MosquittoでTLS接続しようとするとCPU使用率が100パーセントになる

Question

libmosquitto-devを使用してTLS接続しようとすると、CPU使用率が100パーセントを超えてしまいます。

mosquitto_connectは成功していて、connackが返ってきていない場合に生じるようです。GDBで確認したところ、libcryptoのどこかで呼ばれているread関数を実行しているスレッドでCPU使用率が上昇していました。

こちらはMosquitto、OpenSSLの既知の問題やデフォルトの動作という理解で問題ないのでしょうか？

Comments

[yuki23]

バグ報告は質問サイトではなく公式へしてはいかがでしょうか

Answer 1

Mosquittoコミッターのtoast-uzです。

特に仕様化されているわけではありませんが、Mosquiitoの動作として、connect〜conackの間や、QoS>0の送達確認する間に、応答待ちでCPU使用率が高くなりやすい傾向を確認しています。なお、CPU使用率が高まるのは「空回し」しているためであり、Mosquitto自身の性能余力はあるようです。

なお、TLSは外部の汎用ライブラリを使っていますので、直接の原因ではないと思います（TLS利用時は暗号処理のため負荷が高くなりやすいだけ）。

少し古い記事ですが、以下を参考にしてください。記事記載後、epoll対応などがされていますが、基本アーキは今も変わっていませんので、同様のことが発生していると思います。

mosquittoの性能に関するあまり知られていない7つの注意点
2.1. 同時接続数を変化させた場合
2.3. 送信多重数を変化させた場合
まとめ 7. mosquittoのCPU%が100%だからといって、性能を使い切っているとは限らない。

Comments

[Ykkykk]

ご回答いただきありがとうございます。このような既知の動作があるのですね。ただ、GDBとpsでCPU使用率が急上昇しているスレッドを調べたところ、libcrypto.soから呼ばれているスレッドだったため、OpenSSL側の問題なのではないかと思っていた次第です。また、PublishやSubscribe時点ではなく、connect要求後、connackが返ってきていない状態の際に発生しております。CのMosquittoではqosをPublishやSubscribeする際に設定するため、現時点ではQoSが関係しているか判断付きかねております。OpenSSLで負荷が上昇しているという事に加えて、そもそものMosquittoの動作が重なっているといったあたりでしょうか。psで見てCPU使用率が100パーセントになっているからといって、マシン全体のリソースを極端に圧迫しているというわけではないと理解して問題ないのでしょうか。

[Ykkykk]

ちなみに、接続先のポートが開放されていないと発生しているようにも見受けられましたが、そのような可能性も考えられますでしょうか？

[toast-uz]

9/22 08:03分に回答を修正していますが、QoS>0だけでなく、全QoSでのconnect〜connackでもCPU負荷の上昇がしやすいようです。リンク先の項2.3.1の表がQoS=0に該当します。

内部的な動きとしては、connect受信〜connack送信、publish受信〜puback送信などにおいて、受信から送信完了までが同期処理になっており、途中でmutex_lockやソケットwriteによる待ちが入っているようです。記事の実験によると、Mosquittoそのものは余力があるようですが、搭載されたマシンの他プロセスに余力が振り向け可能かはわかりません。

なお、MQTTはTCPですので、keepaliveの間はポートが開放されないのは、プロトコル仕様です。むしろセッション確立〜切断は重たいですので、積極的にkeepaliveを使うのが、性能上得策です。

[Ykkykk]

ご返信遅れてしまい申し訳ありません。再度ご回答いただきありがとうございました。大変助かりました。