系统技术非业余研究

Erlang通过fix tty驱动的过滤，在R16版本支持带颜色的控制台，这个特性在我们做各种监控工具高亮非常有帮助，参见R16的Readme:

Support ANSI in console Unix platforms will no longer filter control sequences to the ttsl driver thus enabling ANSI and colors in console. (Thanks to Pedram Nimreezi)

应用程序方面已经有日志系统lager率先支持“Colored terminal output (requires R16+)”

我们来演示下：

$ erl
Erlang R16B02 (erts-5.10.3) [source] [64-bit] [smp:16:16] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false]

Eshell V5.10.3  (abort with ^G)
1> [io:fwrite("~s~s",[Level, Color])
1> ||
1> {Level, Color}<-
1> [
1> {debug,     "\e[0;38m" },
1> {info,      "\e[1;37m" },
1> {notice,    "\e[1;36m" },
1> {warning,   "\e[1;33m" },
1> {error,     "\e[1;31m" },
1> {critical,  "\e[1;35m" },
1> {alert,     "\e[1;44m" },
1> {emergency, "\e[1;41m" },
1> {eol,        "\e[0m\r\n"}
1> ]
1> ].
debuginfonoticewarningerrorcriticalalertemergencyeol
[ok,ok,ok,ok,ok,ok,ok,ok,ok]
2> 

效果如下图：

祝玩得开心。

erlang虚拟机挂掉的时候会产生个crashdump, 尽可能多的保存当时的现场，相关的使用和配置之前我写了不少的 博文 来介绍。
但是实际使用中的时候，每次crash的时候这个现场文件都叫erl_crash.dump，会把前一次的覆盖掉，不利于生产环境定位问题。

当然我们可以透过环境变量来配置：

ERL_CRASH_DUMP
If the emulator needs to write a crash dump, the value of this variable will be the file name of the crash dump file. If the variable is not set, the name of the crash dump file will be erl_crash.dump in the current directory

或者我们还有heroku_crashdumps项目可以帮我们更省力，项目参见这里，核心代码就这几行:

  case dumpdir() of
        undefined -> ok;
        Dir ->
            File = string:join([os:getenv("INSTANCE_NAME"),
                                "boot",
                                datetime(now)], "_"),
            DumpFile = filename:join(Dir, File),
            error_logger:info_msg("at=setup_crashdumps dumpfile=~p", [DumpFile]),
            os:putenv("ERL_CRASH_DUMP", DumpFile)
    end.

它的价值在于以application方式来进行的，有二个好处：
1. 容易打包。因为包括rebar在内的打包工具都是以app为单位的。
2. 使用起来更简单。 crashdump自动会把日期时间加上去。

具体使用够简单，参见项目说明，我就不罗嗦了，我来演示下效果：

$ git clone https://github.com/heroku/heroku_crashdumps.git
Initialized empty Git repository in /home/chuba/heroku_crashdumps/heroku_crashdumps/.git/
remote: Counting objects: 11, done.
remote: Compressing objects: 100% (8/8), done.
cremote: Total 11 (delta 2), reused 11 (delta 2)
Unpacking objects: 100% (11/11), done.
$ cd heroku_crashdumps/
$ ./rebar compile
==> heroku_crashdumps (compile)
Compiled src/heroku_crashdumps_app.erl

$ ERL_CRASH_DUMP="." INSTANCE_NAME="erl_crash.dump"  erl -pa ebin
Erlang R16B02 (erts-5.10.3) [source] [64-bit] [smp:16:16] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false]

Eshell V5.10.3  (abort with ^G)
1> heroku_crashdumps_app:start().

=INFO REPORT==== 22-Dec-2013::16:12:41 ===
at=setup_crashdumps dumpfile="./erl_crash.dump_boot_2013-12-22T08:12:41+00:00"true
2> 
BREAK: (a)bort (c)ontinue (p)roc info (i)nfo (l)oaded
       (v)ersion (k)ill (D)b-tables (d)istribution
A

Crash dump was written to: ./erl_crash.dump_boot_2013-12-22T08:12:41+00:00
Crash dump requested by userAborted
$ ls ./erl_crash.dump_boot_2013-12-22T08:12:41+00:00
./erl_crash.dump_boot_2013-12-22T08:12:41+00:00

小结：偷懒是美德！

祝玩得开心！

Erlang R16B03发布了，通常03版本是bug fix版本，进入生产版本，官方的说明如下：

OTP R16B03 is a service release with mostly a number of small corrections and user contributions. But there are some new functions worth mentioning as well, here are some of them:

A new memory allocation feature called “super carrier” has been introduced. It can for example be used for pre-allocation of all memory that the runtime system should be able to use. It is enabled by passing the +MMscs (size in MB) command line argument. For more information see the documentation of the +MMsco, +MMscrfsd, +MMscrpm, +MMscs, +MMusac, and, +Mlpm command line arguments in the erts_alloc(3) documentation.
The LDAP client (eldap application) now supports the start_tls operation. This upgrades an existing tcp connection to encryption using TLS, see eldap:start_tls/2 and /3.
The FTP client (inets application) now supports FTP over TLS (ftps).

