什么？相同型号物理机容器性能不如虚拟机？

SRE运维进阶之路

发布于 2024-04-23 15:00:28

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发布于 2024-04-23 15:00:28

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事件经过

该应用通过虚拟机和容器混合部署，上线前压测了虚拟机上的应用性能，理论上流量高峰能抗住。

[xx:xx] 流量突增，接口大量超时

[xx:xx] 限流

[xx:xx] 重启，虚拟机能重启成功，容器重启失败，容器流量摘除，暂时恢复

[xx:xx] 扩容，容器虚拟机均扩容

[xx:xx] 两台容器异常，流量摘除

[xx:xx] 一段时间后观察正常，解除限流

[xx:xx] 流量比上一次还大，接口大量超时

[xx:xx] 限流

[xx:xx] 扩容，扩容发布均有失败，但是虚拟机成功率高，容器 fullGC 时间长，请求堆积，异常

[xx:xx] 定位代码存在性能问题

[xx:xx] 修复代码 bug，解决问题

[xx:xx] 定位到容器性能与虚拟机有一定差距（TPS 差一倍，平均 RT 高）

[xx:xx] 解决容器性能问题

根因分析

代码有 Bug ，启动都会 fullGC ，都有启动失败的概率，但是容器 fullGC 耗时长，请求会不断堆积，而虚拟机过段时间可以自行恢复这里主要定位，为什么容器 fullGC 时间长，以及容器 TPS 低，平均 RT 高的问题

定位分析业务的性能问题，也是很多程序员都很头疼的问题。需要你具备很高的业务能力，包括对业务流程的熟悉度、对软件架构及软件内实现逻辑的理解程度，甚至是对OS和硬件原理都要有深入的理解。即使是掌握了这些信息，如果没有系统的定位分析方法的指导，那你依旧很难定位出性能问题。

如上图：排除业务层和软件架构两层，相同代码，相同物理机型号，相同机房的情况下，现在需要识别软硬件性能瓶颈。

ok，热烈欢迎性能领域的大师布伦丹·格雷格（Brendan Gregg）登场 ???

linux_perf_tools_full

利用随机变动讹方法（猜测，改动，观察验证）查问题

# 先看 CPU,观察 CPU MHz、CPU max MHz、CPU min MHz，发现CPU MHz 处于 min 值
lscpu
# 查看当前 CPU 性能模式
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
# 调整设置为 performance 模式，进行验证
cpupower frequency-set -g performance

Nice，定位到了根因 ??

后续 TODO

1）补全监控告警

将 node_exporter 升级到 1.6.0

[ENHANCEMENT] Add cpu frequency governor metrics #2569

添加告警规则

name: CPU 性能模式非 performance
expr: (sum by(instance) (node_cpu_scaling_governor{governor!="performance"}) > 0)

