 42321 42705 0 156010 0 0 0 0
CPU15 38593 38695 0 113177 0 0 0 0
# Network devices
Device rx-packets rx-mbits rx-errors dropped missed fifo length overrun crc frame tx-packets tx-mbits tx-errors
lo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
eth0 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1155 1 0
eth1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
eth2 1082133 1462 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
eth3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
{code}
Данные собираются из нескольких источников (`/proc/interrupts`, `/proc/softirqs`, `/proc/net/softnet_stat` и др) и представленны в удобочитаемом виде. По умолчанию отображаются изменения по сравнению с предыдущими значениями. Режим `--no-delta-mode`, отображает абсолютные значения.
h3. /proc/interrupts
Отображает то, как очереди сетевой карты распределены между ядрами. Рекомендуем распределять 1 очередь на 1 ядро, можно "лесенкой". Если в одну очередь приходит больше пакетов, чем в остальные - возможно трафик инкапсулирован (QinQ, PPP).
h3. Load per CPU
Отображает что делает каждое ядро. Распределение обработки трафика может достигается за счёт очередей сетевой карты (RSS) или технологии RPS ("программный" RSS).
* Interrupts - прерывания, это копирование пакетов из сетевой карты в оперативной памяти.
* NET_RX - отложенная обработка входящего трафика: собственно обработка пакетов файрволом
* Total - число обрабатываемых пакетов
* dropped - потери пакетов
* time_squeeze - задержки пакетов - пакет не успел обработаться за отведённое время, отложен для обработки позже. Наличие задержек - признак того, что сервер перестаёт справляться с нагрузкой.
h3. Network devices
Статистика по сетевым картам
* rx-errors - общее число ошибок, суммирует остальные. В какой счётчик попадает потерявшийся пакет зависит от драйвера сетевой карты.
* dropped, fifo, overrun - как правило, пакеты, не успевшие обработаться сетевым стеком
* missed - как правило, пакеты, не успевшие попасть в сетевой стек
* length - как правило слишком большие пакеты, которые не влезают в MTU на сетевой карте. Лечится увеличением MTU.
* crc - прилетают битые пакеты. Часто - следствие высокой нагрузки на коммутатор.
h1. Что, как и когда настраивать
h2. Процессоры
Частые проблемы в настройках процессора.
h3. "Плавающая" частота
{code}
grep '' /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_{min,cur,max}_freq
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_min_freq:1600000
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq:1600000
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_max_freq:3201000
{code}
Проблема - процессор работает вполсилы. Исправить это можно используя утилиту `maximize-cpu-freq` входящую в netutils-linux, в Carbon Reductor 8 она используется автоматически.
h3. Режим энергосбережения
Ещё одно "но", которое приводит к проблемам и которое сложно выяснить программным путём - режим энергосбережения в UEFI или BIOS, который у некоторых процессоров Intel Xeon приводил напротив, к повышению нагрузки. Лучше выключить эту опцию, выбрав режим "производительность" (для этого потребуется перезагрузить сервер).
h3. Гипертрединг
Использование процессора с отключенным гипертредингом может быть эффективнее, чем с включенным, несмотря на меньшее количество логических ядер. Отключить его можно при перезагрузке в UEFI или BIOS.
h3. Низкая частота
Процессоры с большим числом ядер, но низкой частотой - 2 - 2.2GHz не подходят для сетевых задач с низкими задержками. Низкая частота приводит к медленной обработке отдельно взятого пакета, которая не масштабируется с числом ядер. Иными словами, числом ядер невозможно побороть задержки в обработке пакетов.
Что с этим делать - лучше не покупать такие процессоры, они созданы для других задач. Если он уже куплен - поискать ему другое применение.
Оптимальная частота для процессоров используемых для сетевых задач - 3GHz+, но чем выше - тем лучше.
h2. Сетевые карты
h3. Размер буфера
{code}
# ethtool -g eth1
Ring parameters for eth1:
Pre-set maximums:
RX: 4096
RX Mini: 0
RX Jumbo: 0
TX: 4096
Current hardware settings:
RX: 4096
RX Mini: 0
RX Jumbo: 0
TX: 256
{code}
Здесь видим выкрученный на максимум rx-буфер. Подобрать оптимальное значение сложно, большой буфер - задержки, маленький буфер - потери. В нашем случая оптимальное - максимальное значение, оптимизации осмыслены только при наличии проблем.