其中最大的改进就是super carrier， 参见我之前写的博文, 这个特性在于专机专用的系统，内存的使用效率就高很多，同时这个版本对多个核心之间内存倒腾的效率和利用率也高很多，值得大家去用。内存的利用率和碎片率通常不会引起大家的关注，在生产的服务器中，这点非常值得关注。

R16B03发布了后，官方马不停蹄的就进入R17的开发。其中最大的期待就是语言方面的改进，包括eep37和map数据结构。 eep37特性已经进入master, commit在这里， 该特性的具体描述在这里.

简单的说：就是你过去在shell下写如下的fun过去是不可能的。

fun Fact(N) when N > 0 ->
            N * Fact(N - 1);
        Fact(0) ->
            1
end.

但是我们又经常需要这样的匿名函数，比如spawn函数，很不方便。 eep37就是解决这样的事情的。

我们来演示下，首先安装R17:

$ kerl build git git://github.com/erlang/otp.git master r17 && kerl install r17  r17
$ r17/bin/erl   
Erlang/OTP 17.0-rc0 [erts-6.0] [source-7d4e5e2] [64-bit] [smp:16:16] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false] [type-assertions] [debug-compiled] [lock-checking] [systemtap]

Eshell V6.0  (abort with ^G)
1> fun Fact(N) when N > 0 ->
1>             N * Fact(N - 1);
1>         Fact(0) ->
1>             1
1>     end.
#Fun<erl_eval.29.42696066>
2> F=e(-1).
#Fun<erl_eval.29.42696066>
3> F(10).
3628800

eep37这个特性涉及到的改变还是很大的:语言规格，编译器，调试器，dialyzer, tracer， shell, emacs插件等等，全系列的改变，所以要放在R17里面来，虽然看提交，代码早在1年前准备好了。我们再来体验下：

$ cat eep37.erl 
-module(eep37).

-compile(export_all).

-spec self() -> fun(() -> fun()).
self() ->
    fun Self() -> Self end.

-spec fact() -> fun((non_neg_integer()) -> non_neg_integer()).
fact() ->
    fun Fact(N) when N > 0 ->
            N * Fact(N - 1);
        Fact(0) ->
            1
    end.

$ r17/bin/erl 
Erlang/OTP 17.0-rc0 [erts-6.0] [source-7d4e5e2] [64-bit] [smp:16:16] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false] [type-assertions] [debug-compiled] [lock-checking] [systemtap]

Eshell V6.0  (abort with ^G)
1> eep37:fact().    
#Fun<eep37.1.16748913>
2> F=e(-1).
#Fun<eep37.1.16748913>
3> F(10).
3628800
4> 

小结： 语言也在不停的让用户爽。

祝玩得开心！

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我们都知道erlang的基本哲学之一就是“小消息大计算”，简单的说就是尽可能的在消息里面携带完整的计算需要的信息，然后计算要尽可能的多，最好远超过消息传递的代价。但是为什么要这样呢？erlang消息发送的效率是很高的, 参见这篇文章

Roughly speaking, I’m seeing 3.4 million deliveries per second one-way, and 1.4 million roundtrips per second (2.8 million deliveries per second) in a ping-pong setup in the same environment as previously – a 2.8GHz Pentium 4 with 1MB cache.

在我的机器上的演示下看看具体的数字：

$ erl 
Erlang R15B03 (erts-5.9.3.1) [source] [64-bit] [smp:16:16] [async-threads:0] [hipe] [kernel-poll:false]

Eshell V5.9.3.1  (abort with ^G)
1> ipctest:pingpong().
832296.5692402497
2> 

大概83万每秒个消息pingpong，测试程序涉及到二个Erlang进程ping和pong.
一个完整的流程涉及到 1. ping进程运行 2. ping进程等pong消息被切出。 3. pong运行 4. pong等ping消息被切出。这个流程涉及到二次Erlang进程的调度。
这是一个典型的erlang使用的场景，我们现在的问题是到底一个erlang进程调度的开销是多少？
从erts的实现来看，erlang会调用schedule()函数来选择下一个要调度的进程，而真正swapin和swapout的代价并不高，那我们来统计下schedule的开销。

