사례7건

7건 중 4~7번째

1. IL-0175 JVM 파드의 CPU requests 를 1코어로 줄이자 JVM 이 노드의 CPU 36개를 인식해 Reactor Netty 스레드가 늘고 메모리 사용량이 경보 기준을 넘었다

   Hyperconnect2022

   증상

   DevOps 팀이 아직 운영 트래픽을 받지 않는 notification-preferences 마이크로서비스의 `resources.requests.cpu` 를 2에서 1로 줄였다. 작업을 마치고 몇 분 뒤 메모리 사용량이 90% 를 넘었다는 경보가 왔다. 메모리 할당량이나 JVM 의 GC 관련 인자는 건드리지 않은 상태였다.

   메모리 압박

   촉발

   리소스 최적화 작업 중 notification-preferences 디플로이먼트의 `resources.requests.cpu` 를 2에서 1로 줄였다. CPU limit 은 설정하지 않은 상태였다.

   원인

   소프트웨어 결함

   구성 요소

   언어 런타임 설정컨테이너 CPU 한도

   기여 요인

   리소스 요청과 한도 미설정

   감지

   CPU requests 를 줄이고 몇 분 뒤 메모리 사용량이 90% 를 넘었다는 경보가 울렸다.

   조치

   • JVM 옵션에 `-XX:ActiveProcessorCount=1` 을 넣어 JVM 이 쓸 CPU 수를 강제로 지정했다. 자원을 다시 늘리거나, CPU limit 을 걸거나, requests 를 1001m 이나 999m 으로 두는 방법은 각각 문제가 있어 고르지 않았다.

   후속 조치

   • 이 문제를 사내 공지로 알렸다.

   교훈

   cgroup v1 환경에서 JVM 은 `cpu.shares` 값이 정확히 1024 일 때 이를 설정 없음으로 보고 노드의 CPU 수를 쓴다. CPU limit 없이 requests 만 1로 준 JVM 파드는 노드가 클수록 스레드를 많이 띄우고 메모리를 더 쓴다. 이 문제는 쓸 수 있는 CPU 수로 스레드 수를 정하는 WebFlux 같은 프레임워크에서 특히 크게 드러난다. 이런 설정이라면 `-XX:ActiveProcessorCount` 나 CPU limit 으로 CPU 수를 명시해야 한다. Hyperconnect 는 원래 운영 JVM 애플리케이션에 CPU requests 를 2 이상 주었고, 마이크로서비스가 늘어 자원을 아끼려다 이 문제를 만났다.

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2. IL-0591 Gitpod 워크스페이스가 새 클러스터 세대 배포 뒤 열흘 넘게 모든 리전에서 느려지고 시작 실패와 데이터 유실이 났다

   Gitpod2022

   증상

   2022년 4월 11일 13:17 UTC 에 고객과 Gitpod 직원들이 워크스페이스가 간헐적으로 응답하지 않는다고 알렸다. 4월 8일과 9일에 새 세대 워크스페이스 클러스터 ws39 를 모든 리전에 배포한 직후였다.

   처리량 저하노드 CPU 고부하노드 NotReady데이터 유실

   촉발

   2022년 4월 8일과 9일에 새 세대 워크스페이스 클러스터 ws39 를 모든 리전에 배포한 것이 시작이었다.

   원인

   배포 결함

   구성 요소

   노드 루트 디스크컨테이너 CPU 한도

   기여 요인

   단계적 배포 부재자동 테스트 공백스테이징 불일치한계 미인지장애 중첩롤백 무효수동 조치 악화디버그 접근 제한

   감지

   2022년 4월 11일 13:17 UTC 에 고객과 Gitpod 직원들의 신고로 알았고, incident.io 연동으로 Slack 에 장애를 열었다. 4월 12일에도 고객과 직원의 신고로 알았고, 4월 17일에는 엔지니어들이 워크스페이스 노드의 CPU 부하가 오른 것을 보고 내부 장애를 열었다.

