python / python/cpython

Inefficient ssl.SSLWantReadError exception slows down very common use-case

Đang mở
#123,954 12 bình luận 2 reaction 0 người được giao Xem trên GitHub

Chưa có ai nhận issue này.

extension-modules performance topic-SSL type-bug
Ngôn ngữ chính
Python
Star
77.2k
Fork
35.9k
Chỉ số merge pull request
Chỉ số pull request đang chờ

Mô tả

Bug report

Bug description:

Event loops like uvloop, asyncio use nonblocking ssl. They typically

  1. read data from the socket when epoll returns that it is ready
  2. push data to the incoming MemoryBIO
  3. read from SSLObject until SSLWantReadError is thrown
  4. pass read data to the application protocol

when peers are exchanging relatively small messages, SSLObject.read is typically called 2 times . First call returns data, second - throws SSLWantReadError

perf shows that the second call is almost as expensive as the first call because of time spent on constructing new exception object.

Is it possible to optimize exception object creation for the second call?

I tried to avoid the second call by analyzing MemoryBIO.pending and SSLObject.pending values but they can't always reliably tell that we have to wait for more data.

For example, it is possible that incoming MemoryBIO.pending > 0, SSLObject.pending == 0. We call SSLObject.read and it throws because incoming MemoryBIO doesn't have the full ssl frame yet.

Example echo client that replicates internal logic in asyncio/uvloop:

import socket
import ssl
import select
from typing import Optional

ssl_context = ssl.create_default_context()
ssl_context.check_hostname = False
ssl_context.verify_mode = ssl.CERT_NONE

ep = select.epoll(2)

incoming = ssl.MemoryBIO()
outgoing = ssl.MemoryBIO()

sock: Optional[socket.socket] = None
ssl_sock: Optional[ssl.SSLObject] = None


def wait_data():
    ep.poll()

    try:
        while True:
            chunk = sock.recv(1024)
            incoming.write(chunk)
    except BlockingIOError:
        pass


def wait_data_until_ssl_read_succeed():
    data = bytearray()
    try:
        wait_data()
        # while ssl_sock.pending() > 0 or incoming.pending > 0:
        while True:
            data += ssl_sock.read()
    except ssl.SSLWantReadError:
        pass

    return data


with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
    ep.register(sock.fileno(), select.EPOLLIN)

    ssl_sock = ssl_context.wrap_bio(incoming, outgoing, server_hostname='localhost')

    sock.connect(('127.0.0.1', 25000))
    sock.setblocking(False)

    handshake_complete = False
    message_sent = False

    msg = b"a" * 256

    # do handshake
    while True:
        try:
            ssl_sock.do_handshake()
            break
        except ssl.SSLWantReadError as ex:
            if outgoing.pending > 0:
                chunk = outgoing.read(outgoing.pending)
                sock.send(chunk)
            wait_data()

    # send message and wait for reply
    while True:
        ssl_sock.write(msg)
        chunk = outgoing.read(outgoing.pending)
        sock.send(chunk)

        data = wait_data_until_ssl_read_succeed()
        # print(data)

Perf output:

   17.41%     0.25%            43  python   _ssl.cpython-314-x86_64-linux-gnu.so     [.] _ssl__SSLSocket_read
            |          
             --17.16%--_ssl__SSLSocket_read
                       |          
                       |--8.09%--SSL_read_ex
                       |          |          
                       |           --7.74%--0x7b1fbef883f9
                       |                     |          
                       |                     |--4.83%--0x7b1fbefadc22
                       |                     |          |          
                       |                     |          |--0.93%--0x7b1fbefa6919
                       |                     |          |          |          
                       |                     |          |           --0.90%--EVP_DecryptUpdate
                       |                     |          |                     |          
                       |                     |          |                      --0.90%--0x7b1fbec90c8b
                       |                     |          |                                |          
                       |                     |          |                                 --0.87%--0x7b1fbec90b45
                       |                     |          |          
                       |                     |          |--0.79%--0x7b1fbefa64a5
                       |                     |          |          |          
                       |                     |          |           --0.61%--EVP_CIPHER_CTX_get_iv_length
                       |                     |          |          
                       |                     |          |--0.72%--0x7b1fbefa6721
                       |                     |          |          |          
                       |                     |          |           --0.60%--EVP_CipherInit_ex
                       |                     |          |          
                       |                     |          |--0.57%--0x7b1fbefa6750
                       |                     |          |          
                       |                     |           --0.52%--0x7b1fbefa68f0
                       |                     |          
                       |                     |--1.13%--0x7b1fbefadf94
                       |                     |          |          
                       |                     |           --0.52%--0x7b1fbefac3c7
                       |                     |          
                       |                      --0.68%--0x7b1fbefad750
                       |          
                       |--6.21%--PySSL_SetError.constprop.0
                       |          |          
                       |           --5.17%--fill_and_set_sslerror
                       |                     |          
                       |                     |--2.83%--PyUnicode_FromFormat
                       |                     |          |          
                       |                     |           --2.54%--unicode_from_format
                       |                     |                     |          
                       |                     |                      --1.23%--__sprintf_chk
                       |                     |                                __vsprintf_internal
                       |                     |                                |          
                       |                     |                                 --0.99%--__vfprintf_internal
                       |                     |          
                       |                      --1.01%--PyObject_SetAttr
                       |                                |          
                       |                                 --0.98%--PyObject_GenericSetAttr
                       |                                           |          
                       |                                            --0.52%--_PyObjectDict_SetItem
                       |          
                        --0.60%--SSL_get_error

To reproduce you would need some ssl echo server running on localhost 25000 port. After you have started it, run echo client code under perf.

$ perf record -F 999 -g --call-graph lbr --user-callchains -- python echo_client.py
$ perf report -G -n --stdio

Let it work for 15 seconds and then press Ctrl-C

CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

Linux

Linked PRs
  • gh-128391

Hướng dẫn đóng góp

Mở hướng dẫn đóng góp

Bắt đầu từ đâu

  1. Đọc hết issue, rồi đọc hướng dẫn đóng góp của dự án.
  2. Bình luận trên issue rằng bạn sẽ nhận — tránh hai người làm cùng một việc.
  3. Fork repository và làm thay đổi trên một nhánh.
  4. Mở pull request có tham chiếu số hiệu của issue.

Hướng nghiên cứu

Bắt đầu từ SSLObject.read và đường dẫn _ssl__SSLSocket_read được hiển thị trong đầu ra của perf, đặc biệt là PySSL_SetError và fill_and_set_sslerror. Tái hiện vấn đề bằng echo client được cung cấp và một SSL echo server chạy trên localhost, sau đó chạy các lệnh perf được cung cấp. Hoàn thành có nghĩa là giảm overhead khi tạo SSLWantReadError mà không thay đổi hành vi SSL không chặn.

Do mô hình lập chỉ mục viết ra từ nội dung của issue.

Đánh giá

Công nghệ
python
Lĩnh vực
networking, performance
Loại issue
Lỗi
Độ khó
4/5
Thời gian dự kiến
3-5 ngày
Mức độ hoạt động
Đình trệ
Độ rõ ràng
Khá rõ ràng
Mức phù hợp với người mới
35/100

Nhận issue mới trong hộp thư của bạn

Bản tóm tắt ngắn những issue GitHub phù hợp với người mới.