性能分析之又见jbd2引起IO高

Posted 2021-12-10 高楼（Zee）

之前遇到过jbd2引起IO高的问题，直接关掉了日志的功能解决的。写了一个文章，但写的不够细。最近又见类似问题，这里重新整理下对jbd2的内容。

什么原因会导致jbd2引起IO高？

1. 磁盘满.
2. 系统bug；所知bug号：Bug 39072 - jbd2 writes on disk every few seconds。
3. 即使没有以上问题。在ext4上有一个新加入的参数barrier，是用来保证文件系统的完整性的。 [Barrier解释]（https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/block/barrier.txt?id=09d60c701b64b509f328cac72970eb894f485b9e）。
   这个值默认是1，即是打开状态。在这个状态下，打开jbd2也是会导致性能下降的，这个玩意的设计逻辑就是为了损失掉性能保证文件完整性。
   这是个选择题，要么不用它，要么性能差。
   但是这个功能不能和设备映射器同时使用，也即是，如果你使用了逻辑卷、软RAID、多路径磁盘，则这个值不生效。

jbd2是个什么？

The Journaling Block Device (JBD) provides a filesystem-independent interface for filesystem journaling. ext3, ext4 and OCFS2 are known to use JBD. OCFS2 starting from Linux 2.6.28[1] and ext4 use a fork of JBD called JBD2.[2]

文件系统的日志功能，jbd2是ext4文件系统版本。

检查是否存在jbd2进程

[root@7dgroup2 ~]# ps -ef|grep jbd2root       267     2  0 Aug21 ?        00:06:17 [jbd2/vda1-8]root     24428 22755  0 09:48 pts/0    00:00:00 grep --color=auto jbd2[root@7dgroup2 ~]#

检查文件系统的功能

[root@7dgroup2 ~]# dumpe2fs /dev/vda1 | grep has_journaldumpe2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype needs_recovery sparse_super large_file[root@7dgroup2 ~]#

存在has_journal。

问题现象

在使用iotop看的时候，会有如下信息出现。

Total DISK READ: 46.15 M/s | Total DISK WRITE: 8.24 K/s  TID  PRIO  USER    DISK READ  DISK WRITE  SWAPIN    IO>    COMMAND 4036 be/4 search  56.87 K/s  26.45 K/s  0.00 % 87.64 % [jbd2/dm-0-4]

解决方案一

关闭日志功能。

tune2fs -o journal_data_writeback /dev/vda1tune2fs -O "^has_journal" /dev/vda1e2fsck -f /dev/vda1

如果使用tune2fs时候，提示disk正在mount，如果是非系统盘下，你可以使用

fuser -km /home #杀死所有使用/home下的进程umount /dev/vda1 #umount

之后在使用上面的命令进行移除has_journal。

解决方案二

如果是bug的话，可以用这种方式解决。如果是不是bug，这种方式也解决不了，所以要先判断下引起问题的原因再选择解决方案。

升级系统内核。

yum update kernel

解决方案三

禁用Barrier的同时修改commit的值。这个方式可以解决barrier引起的性能下降，但是解决不了系统bug的问题。

修改commit值，降低文件系统提交次数或者禁用barrier特性； 建议文件系统参数为:

defaults,noatime,nodiratime,barrier=0,data=writeback,commit=60

然后重新挂载。

mount -o remount,commit=60 /data

其中barrier=0是禁用barrier特性,commit=60是减少提交次数。 减少提交次数只能缓解。

解决方案四

如果不是bug，并且不想禁用barrier时，用此方式缓解。

想尽办法降低IO，缓解IO压力。这种方式也会导致其他系统资源用不上去。 比如说在mysql中把syncbinlog加大，同时将innodbflushlogattrxcommit增加。 比如说在应用中减少IO的读写。

bug的根源

在之前的版本中出现问题有一个原因是ext4文件系统出现bug。 这个bug出现的比较早了，我看kernel tracker里最早的信息是2011年，如果如果是用的老版本，我建议先做升级。如果没有升级条件，只能用上面的关闭日志功能的解决方案。

bug原因是： 在这段代码中：

int __jbd2_log_start_commit(journal_t *journal, tid_t target){        /*         * Are we already doing a recent enough commit?         */        if (!tid_geq(journal->j_commit_request, target)) {                /*                 * We want a new commit: OK, mark the request and wakup the                 * commit thread.  We do _not_ do the commit ourselves.                 */                journal->j_commit_request = target;                jbd_debug(1, "JBD: requesting commit %d/%d\\n",                          journal->j_commit_request,                          journal->j_commit_sequence);                wake_up(&journal->j_wait_commit);                return 1;        }        return 0;}

中的tid_geq的函数是这样实现的。

static inline int tid_geq(tid_t x, tid_t y){        int difference = (x - y);        return (difference >= 0);}

假设jcommitrequest值为2157483647，而target的值为0，看上去 if (!tidgeq(journal->jcommit_request, target))这个判断是不会走的。 但是unsigned int的x减去0之后，转为difference时，difference的定义是int型，此时的结果是多少呢？是-2137483649。 为什么呢？因为unsigned int类型的最大值是2147483647。

printf ("%d.\\n", 0x7FFFFFFF);

而2157483647 - 0的这个结果显然溢出了，变成了负数。比如，你可以尝试这样打印。

printf ("%d.\\n", 0x8FFFFFFFF);

结果就变成了：-1。 有兴趣的，可以自己写个简单的源码试一下。

#include <stdio.h>int main( void ){        unsigned int x=2157483647;        unsigned int y=0;        int diff=0;        diff = x - y;        printf ("the diff is %ld.\\n", diff);        return 0;}

执行之后是什么呢？

the diff is -2117515188..

可见在这种情况下，因为溢出的变量导致if (!tidgeq(journal->jcommit_request, target))走到了。

这个unsigned int的变量是jbd2给每个transaction的tid，tid是一直增加的，因为这个类型容易溢出，所以用tidgeq来判断下，意思是2157483647这个tid已经提交了，所以把1000号的transaction commit掉，于是执行了wakeup(&journal->jwaitcommit);。但是执行之后才发现，原来并没有运行中的事务，于是系统就疯了。 在trace jbd2的可以看到target有0的情况。实际上，大部分的target都不会是0，这个0是因为ialloc.c中的idatasynctid没有正确赋值，所以使用了默认的0。 idatasynctid是在创建inode或者ext4iget()时更新的，如果应用在打开某些文件后就不再关闭，只是一直更新，这时extent树是不变的（ext4使用extent取代了传统的block映射方式），但是jcommit_request随着jbd2日志的提交而不断增加，所以最后这个差值会在业务运行到一定时间之后出现负值。 如果是这个bug引起的话，可以看到的现象是jbd2这个进程长时间占着99%的IO。

影响版本

有此问题的os版本，只根据我使用过的版本列的：

CentOS6.5-64bitCentOS6.9-64bit

内核版本：

2.6.32-131.0.15.el6.x86_64