问题背景

项目中将Kafka接口进行RESTful封装,在使用RESTful接口进行性能测试时,发现Topic数增多后,开启SSL与非SSL进行测试,发现开启SSL后性能下降得厉害。例如600个Topic总数每个Topic3分区3副本的场景下,使用1200个线程只发送10个Topic,开启SSL的TPS只有3100,但是不开启SSL性能达到11000。

其中测试客户端会启动多个线程,每个线程采用同步发送的方式调用RESTful API发送,即每次发送成功一条后才发送下一条。 客户端会根据发送线程在Topic数之间进行均分,例如1200个线程发送10个Topic,则每个Topic同时有120个线程进行发送。

定位与分析过程

1.SSL性能下降

1.定位分析

开启SSL是会导致性能下降的, 主要来自于CPU的耗时与JVM的具体实现,参见Kafka官网的解释:

从我们之前测试的结果来看,高可靠场景SSL性能下降并没有太厉害(从2.3W TPS下降到2.1W TPS)。应该是触发了某些其他问题。通过JStack查看启动SSL下的堆栈,发现存在一些发送线程被Block住:

这个堆栈里面做的事情,是来自于java.security.SecureRandom要产生随机数,采用”SHA1PRNG”算法。在sun/oracle的jdk里,这个随机算法的的实现在底层依赖到操作系统提供的随机数据,默认用的是/dev/random,在读取时,/dev/random设备会返回小于熵池噪声总数的随机字节。/dev/random可生成高随机性的公钥或一次性密码本。若熵池空了,对/dev/random的读操作将会被阻塞,直到收集到了足够的环境噪声为止。这个问题在网上也查到,主要是JDK提供的SecureRandom函数存在1个全局的锁,在熵源不足且SSL线程多的时候很容易碰到这个问题,具体见:

https://github.com/netty/netty/issues/3639

http://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=6521844

2.解决措施

措施一:更新JDK

目前这个问题是在OpenJDK 1.8中解决了,可以通过升级JDK到使用OpenJDK,但是这个方案不太好替换,并且OpenJDK和原来有什么不兼容还不清楚。

措施二:采用非阻塞的熵源: /dev/urandom

通过设置-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom宏,随机数时选择/dev/urandom,它会重复地使用熵池中的数据以产生伪随机数据避免阻塞,不过随机安全性会降低。

2.Topic多情况下性能下降

1.定位分析

发现在Topic600个情况下,非SSL与SSL的时延其实差距并没有原先发现的问题那么大,以下是我们用SDK接口测试的时延数据:

600个 Topic总量下,400个线程同时发送10个Topic,非SSL与SSL时延对比:

可以看出时延差距在20%之内,主要的时延增加来自于Topic增多导致的。

为什么Topic增多会导致时延增多?针对这个问题通过在程序进行打点测试,以下是在不同的Topic数量情况下,针对10个Topic,总发送5000条消息的场景下,非SSL时延对比:

其中总时延 = 消息的待发送队列等待时延 + 服务端处理平均时延 + 网络发送与响应时延。

从上面的表格可以看出基本上每个处理环节上都增加了时延4~5倍。为什么会出现这种情况?分析如下可能点:

1、磁盘的写速度变慢

2、Server由于Topic多需要过滤信息变慢

3、复制处理在多Topic下变慢。即使无数据,多Topic下复制线程也会一直发送空请求

4、Topic多资源占用大

通过逐一分析、排除与测试,主要原因还是在第三点:服务端在复制处理在Topic数量多的情况下变慢导致的。

例如10个Topic的时候,如果用10个复制线程(目前性能测试就是配置10)用于副本复制,则每个复制线程会分配到1个Topic;而当Topic有600个的时候,如果还是10个复制线程用于副本复制,则每个复制线程会分配到60个Topic。 如果此时只发送前10个Topic的时候,很有可能只有1个复制线程在工作,其他的复制线程由于分配到的Topic没有数据,基本处于空闲状态。

2.解决措施

既然复制线程变慢,我们可以通过继续增加复制线程的方式提高性能,在600个Topic场景只发送10个Topic场景下,我们把复制线程提升到60个,这样10个Topic能尽可能分配到不同的复制线程中,提高了复制的速度。以下是实际测试结果:

可以看到增加到60个fetch线程后,时延变为100ms左右。同时原来的环境下,通过增加复制线程(修改配置num.replica.fetchers=60),在原环境下1200个发送线程即使启动SSL,性能也能达到11000+。

性能提升措施总结

RESTful API是同步接口,但是内部使用的SDK接口是异步发送。根据高可靠场景下异步发送的能力能达到2W+ TPS来看,主要还是同步接口的并发压力上不去导致的,可以通过以下措施来改进:

1、增加请求等待时间linger.ms

通过在客户端增加参数linger.ms,使得每个请求回等待指定的时间后再发送,使得每个请求可以发送更多的数据,即增加合包率。

2、增加同步发送对同1个Topic的并发数量

3、减少Topic的分区数

因为目前RESTful API并没有用尽服务端的能力(1个分区的能力瓶颈还没达到),默认的3个分区是浪费资源,并且会导致合包率降低,如果采用1个分区,则同样的压力下,合包率能提升3倍,这样性能也能提升。这个措施还可以支持更多的Topic数。

4、增加复制线程

5、考虑提供异步发送SDK接口

谁是性能杀手?Kafka多Topic下启用SSL时延增大问题分析的更多相关文章

  1. Kafka中Topic级别配置

    一.Kafka中topic级别配置 1.Topic级别配置 配置topic级别参数时,相同(参数)属性topic级别会覆盖全局的,否则默认为全局配置属性值. 创建topic参数可以设置一个或多个--c ...

