HAProxy压测及参数调优

Posted 2021-05-01 小米运维

本篇文章将介绍HAProxy压测及参数调优，注意好4个关键点，3个步骤带你完成HAProxy压测。

背景

小米容器云平台，在构建云厂商集群时，需要通过HAProxy将云厂商LB流量从宿主机转到容器中，但对于HAProxy的性能没有把握。参考网上的一篇HAProxy压测文章，文章中提到HAProxy establish状态连接可以达到 400w，所以以此为目标，进行压测。

参考文章：

关键点

TCP计数器ListenOverflows大量增加

查看方法

cat /proc/net/netstat | awk '/TcpExt/ { print $21,$22 }'

原因

系统调用listen函数（int listen(int sockfd, int backlog)；）的队列长度由min（backlog ，内核参数 net.core.somaxconn ） 决定，对应socket的listen 队列已满的情况下，在新增一个连接时的情况，ListenOverflows计数器加 1 。

解决方案

调整系统参数 net.core.somaxconn = 65535 #默认为128

HAProxy 耗尽cpu问题

现象

HAProxy绑定4核cpu、8核cpu、16核cpu，压测的时候，都会出现CPU 100%被使用的情况。

追查过程

1. 通过 mpstat  -P ALL 1 命令查看cpu 都用在哪里，可以看到cpu都绝大部分用在 sys态上。

2. 通过 strace -p pid -c 查看HAProxy 进程那个系统调用占用cpu 最多，看到cpu 都用在了 connect系统调用上。

3. HAProxy连接后端会使用connect系统调用，查看HAProxy配置，发现HAProxy连接后端就只有两个后端，即这种情况： vegeta（40台压测机器）-》HAProxy-》httptest（2台HAProxy后端），其中 HAProxy连接后端最多只能有63000个端口左右，大量的连接积压在HAProxy机器上，导致cpu被耗尽了。

解决方案

大量增加HAProxy的后端，解决HAProxy后端过少的瓶颈。

网卡 drop 数据包

现象

压测的时候，ifconfig发现网卡eth0  RX 出现 droppped。

解决方案

1. 调大网卡Ring buffer

查看：ethtool -g eth0

设置Ring buffer到上限：ethtool -G eth0 rx 4096;ethtool -G eth0 tx 4096

2. 调网卡队缓存队列

net.core.netdev_max_backlog = 2000000  #默认为1000，内核参数配置时，有具体的解释

最新稳定版HAProxy性能

系统自带版本  1.5.18

编译HAProxy 最新稳定版本（1.7.5 ） 

wget http://www.haproxy.org/download/1.7/src/haproxy-1.7.5.tar.gz
tar -xzvf haproxy-1.7.5.tar.gz
cd haproxy-1.7.5/
make  TARGET=linux2628  USE_CPU_AFFINITY=1

压测时资源使用情况

mem：

最新新版：10G

系统自带版本：102G，由于内存不够，使用了swap，

引起cpu iowait占大量增加，导致cpu idle为0。

cpu idle：

最新新版：35%

系统自带版本：0% 

结论

相同压力下，新版HAProxy使用内存大量减少。

环境搭建

HAProxy

机器

1台，24 cpu、128G内存的i1 机器

系统版本

centos 7.2

安装系统自带HAProxy：yum install haproxy

sysctl.conf 配置

### 系统中所允许的文件句柄的最大数目
fs.file-max = 12553500
### 单个进程所允许的文件句柄的最大数目
fs.nr_open = 12453500
### 内核允许使用的共享内存大 Controls the maximum number of shared memory segments, in pages
kernel.shmall = 4294967296
###单个共享内存段的最大值 Controls the maximum shared segment size, in bytes
kernel.shmmax = 68719476736
### 内核中消息队列中消息的最大值 Controls the maximum size of a message, in bytes
kernel.msgmax = 65536
### 系统救援工具
kernel.sysrq = 0
### 在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到缓存队列的数据包的最大数目
net.core.netdev_max_backlog = 2000000
### 默认的TCP数据接收窗口大小（字节）
net.core.rmem_default = 699040
### 最大的TCP数据接收窗口（字节）
net.core.rmem_max = 50331648
### 默认的TCP数据发送窗口大小（字节）
net.core.wmem_default = 131072
### 最大的TCP数据发送窗口（字节）
net.core.wmem_max = 33554432
### 定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度，这是个全局的参数
net.core.somaxconn = 65535

