流量一来，时间变慢，怪PHP-FPM进程数不够？
- 藏色散人转载
- 2021-12-09 16:17:264073浏览
感觉PHP-FPM进程数不够？
作为一个 phper，用的最多的架构就是 LNMP。每次一到流量来了，我们的服务就从原来的 几百毫秒到几秒的时间。这个时候我们各种猜测，mysql 有慢 sql，redis 有大 key，php-fpm 进程数不够等等情况。其中可以通过业务的一些日志来排查如上情况。我们这次主要证明的却是 php-fpm 进程数不够情况的实践。
重现现场
1.将我本地的的 PHP-FPM 进程数调整为 2
#vim /etc/php-fpm.d/www.conf pm = static pm.max_children = 2
2.使用 ab 来压测接口
$ ab -c 40 -n 3000 http://127.0.0.1/group/check_groups
Server Software: nginx/1.16.0
Server Hostname: miner_platform.cn
Server Port: 80
Document Path: /group/check_groups
Document Length: 44 bytes
Concurrency Level: 40
Time taken for tests: 29.384 seconds
Complete requests: 3000
Failed requests: 0
Write errors: 0
Total transferred: 699000 bytes
HTML transferred: 132000 bytes
Requests per second: 102.10 [#/sec] (mean)
Time per request: 391.788 [ms] (mean)
Time per request: 9.795 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate: 23.23 [Kbytes/sec] received
Connection Times (ms)
min mean[+/-sd] median max
Connect: 0 0 0.2 0 3
Processing: 306 344 80.6 318 3558
Waiting: 306 343 80.5 318 3555
Total: 307 344 80.6 318 3558
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 318
66% 322
75% 333
80% 369
90% 428
95% 461
98% 508
99% 553
100% 3558 (longest request)尝试解决问题
1. PHP-FPM STATUS
我们发现接口 318ms 到 3.558s 的都有，那我们如何知道 php-fpm 进程少不够导致这个问题呢？换一种说话有什么办法能让我们知道 php-fpm 内部是处理不过来吗？ 这个时候我们就需要打开 php-fpm 内置 status 了。
详细步骤参考：https://www.php.cn/php-weizijiaocheng-485633.html
$ curl http://127.0.0.1/status.php pool: www process manager: static start time: 29/Nov/2021:18:27:38 +0800 start since: 6493 accepted conn: 3136 listen queue: 38 max listen queue: 39 listen queue len: 128 idle processes: 0 active processes: 2 total processes: 2 max active processes: 2 max children reached: 0 slow requests: 0
具体详细的字段可以参见上面的链接，有详细说明，我们主要说下几个参数
listen queue：这个就是此时此刻我们的 php-fpm 作为服务端，处于 accept 队列 的数量。
max listen queue： 从 php-fpm 进程启动到现在处于等待连接的最大数量（说白了，就是我们上面说的 listen queue 的最大值持久化）
listen queue len ： 有过 socket 网络编程经验的同学都知道。int listen(int sockfd, int backlog); 是可以设置该参数，但是他和系统设置有关系。
2. netstat 查看链接状态
我们得到的结论是：当 php-fpm 进程处理不过来的时候，请求就会放在 accept 队列，知道了这个情况以后，我们甚至不需要通过 status。
第一行表示的监听 socket， Recv-Q 表示 accept queue 长度。
$netstat -antp | grep php-fpm tcp 38 0 127.0.0.1:9000 0.0.0.0:* LISTEN 97/php-fpm: master tcp 8 0 127.0.0.1:9000 127.0.0.1:55540 ESTABLISHED 964/php-fpm: pool w tcp 8 0 127.0.0.1:9000 127.0.0.1:55536 ESTABLISHED 965/php-fpm: pool w
综上我们知道了，当 PHP-FPM 进程数不够的时候，nginx 客户端请求的连接的 accept 队列 长度就会变大。这样就完了吗？不，我们还需要去分析为什么能得到这个现象。
原理分析
简述 PHP-FPM 工作过程
首先我们需要简单里说一说 php-fpm 的工作过程。我们就简单模型一下它的伪代码（这里只为了表述整个 socket 的过程）
// 1. 创建 socket
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 2. 绑定socket
socket_bind($socket, "0.0.0.0", 9000);
// 3. 监听 socket
socket_listen($socket, 5);
for($i=0;$i<2;$i++) {
$pid = pcntl_fork()
// 4. 创建2个进程
if ($pid == 0) {
// 5. 子进程接受socket
while($fd = socket_accept($socket)) {
echo "客户端${fd}连接" . PHP_EOL;
$tmp = socket_read($fd, 1024);
echo "client data:" . $tmp . PHP_EOL;
$data = "HTTP/1.1 200 ok\r\nContent-Length:2\r\n\r\nhi";
socket_write($fd, $data, strlen($data));
}
exit;
}
}
// 5. 监听子进程退出
// 其他 TODO1.master 进程创建了监听 socket，但是不处理业务正在
2.work 进程接受同步堵塞接受请求（堵塞在 accept），然后处理业务。
抓取 nginx->php-fpm socket
我们知道了 php-fpm 大概工作的过程，这个时候我们就需要通过一次请求大概知道 nginx 与 php-fpm 交互的过程。
$curl http://miner_platform.cn/group/check_groups
