Jul 18

踩坑记: Go 服务灵异 panic 不指定

felix021 @ 2020-7-18 17:31 [IT » 程序设计] 评论(3) , 引用(0) , 阅读(137) | Via 本站原创 | |
这个坑比较新鲜,周一刚填完,还冒着冷气。


- 1 -

在字节跳动,我们线上服务的所有 log 都通过统一的日志库采集到流式日志服务、落地 ES 集群,配上字节云超(sang)级(xin)强(bing)大(kuang)的监控能力,每一条 panic log 都可以触发一个打给值班同学的电话。 

所以我们常常不选电话,只选飞书 ↓↓↓

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但毕竟是 panic,大部分 case 都会迅速被就地正法,除了少数排查费劲、又不对线上产生太大影响的,比如这一个:

Error: invalid memory address or nil pointer dereference
Traceback:
goroutine 68532877 [running]:
...
src/encoding/json/encode.go:880 +0x59
encoding/json.stringEncoder(0xcb9fead550, ...)
...
src/encoding/json/encode.go:298 +0xa5
encoding/json.Marshal(0x1ecb9a0, ...)
...
/path/to/util.SendData(0xca813cd300)


注:为了方便阅读,略有简化。

你看,它可以被 recover 兜住(不会把服务搞挂),而且出现频率很低(每天几次甚至没有),考虑到在每天数百亿请求中的占比,解决它的 ROI 实在太低,所以就耽搁了一段时间 且不用担心背 P0 的锅

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- 2 -

其实之前 S 同学和我都关注过这个 panic ,从上面的 Error log 可以看到,错误发生在调用 json.Marshal 的时候,调用方的代码大概长这样:

func SendData(...) {
  data := map[string]interface{} {
    "code":    ctx.ErrorCode,
    "message": ctx.Message,
    "step":    ctx.StepName,
  }
  msg, err := json.Marshal(data)
  ...
}


注:实际map有更多key/value,这里略作简化。 

看这代码,第一反应是:这**也能 panic ?

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找到对应的 json 库源码(encode.go第880行,对应下面第5行):

func (e *encodeState) string(s string, escapeHTML bool) {
  e.WriteByte('"')
  start := 0
  for i := 0; i < len(s); {
    if b := s[i]; b < utf8.RuneSelf {
      ...


—— 也只是从string里逐个读取字符,看着并没什么猫饼。 

由于 panic 发生在官方 json 库里,不适合修改并部署到全量机器;引入第三方 json 库又涉及很多依赖问题,所以当时没再跟进。

直到最近 panic 频率逐渐升高, H 和 L 同学实在看不下去了。

- 3 -

L 同学的思路是,既然这个 panic 能被 recover 兜住,那为什么不看看 panic 时这个 map 里装了什么呢?

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于是代码就变成了这样:

defer func() {
  if p := recover(); p != nil {
    log.Warnf("Error: %v, data: %v", p, data)
  }
}()
data := map[string]...


然后 panic 顺利转移到了 log.Warnf 这一行[doge]


- 4 - 

不管怎么说成功地转移了问题,只要把 log.Warnf 这一行注释掉……

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作为一个追求极致的 ByteDancer,L 同学抵制住了诱惑并尝试了新的思路,既然从 panic log 看到是跪在了一个 string 上,那至少先看看是哪一个string:

data := make(map[string]interface{})
defer func() {
  if p := recover(); p != nil {
    for k, v := range data {
      log.Warnf("CatchMe: k=%v", k)
      log.Warnf("CatchMe: v=%v", v)
    }
  }
}()
...


改起来倒是很简单,赶在这个 需要上班的 周日下午发了车,晚上就捉到了一个case。

通过线上 log,我们发现错误出现在 "step" 这个 key 上(log里有输出key、但没输出value),value 本应是 ctx.StepName 这个 string。

可是 string 这种看起来人畜无害的 immutable 的 type 为什么会导致 panic 呢?

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- 5 -

通过走读代码得知,在遇到异常的时候,我们会往 ctx.StepName 写入这个异常点的名称,就像这样: 

const STEP_XX = "XX"

func XX(...) {
  if err := process(); err != nil {
    ctx.StepName = STEP_XX
  }
}


一边读一边写,有那么点并发的味道了。

考虑到我们为了降低媒体感知的超时率,将整个广告的召回流程包装成一个带时间限制的任务:

finished := make(chan struct{})
timer := time.NewTimer(duration)
go recall(finished)
select {
  case <-finished:
    sendResponse()
  case <- timer.C:
    sendTimeoutResponse()
}


因此在一个请求流程中,确实可能会出现并发读写 ctx.StepName 这个 string object 的情况。 

但如何实锤是这儿挖的坑呢? 


