History of EBUG勉強会/20141115_httpdをスケールさせる(No. 4)

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- 1 (2014-11-14 (Fri) 15:39:11)
- 2 (2014-11-14 (Fri) 18:38:57)
- 3 (2014-11-14 (Fri) 19:24:01)
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OpenBSDでhttpdをスケールさせる†

川俣吉広
EBUG勉強会 @ 新潟, 2014/11/15

↑

発端†

以前この勉強会で紹介したウェブ／メルマガのサーバが、アクセス過多によりトップページが見れなくなっているという報告を受ける。

トップページが「500 Internal Server Error」を表示していることを確認。

SSHでログインし、状況調査

httpd (Apache) の error_logを確認
- 子プロセスが起動できなくなっている。
```
[Mon Nov  3 15:15:51 2014] [error] [client xxx.xxx.xxx.xxx] (35)Resource temporarily 
   unavailable: couldn't spawn child process: /var/www/docs/pub/index.cgi
```
- 静的なページは正常にアクセスできる
- ロードアベレージは、１時間平均で0.8～1.0, 瞬間最大で7～8程度
- CPU usageはピークで85%程度
- スワップは0MB … 起動から一回も使われていない。
- ネットワークのスループットは10Mb/sを少し超える程度。

... CPU, メモリなどのリソースは枯渇していないが、プロセスの起動数になんらかの制限がかかっている。

... サーバは２台が並列稼動しているが、両方とも同様な状況。

↑

応急対応†

/index.cgi を /index.html に変更
→ User Agent によって、ケータイ端末をリダイレクトしていた。

以下のように設定値を変更し、httpdを再起動
/etc/login.conf

default:\
        :path=/usr/bin /bin /usr/sbin /sbin /usr/X11R6/bin /usr/local/bin:\
        :umask=022:\
        :datasize-max=512M:\
        :datasize-cur=512M:\
        :maxproc-max=256:\
        :maxproc-cur=128:\
        :openfiles-cur=128:\
        :stacksize-cur=4M:\
        :localcipher=blowfish,6:\
        :ypcipher=old:\
        :tc=auth-defaults:\
        :tc=auth-ftp-defaults:

 # www - resource definition for web processes
 #
 www:\
-       :maxproc=512:\
+       :maxproc-max=384:\
+       :maxproc-cur=384:\
        :tc=default:\

設定をチェックした段階では、defaultログインクラスではmaxproc-max, maxproc-curがそれぞれ指定されているのに対し、wwwログインクラスではmaxproc指定のみのため、プロセス最大数の設定数が上書きされているかどうか不明だったため、maxproc-max, maxproc-curを用いる設定に書き直した。

/var/www/conf/httpd.conf

 # It is intended mainly as a brake to keep a runaway server from taking
 # the system with it as it spirals down...
 #
-MaxClients 256
+MaxClients 192

プロセス数の上限で制限がかかっていると仮定し、httpdのプロセス数を減らすことで子プロセス(*.cgi)の数を増やせるようにした。

→ 30分ほどで不具合は解消

アクセスそのものが減少し
上記対策が効を奏した（かどうか、本当は不明）

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対策†

状況をモデリングする

httpdに関しては、最大でhttpd.confで定義されたMaxClients個(右図ではNh個)のプロセスが起動する。

そのhttpdのうちの幾つかがNp個の子プロセス(*.cgi)を起動する。

httpdとその子プロセスの総数(Nh+Np)の上限が login.conf の wwwエントリにある maxproc 設定値で制限される。

→httpd.confのMaxClients、 login.confの maxprocを幾つにすればよいか？

#img(): File not found:

設定値の算定

プロセス一つ当り、どの程度メモリを消費するか。

動作記録を基に概算する。
... 11/8に使用メモリの大幅な変動がある。これは設定変更の反映のためにhttpdの停止・起動を行ったため。

... サーバの実装メモリは4096MB

... sysctlによりkern.bufcachepercentが75%に設定されている。つまり、3GBはバッファキャッシュとして使用されている。

... 左のグラフをみると、httpdの停止時はhttpdプロセス約200個ほどが停止し、これにより実装メモリの約２割程が解放されている。

... よって 4000*0.2 / 200 = 4。大体プロセス一個あたり4MB消費 ... topコマンドの SIZE及びRSS表示値とも大体一致. #img(): File not found:

バッファキャッシュ3GBのうち、2GBを取り崩してhttpd用に割り当てるとすると
2048 / 4 = 512

とりあえず、MaxClientを512、ワーストケースとして *.cgiが同数起動されると仮定して、wwwのログインクラスのmaxprocを1024として動作をみる。

↑

実施と検証†

↑

httpd.conf、MaxClientsの設定†

MaxClientを512にして実行

# /usr/sbin/httpd -u -DSSL
WARNING: MaxClients of 512 exceeds compile time limit of 256 servers,
 lowering MaxClients to 256.  To increase, please see the
 HARD_SERVER_LIMIT define in src/include/httpd.h.
#

httpd.confの設定値にかかわらず、MaxClientsは256を超えないようにハードコーディングされている。（Apache 2.xでは、ServerLimitディレクティブで設定可)

