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Node.js 子线程Crash 问题的排查方法

作者:51CTO 开发

这篇文章主要介绍了Node.js 子线程Crash 问题的排查,本文通过代码例子给大家详细讲解,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下

前言:昨天碰到了一个 worker_threads crash 的问题,最终经过阅读源码和调试找到了具体原因。不得不说,阅读源码是解决问题的非常有效的方法。

代码例子如下。

index.js:

const addon = require.resolve('./build/Release/addon.node');
// this makes addon not be unloaded
require(addon);
const { Worker } = require('worker_threads');
new Worker(`require('${addon}').start();`, {eval: true});

event_loop.cc:

#include "event_loop.h"
void on_close(uv_handle_t *handle){
    delete handle;
}
void cleanup(void* data){
    uv_close((uv_handle_t *)data, on_close);
}
void Start(const Napi::CallbackInfo &args){
    Napi::Env env = args.Env();
    uv_loop_t *loop;
    v8::Isolate* isolate = v8::Isolate::GetCurrent();
    napi_get_uv_event_loop(env, &loop);
    uv_prepare_t* prepare_handle = new uv_prepare_t;
    uv_prepare_init(loop, prepare_handle);
    uv_unref((uv_handle_t *)prepare_handle);
    uv_prepare_start(prepare_handle, [](uv_prepare_t *handle) {});
    node::AddEnvironmentCleanupHook(isolate, cleanup, prepare_handle);
}
Napi::Object Initialize(Napi::Env env, Napi::Object exports){
    exports.Set(Napi::String::New(env, "start"), Napi::Function::New(env, Start));
    return exports;
}
NODE_API_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, Initialize)

总的来说就是我需要在 worker_threads 里使用 addon,然后在子线程退出时发生了 segmentation fault,但是在主线程里是没问题的(完整代码可参考 https://github.com/theanarkh/test_worker_thread)。首先分析下上面代码的过程,当在 JS 层执行 start 的时候,就会往 loop 里面插入一个任务,并通过 AddEnvironmentCleanupHook 注册了一个回调,这个回调在线程退出时会被执行,执行完 start 后线程就退出了,所以这时候 AddEnvironmentCleanupHook 的回调 cleanup 会被执行,cleanup 里调用 uv_close 关闭 handle,接着在线程真正退出时会执行一次 uv_run 处理 uv_close 的回调,从而释放内存。问题发生在执行 uv_close 的回调时出现了 crash。通过调试发现调用 uv_close 时传入的回调函数地址是 A,但是最终执行时地址变成了 B,而 B 是一个非法地址,从而导致了 crash。出现这个问题时,我就开始调试,尝试找出哪里修改了这个地址,但是无果,最终靠灵光一现,想到了动态链接库被卸载的问题,然后通过打断点发现果然如此。

下面通过 Node.js 的源码来分析这个问题。

WorkerThreadData data(this);
  {
    Locker locker(isolate_);
    Isolate::Scope isolate_scope(isolate_);
    SealHandleScope outer_seal(isolate_);
    DeleteFnPtr<Environment, FreeEnvironment> env_;
    // 离开作用域时执行 env_.reset();
    auto cleanup_env = OnScopeLeave([&]() {
      isolate_->CancelTerminateExecution();
      env_.reset();
    });
    // 初始化子线程
    {
      HandleScope handle_scope(isolate_);
      Local<Context> context;
      {
        TryCatch try_catch(isolate_);
        context = NewContext(isolate_);
      }
      Context::Scope context_scope(context);
      {
        env_.reset(CreateEnvironment(
            data.isolate_data_.get(),
            context,
            std::move(argv_),
            std::move(exec_argv_),
            static_cast<EnvironmentFlags::Flags>(environment_flags_),
            thread_id_,
            std::move(inspector_parent_handle_)));
      }
      {
        Mutex::ScopedLock lock(mutex_);
        if (stopped_) return;
        this->env_ = env_.get();
      }
      {
        if (LoadEnvironment(env_.get(), StartExecutionCallback{}).IsEmpty())
          return;
      }
    }
    // 进入子线程事件循环
    {
      Maybe<int> exit_code = SpinEventLoop(env_.get());
      Mutex::ScopedLock lock(mutex_);
      if (exit_code_ == 0 && exit_code.IsJust()) {
        exit_code_ = exit_code.FromJust();
      }
    }
  }

上面是子线程执行时的核心逻辑,当子线程退出时,OnScopeLeave 的第一个函数参数会被执行,从而执行 env_.reset(),接着执行 FreeEnvironment。

void FreeEnvironment(Environment* env) {
  Isolate* isolate = env->isolate();
  Isolate::DisallowJavascriptExecutionScope disallow_js(isolate,
      Isolate::DisallowJavascriptExecutionScope::THROW_ON_FAILURE);
  {
    HandleScope handle_scope(isolate);  // For env->context().
    Context::Scope context_scope(env->context());
    SealHandleScope seal_handle_scope(isolate);
    env->set_stopping(true);
    env->stop_sub_worker_contexts();
    // 执行 AddEnvironmentCleanupHook 回调
    env->RunCleanup();
    RunAtExit(env);
  }
  MultiIsolatePlatform* platform = env->isolate_data()->platform();
  if (platform != nullptr)
    platform->DrainTasks(isolate);
  // 删除 env 对象
  delete env;
}

FreeEnvironment 首先通过来 RunCleanup 执行通过 AddEnvironmentCleanupHook 注册的回调,回到开始的代码就是执行 uv_close 往 loop 里插入一个回调。接着 FreeEnvironment 删除了 env 对象,接下来看 env 的析构函数中相关的代码。

if (!is_main_thread()) {
    for (binding::DLib& addon : loaded_addons_) {
      addon.Close();
    }
  }

如果当前是子线程,析构函数会调用 addon.Close() 关闭动态链接库,也就是 addon,当 addon 的引用数为 0 就会被卸载。因为只有子线程里用到了 addon 所以 addon 会被卸载。这时候 uv_close 回调函数的地址就被修改了。env 处理完之后,接着是 WorkerThreadData 被析构,WorkerThreadData 析构函数中会再执行一次 uv_run 处理剩下的任务。

uv_run(&loop_, UV_RUN_ONCE);

所以 uv_close 的回调就会被执行,因为这时候回调函数的地址被修改成非法的了,所以导致了 crash。除了这个问题外,子线程退出前还会检查 loop,如果还有任务没有被关闭也会导致线程 crash。

void CheckedUvLoopClose(uv_loop_t* loop) {
  if (uv_loop_close(loop) == 0) return;
  PrintLibuvHandleInformation(loop, stderr);
  fflush(stderr);
  // Finally, abort.
  CHECK(0 && "uv_loop_close() while having open handles");
}

再看 uv_loop_close:

int uv_loop_close(uv_loop_t* loop) {
  QUEUE* q;
  uv_handle_t* h;
  if (uv__has_active_reqs(loop))
    return UV_EBUSY;
  QUEUE_FOREACH(q, &loop->handle_queue) {
    h = QUEUE_DATA(q, uv_handle_t, handle_queue);
    if (!(h->flags & UV_HANDLE_INTERNAL))
      return UV_EBUSY;
  }
  uv__loop_close(loop);
  if (loop == default_loop_ptr)
    default_loop_ptr = NULL;
  return 0;
}

总结:这个问题排查了很长的时间,最终靠一个切入点成功找到了问题,并通过源码深入了解了这个过程。源码,是学习一门技术非常重要的资料。

到此这篇关于Node.js 子线程Crash 问题的排查的文章就介绍到这了,更多相关Node.js 子线程Crash内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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