   조치

   • IO 제한 기능이 없어 워크스페이스 시작 트래픽을 이전 세대 클러스터 ws38 로 돌렸고, 4월 11일 15:37 UTC 에 마쳤다.
   • t2d 대신 더 빠른 c2d 머신 유형과 로컬 SSD 를 쓰는 새 클러스터 ws39a 를 만들어 트래픽을 옮겼다.
   • Let's Encrypt 속도 제한 문제를 풀고, Let's Encrypt 에 한도를 올려 달라고 요청했다.
   • ws38 클러스터를 쓸 수 없어 EU XL 트래픽을 임시로 리전 EU 클러스터로 보내 워크스페이스를 다시 시작할 수 있게 했다. 그리고 망가진 ws-eu39xl 을 대신할 ws-eu39bxl 클러스터를 새로 만들었다.
   • stopping 상태에 걸린 워크스페이스를 정리해 사용자가 다시 시작할 수 있게 했다.
   • 4월 8일 배포 전처럼 1TB 부트 디스크를 단 노드로 ws40 을 만들어 디스크 IO 대역폭을 늘렸다.
   • 모니터링으로 노드의 작업을 직접 살펴 과도한 CPU 시간을 쓰는 워크스페이스를 찾아 시스템에서 지웠다.
   • 노드를 손으로 뒤지고 채굴 탐지 시스템을 함께 써서 부정 사용자를 찾아 Gitpod 사용을 막았다.
   • ws38 세대에는 없던 ws-daemon 변경을 되돌려 CPU 제한을 다시 안정시켰고, 이 수정을 ws34 클러스터에 담아 배포했다.
   • 새 ws34 배포에서 워크스페이스 포트로 가는 ACME HTTP 요청을 막아 Let's Encrypt 한도에 다시 걸리지 않게 했다.
   • 워크스페이스 사이에 디스크 IO 를 공정하게 나누는 ws41xl 클러스터와 일반 리전용 ws41 클러스터를 만들어 트래픽을 단계적으로 옮겼다.

   후속 조치

   • 테스트 결과가 진행하면 안 되는 배포를 미리 걸러 내도록 테스트 자동화에 계속 투자한다.
   • 새 클러스터로 트래픽 비율을 옮기는 간격을 배포마다 다르게 하고, 큰 배포일수록 단계 사이를 길게 둔다.
   • 워크스페이스 클러스터 배포에 위험 평가 단계를 넣어 변경 묶음의 크기와 배포 속도를 정하고, 이 단계를 자동화하는 것을 목표로 한다.
   • 팀 사이 의존이 롤백을 막지 않도록 팀끼리 주는 영향을 계속 줄인다.
   • PR 을 머지하기 전에 하위 호환이 깨지는 변경을 찾는 리뷰 기준을 더하고, 그런 PR 은 나눠서 배포를 롤백하기 어려운 상황을 피한다.
   • 장애 완화의 첫 수단으로 롤백을 권하도록 절차를 고쳤고, 이 과정을 자동화하는 방법을 논의한다.
   • 상태 페이지의 워크스페이스 서비스가 장애를 주황이나 빨강으로 제대로 표시하도록 고쳤고, 플레이북도 그에 맞게 고쳤다.
   • 장애 중 내부 소통을 Slack 채널 하나와 Google Meet 하나로 모으고, 장애 절차를 그에 맞게 고쳤다.
   • 당번 체계를 다시 짜서 5월 9일부터 엔지니어링 인력의 10% 가 늘 당번을 맡고, 그 시간으로 관측성과 알림과 시스템 안정성을 개선한다.

   교훈

   4월 11일에 롤백을 결정했다면 가장 좋았다. 롤백하지 않고 수정을 계속 만들어 배포하면서 고객은 필요 이상으로 오래 성능 저하를 겪었고 일부는 데이터를 잃었다. 규모가 크고 바로 앞 배포와 가까운 변경을 너무 빨리 내보냈고, 테스트 결과가 배포를 막았어야 했다. 배포 묶음을 작게 하고 배포를 자주 한다는 원칙을 ws39 에서 지키지 못했고, 팀 사이 의존이 롤백을 어렵게 만들었다. 기여 요인 가운데 일부는 막을 수 있었다.

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3. IL-0029 CPU 한도를 건 컨테이너가 사용량이 한도에 한참 못 미치는데도 스로틀링되어 사용자 대면 서비스의 지연 시간이 늘었다.

   Buffer2020

   증상

   Buffer 엔지니어가 컨테이너의 스로틀링 지표를 살펴보니, CPU 사용량이 한도 근처에도 가지 않은 컨테이너가 많이 스로틀링되고 있었다.

   CPU 스로틀링지연 시간 증가노드 NotReady

   촉발

   Buffer 는 노드를 지키려고 컨테이너에 CPU 한도를 걸어 두었는데, 노드 커널에는 CPU 한도가 걸린 컨테이너를 필요 없이 스로틀링하는 버그가 남아 있었다.

   원인

   소프트웨어 결함

   구성 요소

   컨테이너 CPU 한도리눅스 커널노드 운영체제 이미지

   기여 요인

   미패치 알려진 버그미검증 가정

   감지

   엔지니어가 컨테이너의 스로틀링 지표를 살피다가, CPU 사용량이 한도보다 훨씬 낮은 컨테이너도 많이 스로틀링되는 것을 보고 알았다.