ということで

/* Limit on the total --- clients will be locked out if more servers than
 * this are needed.  It is intended solely to keep the server from crashing
 * when things get out of hand.
 *
 * We keep a hard maximum number of servers, for two reasons --- first off,
 * in case something goes seriously wrong, we want to stop the fork bomb
 * short of actually crashing the machine we're running on by filling some
 * kernel table.  Secondly, it keeps the size of the scoreboard file small
 * enough that we can read the whole thing without worrying too much about
 * the overhead.
 */
#ifndef HARD_SERVER_LIMIT
#define HARD_SERVER_LIMIT 256
#endif

この部分変更してコンパイル

# cd /usr/src/usr.sbin/httpd
# make -f Makefile.bsdwrapper obj
# make -f Makefile.bsdwrapper clean
# CFLAGS="-DHARD_SERVER_LIMIT=4096" make -f Makefile.bsdwrapper
     :
     :
# make -f Makefile.bsdwrapper install
# /usr/sbin/httpd -V
Server version: Apache/1.3.29 (Unix)
Server's Module Magic Number: 19990320:15
Server compiled with....
(略)
-D DYNAMIC_MODULE_LIMIT=64
-D HARD_SERVER_LIMIT=4096
-D HTTPD_ROOT="/var/www"

↑

login.confのmaxproc設定†

# www - resource definition for web processes
#
www:\
       :maxproc-max=1024:\
       :maxproc-cur=1024:\
       :tc=default:\

この部分の課題 ... setuidした子プロセスについてはlogin classはどうなる(右図)？

#img(): File not found:

↑

運用の監視†

SAG(Server Activity Grapher)にプロセス数の項目を組み込んで監視

#
#  t0005  -  executing every 5 minutes
#
#  $Id: t0005,v 1.2 2004/05/17 01:21:52 cvs Exp $

(echo =dt $DAYTIME
 echo =mem
 cat /proc/meminfo
 echo =end
 echo =procs `sysctl -n kern.nprocs; pgrep httpd | wc -l`
 echo =sensors `sysctl -n hw.sensors.cpu0.temp0`
 ) >> var/rl0005

この状況で様子を見る。

#img(): File not found:

↑

さらに...†

将来的にさらにプロセス数の増加が必要な場合を想定し、どの程度まで増やせるかやってみる。

httpd 2048程度に設定。
... pgrep httpd | wc -l

実際には1000少しまでしか設定できず。
他アカウントでログイン不可となる。

sysctl kern.maxproc が1310となっていた。

増加させてみる。

# sysctl -w kern.maxproc=8192
# sysctl kern.maxproc
kern.maxproc=8192

再試行 ... pgrep httpd | wc -l

プロセス数増えたが、設定値どおりにならず ... 2000弱
httpdでやってるとかったるいので、簡単なスクリプト書いてテスト；
maxchild-test.sh

#!/bin/sh
if [ "$1" = "" ]; then
  childlevel=1
  echo -n "forking "
else
  childlevel=$((1+$1))
fi

echo -n " $childlevel"
if $0 $childlevel; then
  :
else
  echo "failed at $childlevel"
fi

実行結果

# ./maxchild-test.sh
forking 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 
71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 (略) 1856 1857 1858 1859 1860 1861 1862 1863 1864 1865 1866 1867 1868 1869
1870 1871 1872 1873 1874^C/home/kaw/maxchild-test.sh[17]: cannot fork - try again
^C
#

このとき、syglog (/var/log/messages) に出力されることを発見。

Nov 14 17:56:37 mediakaw /bsd: process: table is full

カーネル内を探す；

# grep -rs ': table is full' /usr/src/sys
Binary file /usr/src/sys/arch/i386/compile/GENERIC/bsd matches
Binary file /usr/src/sys/arch/i386/compile/GENERIC/subr_prf.o matches
/usr/src/sys/kern/subr_prf.c:   log(LOG_ERR, "%s: table is full\n", tab);
#

/usr/src/sys/kern/subr_prf.c内のtablefull関数が実行されている；

# grep -rs 'tablefull.*process' /usr/src/sys
/usr/src/sys/kern/kern_fork.c:                          tablefull("process");

kern_fork.cの該当部分

    if ((flags & FORK_THREAD) == 0) {
            if ((nprocesses >= maxprocess - 5 && uid != 0) ||
                nprocesses >= maxprocess) {
                    static struct timeval lasttfm;

                    if (ratecheck(&lasttfm, &fork_tfmrate))
                            tablefull("process");
                    nthreads--;
                    return (EAGAIN);
            }
            nprocesses++;

maxprocessをどこで初期化しているか？

# grep -rs 'maxprocess.*=' /usr/src/sys
/usr/src/sys/conf/param.c:int   maxprocess = NPROCESS;

NPROCESSは？

# grep -rs '#.*define.*NPROCESS' /usr/src/sys
/usr/src/sys/conf/param.c:#define       NPROCESS (30 + 16 * MAXUSERS)

ということで

カーネルレベルでのプロセス最大数はsysctlのkern.maxprocで設定可

ただし、kernel configのMAXUSERSで規定される「真の最大値」が存在する。この値はsysctlで変更不可（変更にはカーネルの再コンパイルが必要）。

History of EBUG勉強会/20141115_httpdをスケールさせる (No. 4)

OpenBSDでhttpdをスケールさせる†

発端†

応急対応†

対策†

実施と検証†

httpd.conf、MaxClientsの設定†

login.confのmaxproc設定†

運用の監視†

さらに...†