还是祭出我们伟大的stap，写段调查代码先：

$ cat sch.stp
global total, coll_sch, sch
global exclude_sys_schedule

probe process("beam.smp").function("schedule") {
      sch[tid()] = gettimeofday_ns();
      total++;
}

probe process("beam.smp").function("schedule").return {
      tid = tid();
      e = gettimeofday_ns() - sch[tid];
      if (exclude_sys_schedule && e > 10 * 1000 * 1000 ) coll_sch <<< 0;
      else coll_sch <<< e;
}

function print_colls () {
      prt_line = 0;
      if(@count(coll_sch) >0) {
            printf("total %d, avg %d ns\n", total, @avg(coll_sch));
            printf("===========erts schedule(ns)===========\n");
            print(@hist_log(coll_sch));
            prt_line = 1;
      }

      if(prt_line) printf("--------------------------------------------------------------\n");
      delete coll_sch;
      delete sch;
      delete total;
}

probe timer.s(1) {
      print_colls();
}

probe begin {
      exclude_sys_schedule = $1
      println("x:");
}

$ PATH=/usr/local/lib/erlang/erts-5.9.3.1/bin/:$PATH sudo stap sch.stp 1
x:

如果调度器在不忙或者调度足够多的进程后，需要收割epoll事件，也就是会调用sys_schedule，这个时间通常会是ms级别的，我们将之排除掉，避免对平均时间的很大干扰。
Read more…

最近我们的Erlang IO密集型的服务器程序要做细致的性能提升，从每秒40万包处理提升到60万目标，需要对进程和IO调度器的原理很熟悉，并且对行为进行微调，花了不少时间参阅了相关的文档和代码。

其中最有价值的二篇文章是：
1. Characterizing the Scalability of Erlang VM on Many-core Processors 参见这里
2. Evaluate the benefits of SMP support for IO-intensive Erlang applications 参见这里

我们的性能瓶颈目前根据 lcnt 的提示：

1. 调度器运行队列的锁冲突，参见下图：

2. erlang只有单个poll set, 大量的IO导致性能瓶颈,摘抄“Evaluate the benefits of SMP support for IO-intensive Erlang applications” P46的结论如下：
Read more…

binary数据结构我们用的比较多，效率的高低直接影响了服务器的性能。Erlang官方文档“Constructing and matching binaries” 这个章节 提供了非常详细的高效binary使用的解释。

并且erts内部提供了未公开选项让我们知道更多细节，演示如下：

$ erl
Erlang R15B03 (erts-5.9.3.1) [source] [64-bit] [smp:16:16] [async-threads:0] [hipe] [kernel-poll:false]

Eshell V5.9.3.1  (abort with ^G)
1> erts_debug:set_internal_state(available_internal_state, true).
false

=ERROR REPORT==== 6-Nov-2013::23:55:47 ===
Process <0.31.0> enabled access to the emulator internal state.
NOTE: This is an erts internal test feature and should *only* be used by OTP test-suites.

2> erts_debug:get_internal_state({binary_info, <<1:99999>>}).    
{refc_binary,12500,{binary,25000},3}

3> erts_debug:get_internal_state({binary_info, <<"XYZ">>}).    
{refc_binary,3,{binary,256},3}

那么如何解读返回的值呢？还是上源码吧！

BIF_RETTYPE erts_debug_get_internal_state_1(BIF_ALIST_1)
{
...
                        pb = (ProcBin *) binary_val(real_bin);
                        val = pb->val;
                        (void) erts_bld_uint(NULL, &hsz, pb->size);
                        (void) erts_bld_uint(NULL, &hsz, val->orig_size);
                        hp = HAlloc(BIF_P, hsz);

                        /* Info about the Binary* object */
                        SzTerm = erts_bld_uint(&hp, NULL, val->orig_size);
                        res = TUPLE2(hp, am_binary, SzTerm);
                        hp += 3;

                        /* Info about the ProcBin* object */
                        SzTerm = erts_bld_uint(&hp, NULL, pb->size);
                        res = TUPLE4(hp, AM_refc_binary, SzTerm,
                                     res, make_small(pb->flags));

...
}

从源码可以看出返回值的格式:
proc binary：{refc_binary, pb_size, {binary, orig_size}, pb_flags}
heapbinary：heap_binary

#define PB_IS_WRITABLE 1 /* Writable (only one reference to ProcBin) */
#define PB_ACTIVE_WRITER 2 /* There is an active writer */
其中pb_flags为上面二个标志的组合。

从这些信息我们可以验证binary是会预留部分空间的。

小结：类似这样的未公开获取内部信息还有不少，可以参考这里

祝玩的开心！