記一次 K3s MySQL 啓動 OOM 排查

之前用Docker Compose作開發環境，MySQL也在Docker裏運行，一切使用正常。後來開發環境遷移到K3s（輕量級的K8s），可是MySQL一啓動就被OOM Killer幹掉，因此一直沒遷移MySQL。

重現

使用Kubectl直接運行一個MySQL便可重現：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: root
        resources:
          limits:
            memory: 4G
            cpu: 500m

dmesg 能夠看mysqld分配超過了3.7G內存而後被殺掉：

[  839.399262] Tasks state (memory values in pages):
[  839.399263] [  pid  ]   uid  tgid total_vm      rss pgtables_bytes swapents oom_score_adj name
...
[  839.399278] [  34888]     0 34888  4208240   974177  7962624        0          -998 mysqld
[  839.399280] oom-kill:constraint=CONSTRAINT_MEMCG,nodemask=(null),cpuset=...,mems_allowed=0,oom_memcg=/kubepods/pod..,task_memcg=/kubepods/pod../56..,task=mysqld,pid=34888,uid=0
[  839.399294] Memory cgroup out of memory: Killed process 34888 (mysqld) total-vm:16832960kB, anon-rss:3895388kB, file-rss:1320kB, shmem-rss:0kB
[  839.496988] oom_reaper: reaped process 34888 (mysqld), now anon-rss:0kB, file-rss:0kB, shmem-rss:0kB

排查

優化MySQL配置

第一反應是MySQL配置有問題，因而修改配置減小各類buffer的大小:

[mysqld]
innodb_buffer_pool_size = 32M
innodb_buffer_pool_instances=1
innodb_log_file_size = 64M
innodb_log_buffer_size = 8M
key_buffer_size = 16k
myisam_sort_buffer_size = 16k
max_connections = 50
open_files_limit = 4096
max_allowed_packet = 1M
table_open_cache = 16
sort_buffer_size = 512k
net_buffer_length = 8K
read_buffer_size = 256K
read_rnd_buffer_size = 256K
thread_cache_size = 64
query_cache_size = 0
tmp_table_size = 12M
thread_stack=256K

然而問題依舊，改了很多配置都沒有效果，看來須要跟蹤或調試。

用bpftrace定位內存分配

這裏沒有使用strace主要是由於啓動就被殺掉，須要修改鏡像啓動命令而後在容器內安裝和執行strace ，而bpftrace能夠系統全局跟蹤，在容器外就能夠完成跟蹤，更加方便。

內存分配主要經過skb和mmap系統調用，用bpftrace跟蹤這兩個系統調用：

#!/usr/bin/bpftrace

tracepoint:syscalls:sys_enter_mmap / comm == "mysqld" /
{
    printf("%d %s addr=%ld len=%ld flags=%ld\n", pid, probe, args->addr, args->len, args->flags);
    /* printf("%s\n", ustack(perf, 10)); */
}

tracepoint:syscalls:sys_enter_brk / comm == "mysqld" /
{
    printf("%d %s brk %d\n", pid, probe, args->brk);
}

sudo ./mysql-oom.bt
Attaching 2 probes...
57950 tracepoint:syscalls:sys_enter_brk brk 0
57950 tracepoint:syscalls:sys_enter_mmap addr=0 len=8740 flags=2
...
...
57950 tracepoint:syscalls:sys_enter_brk brk 1699086336
57950 tracepoint:syscalls:sys_enter_mmap addr=0 len=17179869184 flags=34

能夠看到最後用 mmap 一次分配了 16G 內存，而後就被殺了。

嘗試獲取調用堆棧（ustack），可是都拿不到有用的信息，可能mysql沒有編譯時沒有開啓frame pointer：

97694 tracepoint:syscalls:sys_enter_mmap addr=0 len=12288 flags=34

    7f84c662730a 0x7f84c662730a ([unknown])

97694 tracepoint:syscalls:sys_enter_mmap addr=0 len=17179869184 flags=34

    7f84c4c4064a 0x7f84c4c4064a ([unknown])

拿不到堆棧，再嘗試跟蹤全部系統系統調用：

#!/usr/bin/bpftrace

tracepoint:syscalls:sys_enter_* /  comm == "mysqld" /
{
   printf("%d %s\n", pid, probe);
}
...

