4.2. 診断
注記
このセクションでは、タップ (カーネルパス) インターフェイスでのパケットドロップについて説明します。ユーザーデータパスの vhost ユーザーインターフェイスでのパケットドロップについては、https://access.redhat.com/solutions/3381011 を参照してください。
TX ドロップは、インスタンスの vCPU とハイパーバイザー上の他のプロセス間の干渉が原因で発生します。タップインターフェイスの TX キューは、インスタンスがパケットを取得できない場合に備えて、パケットを短時間保存できるバッファーです。これは、インスタンスの CPU が十分な時間実行されない (またはフリーズする) 場合に発生します。
TUN/TAP デバイスは、一方の端がカーネルネットワークインターフェイスで、もう一方の端がユーザー空間ファイル記述子である仮想デバイスです。
TUN/TAP インターフェイスは、次の 2 つのモードのいずれかで実行できます。
- Tap mode は、L2 ヘッダー付きの L2 イーサネットフレームをデバイスにフィードし、ユーザー空間から同じものを受信することを期待します。このモードは VM に使用されます。
- Tun mode は、L3 ヘッダー付きの L3 IP パケットをデバイスにフィードし、ユーザー空間から同じものを受信することを期待します。このモードは主に VPN クライアントに使用されます。
KVM ネットワーキングでは、ユーザー空間ファイル記述子は qemu-kvm プロセスによって所有されます。タップに送信されたフレーム (ハイパーバイザーの観点からは TX) は、最終的に qemu-kvm 内の L2 フレームになり、仮想ネットワークインターフェイスに受信されたネットワークパケットとして VM 内の仮想ネットワークデバイスにそれらのフレームをフィードできます (RX VM の観点)。
TUN/TAP の重要な概念は、ハイパーバイザーからの送信方向が仮想マシンの受信方向であるということです。これは反対方向にも当てはまります。ハイパーバイザーの受信は、仮想マシンからの送信と同じです。
virtio-net デバイスにはパケットのリングバッファーはありません。これは、VM が (十分に高速で、またはまったく) 受信していないために TUN/TAP デバイスの TX キューがいっぱいになった場合、新しいパケットを送信する場所がなく、ハイパーバイザーが tap で TX 損失を確認することを意味します。
TUN/TAP で TX 損失に気付いた場合は、それを回避するために tap txqueuelen を増やします。これは、物理 NIC での受信損失を停止するために RX リングバッファーを増やすのと同様です。
ただし、これは、VM が受信時に低速でバーストしていることを前提としています。VM が常に十分な速度で実行されていない場合、またはまったく受信していない場合は、TX キューの長さを調整しても効果がありません。VM が実行または受信されていない理由を確認する必要があります。
4.2.1. 回避策
レイテンシーの増加やその他の欠点を犠牲にして小さなフリーズを軽減するには、TX キューを増やします。
txqueuelen を一時的に増やすには、次のコマンドを使用します。
/sbin/ip link set tap<uuid> txqueuelen <new queue length>
4.2.2. 診断手順
次のスクリプトを使用して、ハイパーバイザーから奪われた CPU 時間の影響を確認します。
[root@ibm-x3550m4-9 ~]# cat generate-tx-drops.sh
#!/bin/bash
trap 'cleanup' INT
cleanup() {
echo "Cleanup ..."
if [ "x$HPING_PID" != "x" ]; then
echo "Killing hping3 with PID $HPING_PID"
kill $HPING_PID
fi
if [ "x$DD_PID" != "x" ]; then
echo "Killing dd with PID $DD_PID"
kill $DD_PID
fi
exit 0
}
VM_IP=10.0.0.20
VM_TAP=tapc18eb09e-01
VM_INSTANCE_ID=instance-00000012
LAST_CPU=$( lscpu | awk '/^CPU\(s\):/ { print $NF - 1 }' )
# this is a 12 core system, we are sending everything to CPU 11,
# so the taskset mask is 800 so set dd affinity only for last CPU
TASKSET_MASK=800
# pinning vCPU to last pCPU
echo "virsh vcpupin $VM_INSTANCE_ID 0 $LAST_CPU"
virsh vcpupin $VM_INSTANCE_ID 0 $LAST_CPU
# make sure that: nova secgroup-add-rule default udp 1 65535 0.0.0.0/0
# make sure that: nova secgroup-add-rule default tcp 1 65535 0.0.0.0/0
# make sure that: nova secgroup-add-rule default icmp -1 -1 0.0.0.0/0
# --fast, --faster or --flood can also be used
echo "hping3 -u -p 5000 $VM_IP --faster > /dev/null "
hping3 -u -p 5000 $VM_IP --faster > /dev/null &
HPING_PID=$!