Пример команд для увеличения буфера:
{code}
ethtool -G eth1 rx 2048
{code}
В RHEL-based дистрибутивы (платформа Carbon, CentOS, Fedora итд) укажите параметры ethtool в настройках интерфейса (`/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1`) строчкой:
{code}
ETHTOOL_OPTS="-G ${DEVICE} rx 2048"
{code}
Альтернативный вариант с автоматическим определением оптимального значения (утилита из netutils-linux):
{code}
rx-buffers-increase eth1
{code}
h3. Распределение прерываний
h4. Реальные прерывания
Хорошие сетевые карты поддерживают несколько очередей для входящих пакетов. Каждая очередь привязана к одному или нескольким ядрам. Несмотря на указанный список зачастую сетевые карты по умолчанию коробки работают на первом ядре процессора. Обойти это можно распределив прерывания c помощью утилиты rss-ladder.
{code}
rss-ladder eth1
{code}
Используйте разные ядра (cores), гипертрединг лучше выключить, с ним легко получить неоптимальные настройки.
h5. Многопроцессорные системы
Если в системе больше одного физического процессора, лучше распределять прерывания сетевой карты в пределах ядер её локальной NUMA-ноды. rss-ladder делает это автоматически. Число очередей лучше подстроить под число ядер одного физического процессора, по умолчанию их число часто равно общему числу ядер.
|
Пример - поставим eth2 8 объединённых очередей.
|
{code} shell
|
ethtool -L eth2 combined 8
{code}
|
...
Очереди бывают combined или отдельные tx и rx, зависит от модели и драйвера сетевой карты.
Не все многопроцессорные системы поддерживают NUMA, иногда память является общей для обоих процессоров и для сетевых карт.
h5. Пример для Carbon Reductor 8
Мы не используем автоматическую настройку RSS, т.к. в редких ситуациях это приводит к зависанию сетевой карты. Так что настраивать это необходимо вручную:
Создаем сам файл-хук: `/app/reductor/cfg/userinfo/hooks/start.sh`
В него добавляем следующее содержимое:
{code}
#!/bin/bash
client_post_start_hook() {
rss-ladder eth0 || true
rss-ladder eth1 || true
}
{code}
и делаем файл исполнимым: `chmod a+x /app/reductor/cfg/userinfo/hooks/start.sh`.
h4. Отложенные прерывания
Существует технология программного распределения обрабатываемых пакетов между ядрами - RPS. Она универсальна и подходит для любых сетевых карт, даже с одной очередью. Пример настройки:
{code}
autorps eth2
{code}
В Carbon Reductor 8 данная утилита используется автоматически для сетевых карт с одной очередью.
h3. Различные значения rx-usecs
Мы рекомендуем использовать стандартные значения сетевой карты до тех пор, пока не возникнут проблемы.
Статья для лучшего понимания, правда больше под маршрутизаторы : [http://habrahabr.ru/post/108240/]
В кратце - можно за счёт повышения нагрузки на процессор слегка снять нагрузку с сетёвки уменьшая rx-usecs. На большинстве машин использумых в нашем случае оптимальным оказалось значение 1.
{code}
ethtool -C eth1 rx-usecs 1
{code}
h3. Опции несовместимые с FORWARD / bridge
General Receive Offload и Large Receive Offload могут приводить к паникам ядра Linux и их лучше отключать:
{code}
ethtool -K eth2 gro off
ethtool -K eth2 lro off
{code}
Либо при компиляции драйвера.
h3. Веса очередей (RX Flow Indirection)
В ситуации с одной активной сетевой картой и двумя физическими процессорами с разными NUMA-нодами имеет смысл снизить нагрузку на "чужую" NUMA-ноду.
Настраивается с помощью ethtool, очередям задаются веса, не все сетевые карты это поддерживают.
Экспериментов пока было не так много, но оптимальным кажется сочетание весов: 3 на ядра своей ноды, 2 на ядра чужой, так как обращения к оперативной памяти чужой NUMA-ноды медленнее, чем к своей.
Пример - допустим у нас есть 2 двухядерных процессора и сетевая карта eth2, поддерживающая 4 очереди. CPU0, CPU1 - это её локальная нода, CPU2, CPU3 - чужая.
{code}
# посмотреть текущие настройки
ethtool -x eth2
# настроить
ethtool -X eth2 weight 3 3 2 2
{code}
Обязательно проверяйте после этих изменений что всё работает так, как и ожидалось с помощью утилиты network-top.
h3. Замена сетевых карт
Иногда бывает дело просто в железе. Если уверены, что сетевая карта хорошей модели и есть ещё одна такая же - попробуйте использовать её. Возможно она просто бракованная, хоть вероятность и мала.