- 6 -

在线上服务中直接验证这一点不太容易,但是 H 同学做了一个简单的 POC,大概像这样:

const (
  FIRST  = "WHAT THE"
  SECOND = "F*CK"
)

func main() {
  var s string
  go func() {
    i := 1
    for {
      i = 1 - i
      if i == 0 {
        s = FIRST
      } else {
        s = SECOND
      }
      time.Sleep(10)
    }
  }()

  for {
    fmt.Println(s)
    time.Sleep(10)
  }
}


代码一跑起来就有点味道了:

$ go run poc.go
WHAT THE
F*CK
...
WHAT
WHAT
WHAT
F*CKGOGC
...


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虽然没看到 panic,但是确实看到了点奇怪的东西(严正声明:不是故意要吐槽GO的GC)。

再用 go 的 race detector 瞅瞅:

$ go run -race poc.go >/dev/null   
==================
WARNING: DATA RACE
Write at 0x00c00011c1e0 by goroutine 7:
  main.main.func1()
    poc.go:19 +0x66(赋值那行)

Previous read at 0x00c00011c1e0 by main goroutine:
  main.main()
    poc.go:28 +0x9d(println那行)


这下可算是实锤了。


- 7 -

那么为什么 string 的并发读写会出现这种现象呢? 

这就得从 string 底层的数据结构说起了。在 go 的 reflect 包里有一个 type StringHeader ,对应的就是 string 在 go runtime的表示:

type StringHeader struct {
    Data uintptr
    Len  int
}


可以看到, string 由一个指针(指向字符串实际内容)和一个长度组成。 

比如说我们可以这么玩弄 StringHeader:

s := "hello"
p := *(*reflect.StringHeader)(unsafe.Pointer(&s))
fmt.Println(p.Len)


对于这样一个 struct ,golang 无法保证原子性地完成赋值,因此可能会出现goroutine 1 刚修改完指针(Data)、还没来得及修改长度(Len),goroutine 2 就读取了这个string 的情况。

因此我们看到了 "WHAT" 这个输出 —— 这就是将 s 从 "F*CK" 改成 "WHAT THE" 时,Data 改了、Len 还没来得及改的情况(仍然等于4)。

至于 "F*CKGOGC" 则正好相反,而且显然是出现了越界,只不过越界访问的地址仍然在进程可访问的地址空间里。 


- 8 - 

既然问题定位到了,解决起来就很简单了。 

最直接的方法是使用 sync.Mutex:

func (ctx *Context) SetStep(step string) {
  ctx.Mutex.Lock()
  defer ctx.Mutex.Unlock()
  ctx.StepName = Step
}


Mutex 性能不够好(lock does not scale with the number of the processors),对于这种读写冲突概率很小的场景,性能更好的方案是将 ctx.StepName 类型改成 atomic.Value,然后 

ctx.StepName.Store(step)


注:也可以改成 *string 然后使用 atomic.StorePointer

实际上,Golang 不保证任何单独的操作是原子性的,除非使用 atomic 包里提供的原语或加锁


- 9 -

大结局:周一下午 H 同学提交了修复代码并完成发布,这个 panic 就再没出现了。

总结一下:
* string 没有看起来那么人畜无害
* 并发的坑可以找 -race 帮帮忙
* 记得使用 mutex 或 atomic

最后留下一个小问题供思考:

这说了半天并没有完全复现 panic,不过文中已经给了足够多的工具,你能想到怎么办吗?




推荐阅读:

* 程序员面试指北:面试官视角
* 踩坑记:go服务内存暴涨
* TCP:学得越多越不懂
* UTF-8:一些好像没什么用的冷知识
* [译] C程序员该知道的内存知识 (1)





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acrossing
2020-7-27 09:50
重现了sweat
felix021 Email Homepage
2020-7-26 14:20
填一下最后的问题:如果是一个空串,指针 Data 的值就是 nil,所以出现了 nil pointer dereference 。
acrossing
2020-7-25 15:46
go1.12,测试了例子,没有重现呢
felix021 回复于 2020-7-26 14:09
重定向到文件,或者grep滤掉正常的输出
分页: 1/1 第一页 1 最后页
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