【Azure Redis 缓存】Azure Redis 异常 - 因线程池Busy而产生的Timeout异常问题

问题描述

StackExchange.Redis在使用线程池后，偶尔会出现Timeout awaiting response 或者 No connection is available to service this operation的异常消息，完整的错误异常如：

StackExchange.Redis.RedisTimeoutException: Timeout awaiting response (outbound=0KiB, inbound=0KiB, 20016ms elapsed, timeout is 20000ms), command=GET, next: GET VMD:LVSHFXXXXXXXX, inst: 0, qu: 10, qs: 1167, aw: True, bw: Inactive, rs: ReadAsync, ws: Writing, in: 0, serverEndpoint: Unspecified/xxxxredis.redis.cache.chinacloudapi.cn:6380, mgr: 9 of 10 available, clientName: RD00xxxxxxxx, IOCP: (Busy=3,Free=997,Min=200,Max=1000), WORKER: (Busy=367,Free=1680,Min=300,Max=2047), v: 2.0.601.3402 (Please take a look at this article for some common client-side issues that can cause timeouts:

StackExchange.Redis.RedisConnectionException: No connection is available to service this operation: SET VMD:LVSHFXXXXXXXX; IOCP: (Busy=4,Free=996,Min=200,Max=1000), WORKER: (Busy=344,Free=1703,Min=300,Max=2047), Local-CPU: n/a

Timeout performing GET orderfortjw, inst: 5, mgr: Inactive, err: never, queue: 10, qu: 0, qs: 15, qc: 0, wr: 0, wq: 0, in: 1826, ar: 0, clientName: RD00155D45335D, serverEndpoint: Unspecified/order-api.redis.cache.chinacloudapi.cn:6380, keyHashSlot: 545, IOCP: (Busy=0,Free=1000,Min=100,Max=1000), WORKER: (Busy=35,Free=23764,Min=100,Max=23764)

StackExchange.Redis.RedisTimeoutException: Timeout performing GET orderforvb1dm6g0m, inst: 6, mgr: Inactive, err: never, queue: 913, qu: 0, qs: 913, qc: 0, wr: 0, wq: 0, in: 65536, ar: 0, clientName: RD00155D45352D, serverEndpoint: Unspecified/order-api.redis.cache.chinacloudapi.cn:6380, keyHashSlot: 1255, IOCP: (Busy=0,Free=1000,Min=2,Max=1000), WORKER: (Busy=3,Free=23764,Min=2,Max=23764)

问题原因

在异常消息中，最重要的信息为IOCP， WORKER两部分, 这是因为CLR(Common Language Runtime，公共语言运行库)有两种类型的线程, Worker" 和 "I/O Completion Port" (IOCP) 线程。

WORKER: 对于诸如处理 Task.Run(…) 或 ThreadPool.QueueUserWorkItem(…) 方法这类事务，请使用WORKER线程。需要在后台线程上进行工作时，CLR 中的各种组件也会使用这些线程。
IOCP: 进行异步 IO（例如从网络进行读取）时，使用 IOCP 线程

一旦Busy线程数达到Min线程数，ThreadPool 便会将插入新线程的速率限制为每 500 毫秒一个线程。如果Busy的工作多于配置的Min设置，则在处理某些工作时会出现一定的延迟，因为 ThreadPool 会等待发生以下两种情况之一。

一个现有线程释放，以便处理工作。
在 500 毫秒内没有任何现有线程释放，因此会创建一个新线程。

基本上，这意味着Busy线程数大于Min线程数，在应用程序处理网络流量之前可能需要付出 500 毫秒延迟。如果 IOCP 或WORKER线程受到限制，则 StackExchange.Redis 可能会超时等异常。

StackExchange.Redis.RedisTimeoutException: Timeout awaiting response ... IOCP: (Busy=3,Free=997,Min=200,Max=1000), WORKER: (Busy=367,Free=1680,Min=300,Max=2047)
StackExchange.Redis.RedisConnectionException ... IOCP: (Busy=4,Free=996,Min=200,Max=1000), WORKER: (Busy=344,Free=1703,Min=300,Max=2047)

如以上的错误消息中，IOCP的线程数工作正常，没有超过Min值。但是Worker的线程数Busy状态分别为367，344都大于最小值（Min）300，所以出现RedisTimeoutException或RedisConnectionException异常。

解决办法

建议将 IOCP 和Worker 线程的最小配置值设置为大于默认值。此设置会影响复杂应用程序其他部分的性能，因此每个应用需要按照其特定需求来微调此设置。开始时设置为 200 或 300 会比较好，随后可进行测试并根据需要进行调整。

在.NET中的设置示例如下：

private readonly int minThreads = 200;

void Application_Start(object sender, EventArgs e)

{

    // Code that runs on application startup

    AreaRegistration.RegisterAllAreas();

    RouteConfig.RegisterRoutes(RouteTable.Routes);

    BundleConfig.RegisterBundles(BundleTable.Bundles);

    ThreadPool.SetMinThreads(minThreads, minThreads);

}

参考资料

Redis 有关线程池增长的重要详细信息： https://docs.microsoft.com/zh-cn/azure/azure-cache-for-redis/cache-management-faq#important-details-about-threadpool-growth