### TCP/UDP协议允许使用的本地端口号
net.ipv4.ip_local_port_range = 15000 65000
net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1
### 对于本端断开的socket连接，TCP保持在FIN-WAIT-2状态的时间（秒）
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 7
### TCP发送keepalive探测消息的间隔时间（秒），用于确认TCP连接是否有效
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 300
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
### 对于还未获得对方确认的连接请求，可保存在队列中的最大数目
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 655360
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000000
### 确定TCP栈应该如何反映内存使用，每个值的单位都是内存页（通常是4KB）
### 第一个值是内存使用的下限；第二个值是内存压力模式开始对缓冲区使用应用压力的上限；第三个值是内存使用的上限.
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
### 为自动调优定义socket使用的内存。
### 第一个值是为socket接收缓冲区分配的最少字节数；
### 第二个值是默认值（该值会被rmem_default覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；
### 第三个值是接收缓冲区空间的最大字节数（该值会被rmem_max覆盖）
net.ipv4.tcp_rmem = 32768 699040 50331648
### 为自动调优定义socket使用的内存。
### 第一个值是为socket发送缓冲区分配的最少字节数；
### 第二个值是默认值（该值会被wmem_default覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；
### 第三个值是发送缓冲区空间的最大字节数（该值会被wmem_max覆盖）
net.ipv4.tcp_wmem = 32768 131072 33554432
net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 0
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
### 表示是否打开TCP同步标签（syncookie），同步标签可以防止一个套接字在有过多试图连接到达时引起过载
### 内核必须打开了CONFIG_SYN_COOKIES项进行编译，
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2
### 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
### 允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
### 启用RFC 1323定义的window scaling，要支持超过64KB的TCP窗口，必须启用该值（1表示启用），
### TCP窗口最大至1GB，TCP连接双方都启用时才生效，默认为1
net.ipv4.tcp_window_scaling = 1
### 最大限度使用物理内存
vm.swappiness = 0

HAProxy配置

global
log /dev/log local0
log /dev/log local1 notice
chroot /var/lib/haproxy
stats socket /run/haproxy/admin.sock mode 660 level admin
stats timeout 600s
user haproxy
group haproxy
daemon
#tune.ssl.default-dh-param 2048
maxconn 4000000
nbproc 23
cpu-map 1 1
cpu-map 2 2
cpu-map 3 3
cpu-map 4 4
cpu-map 5 5
cpu-map 6 6
cpu-map 7 7
cpu-map 8 8
cpu-map 9 9
cpu-map 10 10
cpu-map 11 11
cpu-map 12 12
cpu-map 13 13
cpu-map 14 14
cpu-map 15 15
cpu-map 16 16
cpu-map 17 17
cpu-map 18 18
cpu-map 19 19
cpu-map 20 20
cpu-map 21 21
cpu-map 22 22
cpu-map 23 23
stats bind-process 23
defaults
log global
mode tcp
option tcplog
option dontlognull
maxconn 4000000
timeout connect 5000
timeout client 60000
timeout server 60000
# Template Customization
frontend http-in
bind :8200
stats enable
mode http
option httplog
stats auth admin:admin
stats uri /haproxy_stats

listen port-30000
bind :30000
mode tcp
option tcplog
balance roundrobin
server staging1 ……
……

HAProxy后端服务

机器

10台，8 cpu、32G内存的3U8机器

系统版本

centos 7.2

程序

简写一个API server 

压测机器

机器

80台，8/32 cpu，32/128G内存的机器，机器配置不好统一，所以用80台机器做压测，解决压测端性能、内核参数机器参差不齐的问题。

程序

vegeta   https://github.com/tsenart/vegeta

总结

压测效果复合预期

压测效果基本符合预期，最终establish状态连接达到696W，占用10G内存，CPU使用66%（暂时没有ssl需求，所以没有压测ssl卸载），具体如图：

关键知识点

TCP连接， srcIp：srcPort -》 dstIp：dstPort    srcPort最多63k，并发流量超过63k的时候，应用进程会占用大量cpu。注意压测机器，同样受此限制。