Иногда дело бывает в драйвере (в случае dlink / realtek сетевых карт). Они, конечно, здорово поддерживаются практически любым дистрибутивом, но для высоких нагрузок не очень подходят.
h2. Сетевой стек, iptables
h3. NOTRACK
Эта технология отключает наблюдение за состоянием соединения для пакетов к которым она была применена. Это приводит к значительному снижению нагрузки на процессор в случае, если состояние соединения нас не интересует (захват трафика).
Крупным провайдерам с большим объёмом трафика эта опция практически обязательна, почему - показывает пример:
h4. ДО включения:
{code}
88.4%si
82.3%si
88.2%si
75.9%si
100.0%si
82.9%si
88.5%si
84.7%si
90.3%si
94.6%si
82.0%si
67.9%si
77.5%si
100.0%si
82.9%si
100.0%si
82.0%si
100.0%si
85.0%si
93.8%si
90.3%si
91.2%si
89.3%si
100.0%si
87.3%si
97.3%si
91.1%si
94.6%si
100.0%si
87.6%si
81.7%si
85.7%si
{code}
h4. ПОСЛЕ включения:
{code}
1.2%si
2.4%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
1.3%si
1.2%si
0.0%si
1.2%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
1.4%si
0.0%si
1.3%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
1.4%si
1.5%si
0.0%si
{code}
h2. Сеть провайдера
h3. Масштабирование
h4. В рамках одного сервера
Вы можете распределить зеркало между несколькими сетевыми картами, указав в настройках создаваемых зеркал равные диапазоны абонентских портов.
Обычно это имеет смысл в случае если сервер имеет несколько физических процессоров и несколько сетевых карт (несколько портов одной карты привязываются к одному и тому же процессору, использование "чужого процессора" ведёт к меньшей производительности).
h4. Между серверами
{color:#333333}Вы можете располагать сетевые карты из пункта выше в разных серверах для масштабирования нагрузки.{color}
h3. Flow-control
Для отправки зеркала рекомендуем отключать данную опцию, она чаще приводит к потерям, чем к сглаживанию пиковых нагрузок.
{code}
ethtool -A eth2 rx off tx off
{code}
В Carbon Reductor 8 скоро будет доступно в автоматическом режиме.
h3. MTU
MTU на порту железки, отправляющей зеркало не должно быть больше, чем MTU интерфейса на Carbon Reductor (в том числе и всех VLAN), принимающего зеркало.
Рекомендуем посмотреть статистику на свитче по распределению размеров пакетов, для D-Link например команда `show packet port 1:1`
и вывод в духе:
{code}
Port number : 2:11
Frame Size/Type Frame Counts Frames/sec
--------------- ---------------------- -----------
64 1470536789 6330
65-127 511753536 12442
128-255 1145529306 1433
256-511 704083758 1097
512-1023 842811566 882
1024-1518 1348869310 7004
1519-1522 2321195608 1572
1519-2047 2321195608 1572
2048-4095 0 0
4096-9216 0 0
Unicast RX 0 0
Multicast RX 16 0
Broadcast RX 0 0
Frame Type Total Total/sec
--------------- ---------------------- -----------
RX Bytes 1384 0
RX Frames 16 0
TX Bytes 20409818277370 15162751
TX Frames 34114583632 30760
{code}
По умолчанию CentOS используется MTU = 1500, лучше выставить его равным максимальному ненулевому значению из статистики.
{code}
1519-2047 2321195608 1572
{code}
h4. Как определить потери пакетов из-за низкого MTU?
Смотрите на RX: length значение в выводе команды:
{code}
# ip -s -s link show eth1
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1528 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5956390755888 19345313821 3533855 0 0 817154
RX errors: length crc frame fifo missed
3533855 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
23100 330 0 0 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat
0 0 0 0
{code}
h4. Как избавиться от этих потерь?
\**Разово*\* - выполнить команду:
{code}
ip link set eth1 mtu 1540
{code}
\**Перманентно*\* - дописать в настройки сетёвой карты `/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1`:
{code}
MTU=1540
{code}
h2. Carbon Reductor
h3. Опции снижающие производительность
- menu > настройки алгоритма фильтрации > логировать срабатывания
- menu > настройки алгоритма фильтрации > сохранять домен в адресе редиректа
Они замедляют процесс обработки пакета и отправки редиректов.
|