  2. Kafka的Topic、Partition和Message

    Kafka的Topic和Partition Topic Topic是Kafka数据写入操作的基本单元,可以指定副本 一个Topic包含一个或多个Partition,建Topic的时候可以手动指定Par ...

  3. 伪共享(false sharing),并发编程无声的性能杀手

    在并发编程过程中,我们大部分的焦点都放在如何控制共享变量的访问控制上(代码层面),但是很少人会关注系统硬件及 JVM 底层相关的影响因素.前段时间学习了一个牛X的高性能异步处理框架 Disruptor ...

  4. (一)kafka修改topic分区的位置

    (一)kafka修改topic分区的位置 环境:kafka_2.10-0.8.2.1 + JDK1.7.0_80 1. 查看分区topic的分区分布 $ le-kafka-topics.sh --de ...

  5. kafka删除topic的方法及我在kafka上边的一些经验

    我在本地做kafka的producer调试,每隔一段时间后,所使用的topic管道就会堆积数据,而且我这边使用的是  kafka   bin 下的consumer命令单独消费的,每次都是  --fro ...

  6. [Spark][kafka]kafka 的topic 创建和删除试验

    kafka 的topic 创建和删除试验 zookeeper和kafka 的安装,参考: http://www.cnblogs.com/caoguo/p/5958608.html 参考上述URL后,在 ...

  7. 052 kafka对topic的增删改查操作

    一:create 1.开始使用命令 2.创建 bin/kafka-topics.sh --create --topic beifeng --zookeeper linux-hadoop01.ibeif ...

  8. kafka 删除topic清空数据

    原 kafka 删除topic清空数据 2018年11月20日 18:17:50 Ming! 阅读数:1391   版权声明:版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载. https://bl ...

  9. 【云和恩墨】性能优化:Linux环境下合理配置大内存页(HugePage)

    原创 2016-09-12 熊军 [云和恩墨]性能优化:Linux环境下合理配置大内存页(HugePage)   熊军(老熊) 云和恩墨西区总经理 Oracle ACED,ACOUG核心会员 PC S ...

随机推荐

  1. 【2018 CCPC网络赛】1001 - 优先队列&贪心

    题目地址:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=6438 获得最大的利润,将元素依次入栈,期中只要碰到比队顶元素大的,就吧队顶元素卖出去,答案加上他们期中 ...

  2. mysql 数据库 show命令

    MySQL中有很多的基本命令,show命令也是其中之一,在很多使用者中对show命令的使用还容易产生混淆,本文汇集了show命令的众多用法. 1. show tables或show tables fr ...

  3. INFORMATION_SCHEMA 表

    INFORMATION_SCHEMA 表 INFORMATION_SCHEMA 简介 INFORMATION_SCHEMA.CHARACTER_SETS INFORMATION_SCHEMA.COLL ...

  4. python基础(一)—— 核心数据类型

    Hello World程序 [root@mysql ~]# python3 Python 3.6.5 (default, Jul  8 2018, 11:41:23) [GCC 4.4.7 20120 ...

  5. MariaDB数据库(二)

    1. MariaDB数据类型 MariaDB数据类型可以分为数字,日期和时间以及字符串值. 使用数据类型的原则:够用就行,尽量使用范围小的,而不用大的. 1.1  常用的数据类型 整数:int,bit ...

  6. 宝塔apache配置

    apache配置 <VirtualHost *:80> ServerAdmin webmaster@example.com DocumentRoot "/www/wwwroot/ ...

  7. 上海苹果维修点分享苹果电脑MACBOOK故障维修常见案例

    苹果的电子设备无论是外观和性能都是无与伦比的美丽,很多开发者都开始选用苹果电脑macbook.近年来苹果售后维修点来维修苹果电脑的用户也越来越多,我们上海苹果维修点就整理分享了一些苹果电脑MACBOO ...

  8. Python 2 和 Python 3 主要区别有哪些(1)

    Guido(Python之父,仁慈的独裁者)在设计 Python3 的过程中,受一篇文章 “Python warts” 的影响,决定不向后兼容,否则无法修复大多数缺陷.---摘录自<流畅的Pyt ...

  9. STM32开发环境--使用MDK建立一个工程

    STM32开发环境--使用MDK建立一个工程 该工程模版是基于库函数基础制作而成,其中有借鉴相关资料.虽然工程模版一旦建立,以后任何项目只需套用即可,但考虑到长时间不使用,在将来某天可能会突然用到,再 ...

  10. Uva 11212 编辑书稿(迭代加深搜索)

    题意: 给定N个数的序列, 希望将它排列成1~N, 可以用剪切.粘贴来完成任务, 每次可以剪切一段连续的自然段, 粘贴时按照顺序粘贴. #include <bits/stdc++.h> # ...