{"code":10006,"message":"sign\u65e0\u6548."}1.nginx 系统调用
需要关注的点都在这个里面注释了。抓取的是 nginx work 进程
$ strace -f -s 64400 -p 958
strace: Process 958 attached
epoll_wait(8, [{EPOLLIN, {u32=1226150064, u64=94773974503600}}], 512, -1) = 1
accept4(6, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(46616), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [112->16], SOCK_NONBLOCK) = 3
epoll_ctl(8, EPOLL_CTL_ADD, 3, {EPOLLIN|EPOLLRDHUP|EPOLLET, {u32=1226159737, u64=94773974513273}}) = 0
epoll_wait(8, [{EPOLLIN, {u32=1226159737, u64=94773974513273}}], 512, 60000) = 1
recvfrom(3, "GET /group/check_groups HTTP/1.1\r\nUser-Agent: curl/7.29.0\r\nHost: miner_platform.cn\r\nAccept: */*\r\n\r\n", 1024, 0, NULL, NULL) = 99
stat("/data/miner_platform/src/public/group/check_groups", 0x7ffcb593d1b0) = -1 ENOENT (No such file or directory)
stat("/data/miner_platform/src/public/group/check_groups", 0x7ffcb593d1b0) = -1 ENOENT (No such file or directory)
epoll_ctl(8, EPOLL_CTL_MOD, 3, {EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLRDHUP|EPOLLET, {u32=1226159737, u64=94773974513273}}) = 0
lstat("/data", {st_mode=S_IFDIR|0777, st_size=4096, ...}) = 0
lstat("/data/miner_platform", {st_mode=S_IFDIR|0777, st_size=4096, ...}) = 0
lstat("/data/miner_platform/src", {st_mode=S_IFDIR|0777, st_size=4096, ...}) = 0
lstat("/data/miner_platform/src/public", {st_mode=S_IFDIR|0777, st_size=4096, ...}) = 0
getsockname(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(80), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [112->16]) = 0
// 1. 创建 socket
socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP) = 11
ioctl(11, FIONBIO, [1]) = 0
epoll_ctl(8, EPOLL_CTL_ADD, 11, {EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLRDHUP|EPOLLET, {u32=1226163953, u64=94773974517489}}) = 0
// 2. 连接 127.0.0.1:9000
connect(11, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(9000), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, 16) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress)
epoll_wait(8, [{EPOLLOUT, {u32=1226159737, u64=94773974513273}}, {EPOLLOUT, {u32=1226163953, u64=94773974517489}}], 512, 60000) = 2
getsockopt(11, SOL_SOCKET, SO_ERROR, [0], [4]) = 0
// 3. 按照FASTCGI协议写入这次请求
writev(11, [{iov_base="\1\1\0\1\0\10\0\0\0\1\0\0\0\0\0\0\1\4\0\1\2!\7\0\17)SCRIPT_FILENAME/data/miner_platform/src/public/index.php\f\0QUERY_STRING\16\3REQUEST_METHODGET\f\0CONTENT_TYPE\16\0CONTENT_LENGTH\v\nSCRIPT_NAME/index.php\v\23REQUEST_URI/group/check_groups\f\nDOCUMENT_URI/index.php\r\37DOCUMENT_ROOT/data/miner_platform/src/public\17\10SERVER_PROTOCOLHTTP/1.1\16\4REQUEST_SCHEMEhttp\21\7GATEWAY_INTERFACECGI/1.1\17\fSERVER_SOFTWAREnginx/1.16.0\v\tREMOTE_ADDR127.0.0.1\v\5REMOTE_PORT46616\v\tSERVER_ADDR127.0.0.1\v\2SERVER_PORT80\v\21SERVER_NAMEminer_platform.cn\17\3REDIRECT_STATUS200\17\vHTTP_USER_AGENTcurl/7.29.0\t\21HTTP_HOSTminer_platform.cn\v\3HTTP_ACCEPT*/*\0\0\0\0\0\0\0\1\4\0\1\0\0\0\0\1\5\0\1\0\0\0\0", iov_len=592}], 1) = 592
epoll_wait(8, [{EPOLLIN|EPOLLOUT, {u32=1226163953, u64=94773974517489}}], 512, 60000) = 1
// 4. 接受 PHP-FPM响应结果
recvfrom(11, "\1\6\0\1\0\257\1\0X-Powered-By: PHP/7.2.16\r\nCache-Control: no-cache, private\r\nDate: Wed, 01 Dec 2021 12:24:52 GMT\r\nContent-Type: application/json\r\n\r\n{\"code\":10006,\"message\":\"sign\\u65e0\\u6548.\"}\0\1\3\0\1\0\10\0\0\0\0\0\0\0\"}\0", 4096, 0, NULL, NULL) = 200
