Adequação do servidor Proxy/Cache Squid a redes de extrema carga. Lucas Brasilino Procuradoria Geral da República MPF

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1 Adequação do servidor Proxy/Cache Squid a redes de extrema carga. Lucas Brasilino Procuradoria Geral da República MPF

2 Agenda O Squid; Tipos de otimizações; Dissecando a lula; Uso de descritores de arquivos; Loop principal; Modalidades de I/O para cache em disco;

3 Agenda Substituição de objetos em cache; Uso de memória.

4 O Squid É um servidor proxy/cache para HTTP/1.0; Com extensões para HTTP/1.1: Headers: Keep alive Host Cache Control Método CONNECT etc

5 O Squid Projetado para ser um único processo Porém algumas funcionalidades são realizadas por processos externos. Exemplos: dnsserver ulinkd redirectors Externals ACL, etc. Pode utilizar threads

6 Tipos de otimizações Opções (tags) no arquivo de configuração squid.conf Opções definidas na configuração dos fontes para compilação (./configure) Otimização do kernel do Linux (sysctl)

7 Dissecando a lula mempools replacement policy HTTP client side Storage Manager server side HTTP FTP GOPHER storeclient replacement policy Store API comm_loop

8 Uso de descritores de arquivos É um número inteiro com o qual é possível acessar 'streams' de I/O. Arquivos, sockets (I/O em rede), pipes e FIFOs (named pipes) são alguns tipos de 'stream'. fdes = open( arq.txt,o_rdonly,0600); len = read(fdes, buffer, 1024);

9 Uso de descritores de arquivos sd = socket (...); connect (sd,...); write(sd, GET sd = socket(...); bind(sd,...); listen(sd, 30); cl_sd = accept(sd,...); read(cl_sd, request,...); Socket TCP/IP

10 Uso de descritores de arquivos Normalmente cada processo pode alocar no máximo 1024 descritores # ulimit n Este valor tende a ser insuficiente em redes de extrema carga # squidclient mgr:info grep file desc Maximum number of file descriptors: 8192 Largest file desc currently in use: 1430 Number of file desc currently in use: 1377 Available number of file descriptors: 6815 Reserved number of file descriptors: 100

11 Parametrização: número de descritores disponíveis para o Squid Aumente o número de descritores Configure os fontes: #./configure with maxfd=8192 Configure o ambiente (shell) que o squid será executado: # ulimit HSn 8192 && squid DY

12 Parametrização: número global de descritores disponíveis Verifique o número de descritores disponíveis no sistema operacional: # sysctl fs.file max fs.file max = # sysctl fs.file nr fs.file nr =

13 Parametrização: número global de descritores disponíveis Caso necessário aumente (e muito) o número disponível de descritores: # sysctl w fs.file max= Obs: Este último comando equivale a: # echo > /proc/sys/fs/file max Não se esqueça de adicioná lo ao arquivo /etc/sysctl.conf

14 Parametrização: pilha TCP/IP Aumente o número de portas locais disponíveis: # sysctl net.ipv4.ip_local_port_range net.ipv4.ip_local_port_range = # sysctl w net.ipv4.ip_local_port_range=" " net.ipv4.ip_local_port_range = Aumente o backlog # sysctl net.ipv4.tcp_max_syn_backlog net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 1024 # sysctl w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=2048 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 2048

15 Loop principal: comm_loop Todos descritores possíveis são setados como assíncronos (non blocking) É um loop chamando select(), ou similares: São passados todos os descritores, exceto os referentes a arquivos em disco; O kernel define quais descritores estão prontos para serem lidos ou escritos; Retorna tais descritores pro Squid;

16 Loop principal: comm_loop continuando... Squid chama funções de leitura e escrita previamente registradas; Antes de novo loop, todas funções 'agendadas' são executadas, através da event API.

17 Loop principal: comm_loop select() é conhecidamente lento ao examinar um grande número de descritores. Uma alternativa plausível é utilizar poll() Caso o kernel seja 2.6, utilize epoll.