輸出：

Attaching 331 probes...
...
115490 tracepoint:syscalls:sys_enter_close
115490 tracepoint:syscalls:sys_enter_brk
115490 tracepoint:syscalls:sys_enter_newstat
115490 tracepoint:syscalls:sys_enter_getrlimit
115490 tracepoint:syscalls:sys_enter_mmap addr=0 len=17179869184 flags=34

能夠看到在最後一次 mmap 前調用了 getrlimit ， 猜想是mysql會根據系統資源限制來分配內存。

MySQL源碼分析

MySQL源碼中直接調用 getrlimit的地方很少，排除了ndb、innodb_memcached、libevent以後，只有一處直接調用：

static uint set_max_open_files(uint max_file_limit)
{
  struct rlimit rlimit;
  uint old_cur;
  DBUG_ENTER("set_max_open_files");
  DBUG_PRINT("enter",("files: %u", max_file_limit));

  if (!getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&rlimit))
  {
    old_cur= (uint) rlimit.rlim_cur;
    DBUG_PRINT("info", ("rlim_cur: %u  rlim_max: %u",
                        (uint) rlimit.rlim_cur,
                        (uint) rlimit.rlim_max));
    if (rlimit.rlim_cur == (rlim_t) RLIM_INFINITY)
      rlimit.rlim_cur = max_file_limit;
    if (rlimit.rlim_cur >= max_file_limit)
      DBUG_RETURN(rlimit.rlim_cur);                /* purecov: inspected */
    rlimit.rlim_cur= rlimit.rlim_max= max_file_limit;
    if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rlimit))
      max_file_limit= old_cur;                        /* Use original value */
    else
    {
      rlimit.rlim_cur= 0;                        /* Safety if next call fails */
      (void) getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&rlimit);
      DBUG_PRINT("info", ("rlim_cur: %u", (uint) rlimit.rlim_cur));
      if (rlimit.rlim_cur)                        /* If call didn't fail */
        max_file_limit= (uint) rlimit.rlim_cur;
    }
  }
  DBUG_PRINT("exit",("max_file_limit: %u", max_file_limit));
  DBUG_RETURN(max_file_limit);

其中邏輯是：若是系統的文件打開限制是 RLIM_INFINITY 或者比要設置的 max_file_limit 大，都返回系統的限制。

這個函數也只被直接調用一次：

uint my_set_max_open_files(uint files)
{
  struct st_my_file_info *tmp;
  DBUG_ENTER("my_set_max_open_files");
  DBUG_PRINT("enter",("files: %u  my_file_limit: %u", files, my_file_limit));

  files+= MY_FILE_MIN;
  files= set_max_open_files(MY_MIN(files, OS_FILE_LIMIT)); // 獲取最大打開文件數
  if (files <= MY_NFILE)
    DBUG_RETURN(files);

  // 分配內存
  if (!(tmp= (struct st_my_file_info*) my_malloc(key_memory_my_file_info,
                                                 sizeof(*tmp) * files,
                                                 MYF(MY_WME))))
    DBUG_RETURN(MY_NFILE);

  // 初始化
  /* Copy any initialized files */
  memcpy((char*) tmp, (char*) my_file_info,
         sizeof(*tmp) * MY_MIN(my_file_limit, files));
  memset((tmp + my_file_limit), 0,
        MY_MAX((int) (files - my_file_limit), 0) * sizeof(*tmp));
  my_free_open_file_info();                        /* Free if already allocated */
  my_file_info= tmp;
  my_file_limit= files;
  DBUG_PRINT("exit",("files: %u", files));
  DBUG_RETURN(files);
}

原來MySQL會根據最大可打開文件數，提早爲每一個文件分配和初始化內存，在這個時候就可能分配過多內存，致使OOM。

解決

啓動前設置ulimit

由於K8s目前不支持設置ulimit，很多Helm Chart都在啓動前設置ulimit。

command: ["sh","-c", "ulimit -n 4096 && exec /usr/local/bin/docker-entrypoint.sh mysqld"]

修改K3s設置

K3s經過systemd啓動，能夠修改k3s.service，限制K3s打開文件數，這個限制會傳給containerd：

LimitNOFILE=1048576