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はじめに
AWSチームのすずきです。
AWSにより提供されるサービス、可用性を確保するためエンドポイントはFQDNで提供されており、 その利用時にはDNSによる名前解決を必要とします。
Amazon Linuxを始めとする、昨今主要なLinuxディストリビューションでは、 標準状態ではDNSによる名前解決の結果がキャッシュされず、都度DNSサーバへの問合せが行われます。
コネクションプールの採用が難しい環境で、RDS、ElastiCache（Redis、Memcached）などを利用する場合に、 名前解決に伴う負荷が高まる事が懸念されました。
その対策としてDNSのローカルキャッシュの有効性について評価した所、性能向上効果が確認できました。その結果について展開させて頂きます。
検証環境
RDS
- Instance Class：db.t2.micro
- Engine：MySQL (5.6.19a)
- Availability Zone：ap-northeast-1a
EC2
- インスタンスタイプ：t2.micro
- OS：Amazon Linux AMI 2014.09.1 (HVM)
- Availability Zone：ap-northeast-1a
nscd
DNSのローカルキャッシュとしてnscd（ネームサービスキャッシュデーモン）を利用しました。
インストール
yumコマンドを利用、OS標準レポジトリよりインストールを行いました。
$ sudo yum install nscd設定（nscd.conf ）
キャッシュに伴う副作用を抑制する為「paranoia」モードを有効とし、 60秒毎にnscdの定期的に再起動とキャッシュデータの消去を実施する設定としました。
/etc/nscd.conf 差分
$ diff -c nscd.conf.org nscd.conf
*** nscd.conf.org 2014-11-12 11:24:11.590574033 +0000
--- nscd.conf 2014-11-12 11:22:44.292500147 +0000
***************
*** 37,44 ****
# stat-user somebody
debug-level 0
# reload-count 5
! paranoia no
! # restart-interval 3600
enable-cache passwd yes
positive-time-to-live passwd 600
--- 37,44 ----
# stat-user somebody
debug-level 0
# reload-count 5
! paranoia yes
! restart-interval 60
enable-cache passwd yes
positive-time-to-live passwd 600検証手順
nscdサービスの有効、無効状態で以下の確認を行いました。
- mysqlコマンド1万回の実行所要時間
- tcpdumpによる、DNSサーバ通信件数の取得
結果と考察
| nscdサービス | DNSサーバ通信数 | RDS（mysql）所要時間 |
|---|---|---|
| nscd無効 | 20012回 | 70.636s |
| nscd有効 | 10回 | 39.412s |
nscdによるDNSキャッシュを有効化した事で、DNSサーバ通信数は0.05%まで減少、 1万回のRDS（mysql）接続の所要時間も56%と、明確な効果が認められました。
nscd有効化に伴う副作用について、NIS、LDAPを導入した環境では特に注意が必要ですが、 フェイルオーバ時の切替遅延については「paranoia」モードの採用により抑制する事が可能と考えます。
また、RDS、DB用途以外だけでなく、監視などでAWSのAPIを大量に実行される様なケースでも、 DNSキャッシュ導入の効果が期待できる可能性があると思われます。
参考資料
検証利用スクリプト（sql-10000.sh）
#!/bin/bash
RDS_ENDPOINT="XXXXX.ap-northeast-1.rds.amazonaws.com"
RDS_USER="YYYYY"
RDS_PASS="ZZZZZ"
RDS_DB="mydb"
for i in {1..10000}
do
mysql -h ${RDS_ENDPOINT} -u ${RDS_USER} -p${RDS_PASS} ${RDS_DB} -e "select now()" > /dev/null
done操作結果（nscd無効時）
# nscd 停止
$ sudo service nscd stop
Stopping nscd: [ OK ]
# tcpdump 実行（ポート53対象）
$ sudo tcpdump -c 30000 dst port 53 -w nscd_off.dmp &
# スクリプト実行（msql 1万回実行）
$ time bash sql-10000.sh
real 1m10.636s
user 0m0.984s
sys 0m0.820s
# tcpdump停止
$ sudo killall tcpdump
# tcpdump 結果確認
$ tcpdump -r nscd_off.dmp -q -n | wc -l
reading from file nscd_off.dmp, link-type EN10MB (Ethernet)
20012
$ tcpdump -r nscd_off.dmp -q -n | head -n 6
reading from file nscd_off.dmp, link-type EN10MB (Ethernet)
11:40:59.561433 IP 172.31.24.155.57740 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:40:59.561444 IP 172.31.24.155.57740 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:40:59.572847 IP 172.31.24.155.53883 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:40:59.572857 IP 172.31.24.155.53883 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76操作結果（nscd有効時）
# nscd 開始
$ sudo service nscd start
Starting nscd: [ OK ]
# tcpdump 実行（ポート53対象）
$ sudo tcpdump -c 30000 dst port 53 -w nscd_on.dmp &
# スクリプト実行（msql 1万回実行）
$ time bash sql-10000.sh
real 0m39.412s
user 0m0.924s
sys 0m0.844s
# tcpdump停止
$ sudo killall tcpdump
# tcpdump 結果確認
$ tcpdump -r nscd_on.dmp -q -n | wc -l
reading from file nscd_on.dmp, link-type EN10MB (Ethernet)
10
$ tcpdump -r nscd_on.dmp -q -n
reading from file nscd_on.dmp, link-type EN10MB (Ethernet)
11:50:06.641553 IP 172.31.24.155.60563 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:06.641564 IP 172.31.24.155.60563 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:14.236830 IP 172.31.24.155.50762 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:14.236839 IP 172.31.24.155.50762 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:29.243341 IP 172.31.24.155.39756 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:29.243351 IP 172.31.24.155.39756 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:37.238696 IP 172.31.24.155.53606 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 44
11:50:37.238707 IP 172.31.24.155.53606 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 44
11:50:44.250303 IP 172.31.24.155.36777 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
11:50:44.250315 IP 172.31.24.155.36777 > 172.31.0.2.domain: UDP, length 76
6