18 Loop principal: comm_loop Performance do epoll

19 Parametrização: comm_loop A chamada de sistema o loop irá utilizar é definida na configuração dos fontes: #./configure enable epoll

20 Modalidades de I/O para cache em disco Implementado através da API storeclient Tipos: UFS: Unix File System Modalidade padrão Utiliza as tradicionais chamadas de sistema open(), close(), read(), write(), etc Tais chamadas são síncronas (blocking) Baixa performance: req/seg

21 Modalidades de I/O para cache em disco continuando... AUFS: Asynchronous Unix File System Similar ao UFS; Utiliza threads para 'paralelizar' o acesso a disco; Ideal em servidores SMP A nova biblioteca threads do Linux, NPTL, melhorou muito a performance nesta modalidade; Boa performance: req/seg;

22 Modalidades de I/O para cache em disco continuando... Diskd: É um daemon externo ao Squid, apenas para 'enfileirar' e executar as chamadas de acesso a disco; Squid repassa via message queues as operações a serem realizadas; E através de shared memory são efetuadas a trocas de dados. Boa performance: ~160 req/seg

23 Modalidades de I/O para cache em disco continuando... COSS: Cyclic Object Storage System É o primeiro esforço em se criar um sistema de arquivos dedicados ao Squid; Segundo estudos iniciais, é a modalidade de melhor performance ao cachear pequenos objetos; Armazena todos os objetos em um único arquivo; Recentemente desenvolvido portanto não tão estável.

24 Parametrização: modalidades de I/O Recomendação: AUFS Configure os fontes: #./configure enable storeio='ufs,aufs' Configure o squid.conf: cache_dir aufs /var/cache

25 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy É o algorítmo que elege quais objetos deverão ser removidos do cache para que outros sejam armazenados; Tem relação direta com a performance total do servidor;

26 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy Quanto mais objetos requisitados estiverem no cache: menor será tempo de recebimento de uma página Web; menor será a utilização da largura de banda; menor será a carga sobre o servidor Web de origem;

27 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy Razão de acertos: Hit rate É a razão entre a quantidade de objetos servidos pelo cache pelo total de objetos requisitados; Byte hit rate É a razão da quantidade de bytes servidos pelo cache pelo total de bytes requisitados;

28 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy Algorítmos: LRU: Least Recently Used É a política padrão; Os objetos mais antigos são eleitos para exclusão; É implementado através de uma lista encadeada onde os objetos mais recentes encabeçam a lista; É ineficiente pois não leva em consideração o tamanho do objeto nem tampouco a frequência ele foi requisitado.

29 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy Algorítmos: Heap Estrutura em árvore onde os objetos (nós) de maior chave é sempre 'pai' de um de menor chave; Os objetos no fim da árvore são eleitos para exclusão;

30 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy Heap: LFU DA: Least Frequently Used with Dynamic Aging A chave do objeto é calculada levando em conta a frequência de requisição e um fator de idade; Consegue alto byte hit rate

31 Políticas de substituição de objetos em cache: replacement policy Heap: GDSF: Greedy Dual Size Frequency Similar ao LFU DA, porém levando se em conta um fator proporcional ao tamanho do objeto; Os objetos menos requisitados e de maior tamanho são eleitos para exclusão; Consegue alto hit rate.

32 Parametrização: replacement policy Habilitando o heap: Configure os fontes: #./configure enable removal policies='heap' Configure o squid.conf: cache_replacement_policy heap LFUDA ou cache_replacement_policy heap GDSF

33 Uso de memória Tem impacto decisivo na performance O Squid aloca memória para armazenar: in transit objects; hot objects; metadados (incluindo tabela hash) do cache; buffers de I/O de disco e rede; cache de resoluções DNS, etc.

34 Uso de memória O Squid aloca o somatório de: 10Mb de RAM a cada 1Gb em cache_dir; Valor configurado em cache_mem; Aproximadamente de 10 a 20Mb adicionais; Devemos evitar a todo custo que o sistema operacional utilize o swap: # free m

35 Parametrização: uso de memória É realizada configurando a opção cache_mem no arquivo squid.conf; Recomenda se alocar a metade da memória RAM total do servidor para o Squid: RAM Total Mb cachedir Mb cachemem= ,4

36 Obrigado!!! Lucas Brasilino

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