   조치

   • 사용자에게 직접 또는 간접으로 닿는 경로에 있는 모든 서비스에서 CPU 한도를 없앴다.
   • 한도를 없앤 서비스에 톨러레이션을 더해 테인트를 건 노드에서만 돌게 하고, 한도가 있는 서비스와 떼어 놓았다.
   • 서비스마다 몇 달 치 사용량을 분석해 최대 CPU 사용량에 20% 넘는 여유를 더한 값을 CPU 요청값으로 정했고, 메모리 요청값도 같은 방식으로 정했다.

   후속 조치

   • 커널 수정이 들어간 노드 이미지로 올린다. Buffer 는 kops 1.18 이상에서 기본 이미지가 되는 Ubuntu 20.04 를 기다리고 있다.
   • 수정된 커널로 올린 뒤 스로틀링이 정말 사라졌는지 확인하고, 그 결과로 글을 고친다.

   교훈

   리눅스에서 컨테이너를 돌리면 쿠버네티스든 Mesos 든 Swarm 이든 스로틀링 때문에 컨테이너가 제 성능을 내지 못할 수 있다. 먼저 커널을 수정된 버전으로 올리고 스로틀링 지표를 지켜보는 편이 낫다. CPU 한도를 없애면 지연 시간은 줄지만 위험하다. 한도를 없앤다면 CPU 요청값을 제대로 잡고, 노드의 CPU 와 메모리 사용량을 꼼꼼히 모니터링한다. 사용량이 높으면 Horizontal Pod Autoscaler 로 파드를 늘려 여유 있는 노드에 배치되게 한다. 클러스터에 여유가 없으면 알림을 받거나 노드 오토스케일러로 노드를 늘린다.

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4. IL-0012 CPU limit 과 커널 CFS 쿼터 버그로 파드가 과하게 스로틀링돼 헬스 체크가 실패하고 애플리케이션이 멈췄다

   Omio2020

   증상

   Omio 는 6개월 동안 원인을 알 수 없는 멈춤을 겪었다. 애플리케이션이 멈추거나 헬스 체크에 응답하지 않았고, 네트워크 연결이 끊겼다.

   CPU 스로틀링프로브 실패오류율 상승지연 시간 증가간헐적 타임아웃간헐적 연결 실패

   촉발

   쿠버네티스는 CPU limit 을 커널 CFS 의 쿼터로 구현한다. 주기는 100ms 이고, limit 2코어는 주기마다 CPU 시간 200ms 가 된다. 스레드 10개가 동시에 돌면 20ms 만에 쿼터를 다 쓰고, 남은 80ms 동안 파드의 모든 스레드가 멈춘다. 여기에 커널 CFS 스케줄러의 알려진 버그가 불필요한 스로틀링을 일으켜, 컨테이너가 허용된 쿼터를 다 쓰기도 전에 스로틀링됐다.

   원인

   소프트웨어 결함

   구성 요소

   컨테이너 CPU 한도리눅스 커널kubelet

   기여 요인

   한계 미인지모니터링 사각지대미패치 알려진 버그

   감지

   팀은 6개월 동안 애플리케이션이 멈추거나 헬스 체크에 응답하지 않는 현상을 겪었지만, 쿠버네티스가 cgroup 지표를 내보내지 않아 스로틀링을 바로 알아채지 못했다. 파드 안에서 /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.stat 의 nr_throttled 와 throttled_time 을 읽어 스로틀링 비율을 확인했다.

   조치

   • 버그를 고친 최신 커널이 모든 클러스터에 배포될 때까지 CPU limit 을 껐다.

   후속 조치

   • CFS 쿼터 버그를 고친 최신 커널을 모든 클러스터에 배포한다.
   • 사용률, 포화도, 오류를 보는 USE 지표와 함께 API 지연과 오류율을 지켜보며 결과가 기대한 대로인지 확인한다.

   교훈

   CFS 쿼터 버그가 고쳐지지 않은 커널을 쓴다면 쿠버네티스에서 CPU limit 을 없애거나 kubelet 에서 CFS 쿼터를 끄는 편이 낫다. CPU request 와 limit 은 설정이 비슷해 보여도 구현이 전혀 다르다. CPU 스로틀링은 쿠버네티스 기본 지표에 드러나지 않으므로 cpu.stat 을 직접 확인해야 한다. limit 을 끄면 최적화되지 않은 애플리케이션이 노드의 CPU 를 독차지할 수 있으니, JVM, Go, Node 런타임을 미리 튜닝해 둬야 한다.

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