2）将虚拟机和容器，进行基础性能压测和服务性能压测，形成对比压测报告

调整 CPU 性能模式后，容器的整体性能好于虚拟机，主要体现在磁盘性能方面，容器更优规格均为：4c8g，相同型号物理机

		虚拟机	容器
	基础性能
计算性能	Super_Pi	21.244秒	20.915秒	~=
	CPU调度延时单线程	56.7微秒	16.7微秒	↑
	CPU调度延时 2线程	58.7微秒	19.3微秒	↑
	CPU调度延时 4线程	66.3微秒	26.3微秒	↑
	sysbench 素数计算单线程	4.483秒	4.454秒	~=
	sysbench 素数计算 2线程	2.244秒	2.227秒	~=
	sysbench 素数计算 4线程	1.124秒	1.116秒	~=
内存性能	内存带宽(stream) 单线程	Copy：11.0GB/s	Copy：12.9GB/s	~=
	内存带宽(stream) 单线程	Scale：11.1GB/s	Scale：13.0GB/s	~=
	内存带宽(stream) 单线程	Add：12.5GB/s	Add：14.4GB/s	~=
	内存带宽(stream) 单线程	Triad：12.7GB/s	Triad：14.6GB/s	~=
	内存时延(mlc)	138.0纳秒	146.8纳秒	~=
	sysbench 顺序写	4082.59MiB/sec	4657.52MiB/sec	~=
	sysbench 顺序读	52616.00MiB/sec	74925.36MiB/sec	↑
	sysbench 随机写	527.66MiB/sec	533.09MiB/sec
	sysbench 随机读	7485.14MiB/sec	8376.67MiB/sec	↑
文件I/O性能	sysbench 随机读 IOPS	2759.53	14136.79	↑
	sysbench 随机写 IOPS	1839.72	9424.53	↑
	sysbench 顺序写吞吐量	76.89 MiB/s	1726.56 MiB/s	↑
	sysbench 顺序读吞吐量	17560.41 MiB/s	12356.24 MiB/s	↓
	dd 顺序写	125.3 MB/s	1262.9 MB/s	↑
网络性能	传输速率(pps)	60w/s	49w/s	↓
	网络带宽	8.75Gbps	8.75Gbps	~=
	单向时延	104.274微妙	30.743微秒	~=
	ping 时延	0.143毫秒	0.102毫秒	~=
	应用性能
Nginx	短连接 QPS	2.92万	3.20万	~=
	长连接 QPS	17.75万	14.13万	↓
MySQL	读	79.19万/300秒	651.29万/300秒	↑
	写	22.63万/300秒	186.08万/300秒	↑
Redis	Set	14.88万/秒	15.42万/秒	↑
	Get	15.22万/秒	14.74万/秒	↓

同类硬件问题总结

CPU

CPU-动态节能技术

cpufreq 是一个动态调整 CPU 频率的模块，可支持五种模式。为保证服务性能应选用 performance 模式，将 CPU 频率固定工作在其支持的最高运行频率上，从而获取最佳的性能，一般都是默认 powersave，可以通过 cpupower frequency-set 修改。

# 查看当前 CPU 性能模式
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
# 查看当前 CPU 使用频率
cat /proc/cpuinfo | grep -i "cpu mhz"
# 综合查看方式
cpupower frequency-info
# 设置为 performance 模式
cpupower frequency-set -g performance
# 注意：如果使用 cpupower frequency-set 设置后，重启物理机后，配置失败，可能是 tuned-adm 的原因
# 所以建议使用 tuned-adm 设置 CPU 性能模式
tuned-adm profile latency-performance

RAID 卡

写入策略对顺序写入性能影响比较大

Write Policy（写入策略）：
- Write Through（透写）：并不利用 Raid 卡的 Cache，直接与磁盘进行交互。
- Write Back（回写）：是先写 Raid 卡缓存，再传入磁盘。因为写入缓存，操作系统就认为成功了，所以测试会发现写入性能非常快。推荐
Read Policy （读取策略）:
- Read-ahead （预读，适合顺序读）
- No-Read-Ahead（Normal非预读，一般在 Windows 服务器下推荐）

开启预读对顺序读影响很大测试会差20%-40%性能。

Tips 在《MySQL 技术内幕-InnoDB存储引擎》第二版第9章，性能调优部分。有关于 Write Policy 的介绍，根据作者实测 MySQL，Write Back 比 Write Through 快将近 40 倍差距。

# 查看 RAID 卡当前读写策略，去带外管理台看会方便一些
# 去官网 Broadcom 下载 rpm 包，到服务器上去安装
rpm -ivh storcli-007.2508.0000.0000-1.noarch.rpm
# 写入策略改为 WB
## v0 是查询结果，不同型号 name 不同
cd /opt/MegaRAID/storcli/ &&  ./storcli64 /c0 /v0 set wrcache=WB
# 读取策略改为 RA
cd /opt/MegaRAID/storcli/ &&  ./storcli64 /c0 /v0 set rdcache=ra