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性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

开发技术 开发技术 2周前 (07-29) 19次浏览

性能分析小案例系列,可以通过下面链接查看哦

https://www.cnblogs.com/poloyy/category/1814570.html

 

系统架构背景

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

  • 其中一台用作 Web 服务器,来模拟性能问题
  • 另一台用作 Web 服务器的客户端,来给 Web 服务增加压力请求
  • 使用两台虚拟机(均是 Ubuntu 18.04)是为了相互隔离,避免交叉感染

 

VM2 运行 ab 命令,初步观察 Nginx 性能

简单介绍 ab 命令

  • ab(apache bench)是一个常用的 HTTP 服务性能测试工具
  • 可以向目标服务器并发发送请求

 

运行 ab 命令

并发 10 个请求测试 VM1 的 Nginx 性能,总共测试 100 个请求

ab -c 10 -n 10 http://172.20.72.58:10000/

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

从 ab 的输出结果可以看到,Nginx 能承受的每秒平均请求数只有 14.73(这也太辣鸡了吧)

 

那到底是哪里出了问题呢

接下来,我们将通过 top、perf 来再次观察一波啥问题

 

深入分析

长时间运行 ab 命令

并发 10 个请求测试 VM1 的 Nginx 性能,总共测试 10000 个请求

ab -c 10 -n 10000 http://172.20.72.58:10000/

 

VM1 终端运行 top 命令

输入后,按1,查看每个 CPU 的使用率

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

  • 系统中有几个 php-fpm 进程的 CPU 使用率加起来接近 200%
  • 而每个 CPU 的用户使用率(us)也已经超过了 96%,接近饱和
  • 结论:正是用户空间的 php-fpm 进程,导致 CPU 使用率骤升

 

分析 php-fpm 进程到底是因为哪个函数导致了 CPU 使用率升高

在 VM1 终端运行 perf 命令

perf record -g -p 84408
  • record:录制的意思
  • -g:开启调用关系分析
  • -p:指定 php-fpm 的进程号84408

 

录制约 30s 后,ctrl+c 终止进程,然后可以在当前目录下看到 perf.data 文件

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

 

然后执行下面命令,分析报告(perf.data)

perf report

 

按方向键可上下切换,有+的按回车键可以展开

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

可以看到,最终是关系到 sqrtadd_function 这两个函数

 

查看 Nginx 应用的源码,找到问题根源

找到 sqrt 函数

grep sqrt -r app/

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

原来只有 sqrt 函数在 app/index.php 文件中调用了

 

找到 add_function 函数

grep add_function -r app/

会发现找不到,因为 add_function 是 PHP 内置函数

 

查看 index.php 源码

<?php
// test only.
$x = 0.0001;
for ($i = 0; $i <= 1000000; $i++) {
  $x += sqrt($x);
}

echo "It works!"

可以看到,这里有一个循环很多次的代码段

 

解决方法

找到问题的根源,就可以快速解决了,删除循环代码块

<?php

echo "It works!"

 

perf 拓展

其实有一条命令更方便查看函数

perf top -g -p 84408

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

那为啥我要用 perf record 然后再用 perf report 呢

因为如果没有 perf 源码的话,是无法读取到 php 的函数,只会显示一堆十六进制码

 

修复问题后,验证 Nginx 性能是否有所变化

VM2 终端再次运行 ab 命令

ab -c 10 -n 10000 http://172.20.72.58:10000/

性能分析(2)- 应用程序 CPU 使用率过高案例

可以看到每秒请求数突飞猛进的升到 2500

 


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