echo "hping is running, but dd not yet:"
for i in { 1 .. 3 }; do
date
echo "ip -s -s link ls dev $VM_TAP"
ip -s -s link ls dev $VM_TAP
sleep 5
done
echo "Starting dd and pinning it to the same pCPU as the instance"
echo "dd if=/dev/zero of=/dev/null"
dd if=/dev/zero of=/dev/null &
DD_PID=$!
echo "taskset -p $TASKSET_MASK $DD_PID"
taskset -p $TASKSET_MASK $DD_PID
for i in { 1 .. 3 }; do
date
echo "ip -s -s link ls dev $VM_TAP"
ip -s -s link ls dev $VM_TAP
sleep 5
done
cleanup
インスタンスにログインし、dd if=/dev/zero of=/dev/null を開始して、唯一の vCPU に追加の負荷をかけます。これはデモンストレーション用であることに注意してください。VM 内からのロードの有無にかかわらず、同じテストを繰り返すことができます。TX ドロップは、ハイパーバイザー上の別のプロセスがインスタンスの vCPU から時間を奪っている場合にのみ発生します。
次の例は、テスト前のインスタンスを示しています。
%Cpu(s): 22.3 us, 77.7 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st KiB Mem : 1884108 total, 1445636 free, 90536 used, 347936 buff/cache KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 1618720 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 30172 root 20 0 107936 620 528 R 99.9 0.0 0:05.89 dd
次のスクリプトを実行し、TX キューにドロップされたパッケージを確認します。これらは、dd プロセスがインスタンスの CPU から大量の処理時間を消費する場合にのみ発生します。
[root@ibm-x3550m4-9 ~]# ./generate-tx-drops.sh
virsh vcpupin instance-00000012 0 11
hping3 -u -p 5000 10.0.0.20 --faster > /dev/null
hping is running, but dd not yet:
Tue Nov 29 12:28:22 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500034259301 132047795 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5481296464 81741449 0 11155280 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:28:27 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500055729011 132445382 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5502766282 82139038 0 11155280 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:28:32 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500077122125 132841551 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5524159396 82535207 0 11155280 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:28:37 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500098181033 133231531 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5545218358 82925188 0 11155280 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:28:42 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500119152685 133619793 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5566184804 83313451 0 11155280 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Starting dd and pinning it to the same pCPU as the instance
dd if=/dev/zero of=/dev/null
taskset -p 800 8763
pid 8763's current affinity mask: fff
pid 8763's new affinity mask: 800
Tue Nov 29 12:28:47 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500140267091 134010698 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5587300452 83704477 0 11155280 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:28:52 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500159822749 134372711 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5606853168 84066563 0 11188074 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:28:57 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500179161241 134730729 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5626179144 84424451 0 11223096 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:29:02 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500198344463 135085948 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5645365410 84779752 0 11260740 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Tue Nov 29 12:29:07 EST 2016
ip -s -s link ls dev tapc18eb09e-01
69: tapc18eb09e-01: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master qbrc18eb09e-01 state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether fe:16:3e:a5:17:c0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5500217014275 135431570 0 0 0 0
RX errors: length crc frame fifo missed
0 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
5664031398 85125418 0 11302179 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat transns
0 0 0 0 0
Cleanup ...
Killing hping3 with PID 8722
Killing dd with PID 8763
[root@ibm-x3550m4-9 ~]#
--- 10.0.0.20 hping statistic ---
3919615 packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.0/0.0/0.0 ms
次の例は、テスト中のハイパーバイザーに対する dd の影響を示しています。st ラベルは、ハイパーバイザーから奪われた時間の割合を示します。
%Cpu(s): 7.0 us, 27.5 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 20.2 si, 45.4 st KiB Mem : 1884108 total, 1445484 free, 90676 used, 347948 buff/cache KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 1618568 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 30172 root 20 0 107936 620 528 R 54.3 0.0 1:00.50 dd
インスタンスでのテストの後半では、テストの実行時間が長すぎる場合にタイムアウトになる可能性を含め、ssh が遅くなる可能性があることに注意してください。
