如何排查hpet导致的CPU高负载——《OceanBase诊断系列》之十

1. 前言

我在OceanBase问答社区协助用户排查了一个CPU占用率过高的问题，帖子原文是：

《刚刚新安装的OceanBase集群，没有任何数据，CPU占用非常高，这正常吗？》。从这个场景出发，来分享相关的诊断经验，希望能为其他用户提供一些参考和启示。

2. 问题现象

用户的集群创建完成，创建了一个租户，还未曾导入数据，就出现cpu居高不下的情况，如图是其中一个节点的

3. 适用版本

OBServer 2.x版本, OBServer 3.x版本, OBServer 4.x版本

4. 排查过程

用obdiag收集了一下cpu高场景的信息obdiag gather scene run --scene=observer.cpu_high，从其中的top.txt信息中看到内核态使用CPU过高。

补充知识：在 Linux 的 CPU 状态信息中发现，有“%us、%sy、%ni、%id、%wa、%hi、%si、%st”等状态。
● us：用户空间占用CPU百分比（Host.cpu.user）
● sy：内核空间占用CPU百分比（Host.cpu.system）
● ni：用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
● id：空闲CPU百分比（Host.cpu.idle）
● wa：等待输入输出的CPU时间百分比
● hi：硬件中断
● si：软件中断
● st：实时

2. 使用 sudo perf top -p 命令采集到的数据如下图所示：

发现排在第一位置的是read_hpet, 占用了71.13%，而这个read_hpet是和时钟源相关的，有理由怀疑是时钟源导致的节点CPU高。

3. 【扩展排查】通过perf图去看调用关系

可以手动抓取 perf 调用图分析热点函数，步骤如下：

# 生成 perf 调用图
sudo perf record -o perf.data -e cycles -c 100000000 -p $(pidof -s observer) -g -- sleep 20
sudo perf script -i perf.data -F ip,sym -f > data.viz

当然也可以直接用obdiag gather perf命令来执行一键收集，此处省略了perf数据生成图片的操作，感兴趣的可以去查perf官网的资料。

其中热点函数跟 perf top 的结果一致。

查询相关资料，发现在Linux操作系统上tsc是首选时钟源——因为它的开销低很多，而hpet作为后备时钟源。一个千万次事件计数的基准测试显示，TSC花费约0.6秒，而HPET花费略微超过12秒，ACPI电源管理计时器花费约24秒。

4. 确认机器时钟源

cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource
hpet

问题集群的时钟源为hpet，OceanBase官网文档中推荐时钟源为tsc，当 OBServer 服务器使用 hpet 作为时钟源类型时，获取系统时间的开销会比较大，进而可能导致内核态 CPU 使用率高。

5. 解决办法

方法一：临时切换时钟源

# 第一步，查看当前系统可用的时钟源（输出包含 tsc 方可执行第二步）
cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource# 第二步，临时切换时钟源（重启后失效）
sudo bash -c 'echo tsc > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource'

方法二：永久切换时钟源

如果可用时钟源列表中没有 tsc，也能生效，只要 CPU 支持稳定tsc 特性即可（可通过执行命令 cat /proc/cpuinfo | grep constant_tsc 验证是否支持）。

第一步，执行sudo vi /etc/default/grub。

在原配置行 GRUB_CMDLINE_LINUX 后面的参数值中追加参数设置 clocksource=tsc tsc=reliable clocksource_failover=hpet （表示启用 tsc 作为时钟源，如果 tsc 不可用则用 hpet 兜底）

# 将如上参数配置项修改为如下形式
# 如果之前已经有 clocksource 等参数的，就直接替换
GRUB_CMDLINE_LINUX="原参数设置 clocksource=tsc tsc=reliable clocksource_failover=hpet"

第二步，生成 grub.cfg 文件

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

然后重启系统，以便设置生效。

可通过如下命令行验证当前的时钟源是否修改成功：

# 查看 当前系统的时钟源
cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource

参考文档：https://repost.aws/zh-Hans/knowledge-center/manage-ec2-linux-clock-source

6. 后续Action

obdiag已收纳该场景的需求，巡检项会在即将发布的obdiag 2.1.0 中带上。CPU场景的经验也会沉淀到obdiag的代码中，敬请期待。

7. 附录

obdiag 下载地址： OceanBase分布式数据库下载中心
obdiag 官方文档： OceanBase 敏捷诊断工具(obdiag)文档
obdiag github地址： GitHub - oceanbase/obdiag: obdiag (OceanBase Diagnostic Tool) is designed to help OceanBase users quickly gather necessary information and analyze the root cause of the problem.
obdiag SIG 营地： oceanbase-diagnostic-tool · OceanBase 技术交流

第一篇	如何修炼成“神医”——《OceanBase诊断系列》之一
第二篇	走进SQL审计视图——《OceanBase诊断系列》之二
第三篇	快速收集诊断信息，敏捷诊断工具obdiag应用实践——《OceanBase诊断系列》之三
第四篇	如何快速分析OB集群日志，敏捷诊断工具obdiag分析能力实践——《OceanBase诊断系列》之四
第五篇	防患未然，OceanBase巡检工具应用实践——《OceanBase诊断系列》之五
第六篇	obdiag帮你读懂全链路诊断日志——《OceanBase诊断系列》之六
第七篇	如何排查合并问题——《OceanBase诊断系列》之七
第八篇	轻松掌握锁冲突问题的排查方法——《OceanBase诊断系列》之八
第九篇	obdiag如何实现一键采集20+故障场景的诊断信息——《OceanBase诊断系列》之九