Unbound DNS over TLS 在 Ubuntu 22.04 上的低吞吐量问题分析
在 DNS 服务器软件 Unbound 的实际部署中,我们发现了一个值得注意的性能问题:当在 Ubuntu 22.04 系统上运行 Unbound 并提供 DNS over TLS (DoT) 服务时,其连接吞吐量会显著降低至约 20 连接/秒,而在 Ubuntu 20.04 系统上则能保持约 1000 连接/秒的正常水平。
问题现象与排查过程
技术人员最初注意到这一异常现象是在进行性能测试时。测试环境使用了相同的 Unbound 配置文件和证书文件,客户端实现也是相同的简单 TLS 连接-查询-关闭循环。唯一的变化是将操作系统从 Ubuntu 20.04 升级到了 22.04。
通过详细的排查,技术人员排除了几个可能的因素:
- 客户端实现问题:因为客户端代码非常简单且在两系统间保持一致
- 加密计算开销:尝试使用不同的 OpenSSL 引擎加速算法,但吞吐量没有改善
- 事件处理库差异:最初怀疑是 mini-event 和 libevent 的差异,但强制使用 libevent 后问题依旧
根本原因分析
经过深入的技术调查,发现问题根源在于 TCP_NODELAY 套接字选项的设置。在较新的 Ubuntu 版本中,TCP 栈的行为发生了变化,导致在没有设置 TCP_NODELAY 的情况下,TCP 数据包的传输效率显著降低。
TCP_NODELAY 选项控制着 Nagle 算法的启用与否。当禁用时(即设置 TCP_NODELAY),数据会立即发送而不等待填充完整的数据包;当启用时,系统会尝试合并小数据包以提高网络效率。对于 DNS over TLS 这种频繁建立短连接的服务,启用 Nagle 算法会导致明显的性能下降。
解决方案
该问题已在 Unbound 的后续版本中通过显式设置 TCP_NODELAY 选项得到解决。对于遇到类似问题的用户,建议:
- 升级到最新版本的 Unbound
- 如果无法升级,可以手动修改源代码,在 TLS 连接建立后设置 TCP_NODELAY 选项
- 作为临时解决方案,可以考虑在系统层面调整 TCP 参数
经验总结
这个案例展示了操作系统版本升级可能带来的微妙性能问题,特别是在网络协议栈实现发生变化时。对于高性能网络服务,TCP 参数的精细调优往往至关重要。开发者在进行跨平台或跨版本部署时,应当特别注意这些底层网络行为的变化可能对应用性能产生的影响。
同时,这也提醒我们,在性能问题排查过程中,除了关注应用层实现外,还需要深入网络协议栈层面进行分析,才能准确识别和解决这类隐蔽的性能瓶颈。
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