特定のプログラムで504エラーが発生すると、サイト全体が504エラーとなる

Question

発生している問題

Nginx(1.10) + PHP-FPM(7.0) + MariaDB(10.0) + CodeIgniter(3.1.9) でサイトを構築しています。

以下のプログラムを実行すると、504 Gateway Time-out が発生します。

while(true){
        sleep(30);
}

NginxやPHP-FPMにタイムアウトを設定しているため、このエラー自体は通常の動きだと思うのですが、1箇所で504エラーが発生すると、同サイトへのすべてのアクセスが504エラーとなるため、対応方法を知りたいと考えています。
ヒントになりそうな情報などでもよいので、ご存知の方がいらっしゃれば教えていただきたいです。よろしくお願いいたします。

わかっていること

PHP-FPM・MariaDB を再起動すると回復する

すべてのアクセスが504エラーとなったときに PHP-FPM もしくは MariaDB を再起動すると回復します。(Nginxは再起動しても回復しませんでした。)

DBプロセスをkillすると回復する

問題のプログラムを実行時にDBプロセスを確認すると、以下プロセスの11299 が開始され、プロセスが残り続けます。それ以降のアクセスは 11303 のようにロック状態となります。11299 をkillすると、回復します。

MariaDB [(none)]> show processlist;
+-------+----------+-----------+----------------+---------+------+-----------+-----------------------------------------------------+----------+
| Id    | User     | Host      | db             | Command | Time | State     | Info                                                | Progress |
+-------+----------+-----------+----------------+---------+------+-----------+-----------------------------------------------------+----------+
| 11282 | root     | localhost | NULL           | Query   |    0 | init      | show processlist                                    |    0.000 |
| 11299 | UserName | localhost | DatabaseName   | Sleep   |   81 |           | NULL                                                |    0.000 |
| 11303 | UserName | localhost | DatabaseName   | Query   |   71 | User lock | SELECT GET_LOCK('27fac...', 300) AS ci_session_lock |    0.000 |
+-------+----------+-----------+----------------+---------+------+-----------+-----------------------------------------------------+----------+
MariaDB [(none)]> kill 11299;

CodeIgniter特有の問題の可能性が高い

通常のPHPプログラムとしてsleepを実行すれば、想定通りの動作(1箇所のみ504エラーで同サイトへのすべてのアクセスは問題なく処理できる)となります。

エラーメッセージは特になし

nginx・php-fpm・mariadbについてエラーログを確認しましたが、気になる点はありませんでした。

試したこと

pconnectの設定値がFALSEであることを確認しました

http://ryokwkm2.hatenadiary.jp/entry/2015/09/28/161925

CodeIgniterを最新にしてみました

https://teratail.com/questions/58318

Answer 1

一旦自己解決しました。
ログの見落としがありました。。

WARNING: [pool www] server reached pm.max_children setting (5), consider raising it

というログが出力されており、pm.max_childrenの上限を変更することで動作するようになりました。

またその後の調査で MariaDB・CodeIgniter を利用していない場合にも、発生することがわかりました。
以下PHPファイルを用意し、5つ(pm.max_children数)のブラウザタブからアクセスすると、再現しました。

<?php sleep(60); ?>

おそらく以下のような状況が発生していたのではと考えています。

既存の PHP リクエストがタイムリーに処理されない場合、新しい PHP リクエストは待機モードのままになります。Nginx の fastcgi_read_timeoutの値を超えると、504 Gateway Time-outエラーが発生します。
https://jp.alibabacloud.com/help/faq-detail/55207.htm

もし私の認識に間違いがあったり、pm.max_children変更以外の解決方法などあれば、回答いただければと思います。