epoll_wait(8, [{EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLRDHUP, {u32=1226163953, u64=94773974517489}}], 512, 60000) = 1
readv(11, [{iov_base="", iov_len=3896}], 1) = 0
// 5. 关闭这次socket连接
close(11) = 0
// 6. 响应给浏览器
writev(3, [{iov_base="HTTP/1.1 200 OK\r\nServer: nginx/1.16.0\r\nContent-Type: application/json\r\nTransfer-Encoding: chunked\r\nConnection: keep-alive\r\nX-Powered-By: PHP/7.2.16\r\nCache-Control: no-cache, private\r\nDate: Wed, 01 Dec 2021 12:24:52 GMT\r\n\r\n", iov_len=222}, {iov_base="2c\r\n", iov_len=4}, {iov_base="{\"code\":10006,\"message\":\"sign\\u65e0\\u6548.\"}", iov_len=44}, {iov_base="\r\n", iov_len=2}, {iov_base="0\r\n\r\n", iov_len=5}], 5) = 277
write(5, "127.0.0.1 - - [01/Dec/2021:20:24:52 +0800] \"GET /group/check_groups HTTP/1.1\" 200 55 \"-\" \"curl/7.29.0\" \"-\" 1.029 127.0.0.1:9000 200 1.030\n", 138) = 138
setsockopt(3, SOL_TCP, TCP_NODELAY, [1], 4) = 0
epoll_wait(8, [{EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLRDHUP, {u32=1226159737, u64=94773974513273}}], 512, 65000) = 1
recvfrom(3, "", 1024, 0, NULL, NULL) = 0
close(3) = 0
epoll_wait(8,2.php-fpm 系统调用
抓取了 php-fpm work 进程
// 1. accept 接收到了 nginx(127.0.0.1:45512 ) 客户端发送的数据
965 accept(9, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(45512), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [112->16]) = 4
中间省略了许多
// 2. 响应给客户端
965 write(4, "\1\6\0\1\0\257\1\0X-Powered-By: PHP/7.2.16\r\nCache-Control: no-cache, private\r\nDate: Wed, 01 Dec 2021 12:37:18 GMT\r\nContent-Type: application/json\r\n\r\n{\"code\":10006,\"message\":\"sign\\u65e0\\u6548.\"}\0\1\3\0\1\0\10\0\0\0\0\0\0\0p\0\0", 200) = 200
// 3. 不给给这个socket 写数据了
965 shutdown(4, SHUT_WR) = 0
// 4. 接受nginx(127.0.0.1:45512 )客户端数据
965 recvfrom(4, "\1\5\0\1\0\0\0\0", 8, 0, NULL, NULL) = 8
// 5. 接受nginx(127.0.0.1:45512 )客户端数据
965 recvfrom(4, "", 8, 0, NULL, NULL) = 0
// 6. 关闭这个连接
965 close(4) = 0
965 lstat("/data/miner_platform/src/vendor/composer/../../app/Http/Middleware/BusinessHeaderCheck.php", {st_mode=S_IFREG|0777, st_size=989, ...}) = 0
965 stat("/data/miner_platform/src/app/Http/Middleware/BusinessHeaderCheck.php", {st_mode=S_IFREG|0777, st_size=989, ...}) = 0
965 chdir("/") = 0
965 times({tms_utime=3583, tms_stime=1977, tms_cutime=0, tms_cstime=0}) = 4315309933
965 setitimer(ITIMER_PROF, {it_interval={tv_sec=0, tv_usec=0}, it_value={tv_sec=0, tv_usec=0}}, NULL) = 0
965 fcntl(3, F_SETLK, {l_type=F_UNLCK, l_whence=SEEK_SET, l_start=0, l_len=0}) = 0
965 setitimer(ITIMER_PROF, {it_interval={tv_sec=0, tv_usec=0}, it_value={tv_sec=0, tv_usec=0}}, NULL) = 0
965 accept(9,TCP 三次握手
上面我们已经清楚了一次请求，请求并发高的时候流程也是如此，这个时候我们就引出了下面这个图与我们上面描述的过程是一样的，只是细化了三次握手的过程。这个时候我们引出了 sync queue 和 accept queue。
我们调用 listen (上面是 php-fpm master 进程执行的)，于此同时内核创建了两个队列 sync queue 和 accept queue
三次握手第二步当 Server (指的是 php-fpm master 进程) 发送了 SYN+ACK 报文后，此时会将这个信息放入到 sync queue
当三次握手完成时，未被应用 (指的是 php-fpm work 进程) 调用 accept 取走的连接队列。此时的 socket 处于 ESTABLISHED 状态。每次应用调用 accept() 函数会移除队列头的连接。如果队列为空，accept () 通常会阻塞。全连接队列也被称为 accept queue。
结论
经过上面的分析，我们知道了什么是 sync queue 和 accept queue。应用程序 与 accept queue 与 内核 就是一个生产消费模型。内核为生产者，accept queue 存储队列信息，应用程序为消费者。使用过队列的同学都知道，当并发高的时候，队列里的数据就多，或者生产者消费的慢就会导致后面的连接处理的越来越慢，因此通常的做法就是增加消费者，提高消费速度这两个方案。这也与我们上面的现象不谋而合。
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