记录一次线上组件崩溃的解决过程

马上就要离职了，想想工作中有些东西还是需要沉淀下来的，不仅仅要沉淀到心里，因为年纪大了^_，很容易忘记，不是有句话么，好记性不如烂笔头。

分析这个bug之前先说点别的。

解决bug的大致思路

我觉的解bug和医生看病是一样的，中医看病讲究望闻问切。软件出了毛病也按这个套路来，但是不需要闻。

望。观察表面现象，server端出了问题还是client端？现象是什么？log里记录了什么？
问。询问客户最近做了什么操作？哪些是重现问题的必要步骤？
切。为软件的code把把脉吧，由表及里，看一下软件的哪些机能出现了问题，小问题还是大问题？表层应用代码有问题？还是底层代码库有问题？只是逻辑的问题？还是性能问题？或者设计架构缺陷？

我们开发的产品运行在windows server 平台上，几个月之前fix过一个线上发现的bug。对于有经验的开发人员来说,需要解决的bug分为两种：能稳定重现的和不能稳定重现的。只要能够稳定重现，从客户提供的种种数据中总能顺藤摸瓜，找到问题根源。在我们的软件中，这些数据包括以下几种：

Windows Event Log，这也分为两个不同的级别(只说和我们相关的)
1. windows logs,这是操作系统级别的log，若遇到组件崩溃，windows logs下面的Application会打印log记录。
2. Application and Services Logs，我们的产品自定义的log放在这个目录下面，这些log这是最直接的信息，如插在软件中的一个个索引，报错之后能够很快定位代码位置，找到问题突破口。
网络包（wireshark包），这些是实时动态的数据，可以作为review静态代码时的辅助，查看数据交互是否出现了问题。是不是漏发数据或者多发了等等。
trace log,这是更加详细的log，如果windows log是CT片，那么trace log就是核磁共振片了。这些log的打印会影响性能，因此是有开关的，平时处于关闭状态，如果需要把开关打开后，log就会被打印出来。这些log首先被写入windows Message Queue中，然后使用工具进行显示或重定向到log文件。
数据库备份。在实验室里重现问题使用客户的数据库可能会更容易些。
dump文件。抓取dump文件是一种在遇到代码崩溃时行之有效的获取相关信息的方法，它是出错时内存的一份快照。我们会在下面介绍如何在windows环境下设置注册表，在出现崩溃时自动抓取dump。

根据bug的难易程度,找问题出现的根源有三种手段，可以层层递进或者同时进行：

开发人员review静态代码，这可能需要结合前面提到的两种log或者网络包来review。有可能问题的根源很简单，一眼就能看出来。下面的步骤就省了。
如果review代码发现不了问题或者问题不好重现，测试可以尝试去重现问题，寻找规律，如果自己的制作的数据库重现不了可以使用客户数据库。问题可以稳定重现后，开发人员可以在remote debug来进一步跟踪代码。但是release环境下的debug因为有编译优化存在，有些内存数据更本显示不出来或者是错误的，代码执行顺序有时候也很怪异。这点需要小心。
鉴于debug release环境的难处，开发人员可以自己搭建一个debug版的环境进行重现、调试。但是有一点，还是因为release和debug环境的差异，有时候只有在release环境下才能重现问题，这种情况下这种方法就失效了。

还有一种特殊情况就是出现组件崩溃时，这种情况下我们会抓取到dump文件，把dump文件导入到visual studio中，就能一步步查看call stack来寻找问题的出错点。

好了，前面将我们解决bug时需要的信息以及解决方法做了一个简单的总结，下面就具体说一下博主一次解决组件崩溃的经历。很早之前的事了，dump文件和环境都没有了，主要从以下三点介绍：

问题是如何重现的；
如何抓取dump文件；
问题根源在哪里

问题描述

客户发现有一个server组件一周会出现至少一次崩溃，windows的application log报出类似如下错误：

根据客户的描述，这个server组件大约有100多个socket连接，这些连接每隔几分钟就会有一些断掉然后重连（有可能是网络问题导致的），他们推断这和组件崩溃有一定的关系。

因为问题不好重现，测试团队先行重现客户的这个bug。使用客户数据库，实现脚本模拟客户的socket断开和重连。

前面也说过，bug分为容易重新和不容易重现的，这个bug的第一个难点是如何重现，测试为了增加压力，将连接数增加至300,socket的断开时间间隔逐渐改小等等。

如何抓取dump文件

在重现问题之前，需要配置windows在组件崩溃时自动抓取dump文件，如何配置，很简单，将下面的注册表项导入注册表即可，注意要把DumpComponentName.exe替换为你的需要抓dump的组件。

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\Windows Error Reporting\LocalDumps]
"DumpType"=dword:00000002
"DumpFolder"=hex(2):43,00,3a,00,5c,00,43,00,72,00,61,00,73,00,68,00,44,00,75,\
  00,6d,00,70,00,00,00
"DumpCount"=dword:000000ff

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\Windows Error Reporting\LocalDumps\DumpComponentName.exe]
"DumpType"=dword:00000002
"DumpCount"=dword:000000ff
"DumpFolder"=hex(2):43,00,3a,00,5c,00,43,00,72,00,61,00,73,00,68,00,44,00,75,\
  00,6d,00,70,00,5c,00,44,00,75,00,6d,00,70,00,43,00,6f,00,6d,00,70,00,6f,00,\
  6e,00,65,00,6e,00,74,00,4e,00,61,00,6d,00,65,00,00,00

问题根源分析

因为dump文件和环境都不在了，不能介绍分析dump文件的过程了。只能分析最后的结果,发现了两个问题：

问题一：有关STL容器的线程安全问题

有关这个问题建议先拜读一下Scott Meyers的effective STL 条款12。

引用其中的话：

在STL容器（和大多数厂商的愿望）里对多线程支持的黄金规则已经由SGI定义，并且在它们的STL网站[21]上
发布。大体上说，你能从实现里确定的最多是下列内容：

多个读取者是安全的。多线程可能同时读取一个容器的内容，这将正确地执行。当然，在读取时不能
有任何写入者操作这个容器。
对不同容器的多个写入者是安全的。多线程可以同时写不同的容器。

也就是STL容器只能够在两种情况下保证多线程安全：

同时读取一个不会发生变化的容器。
同时写多个不同的容器。

仅仅这两种情况，看看下面的发现有问题的code，你能看出问题在哪里么？

template<typename T>
ResourceResult getValue(ResourceKey key, T value)
{
	ResourceResult result = ResourceFailure;
	resourcevalues_.guard();//lock
	Resources::iterator resource = resourcevalues_.resources().find(key);
	if (resource == resourcevalues_.resources().end()) // not found
	{		
		resourcevalues_.addResource(key, resourceValueEntry);
		resourcevalues_.unGuard();//unlock
	}
	else
	{
		// item cached			
		resourcevalues_.unGuard();//unlock
	    if ((*resource).second.getValue(value))
		{
			result = ResourceSuccess;
		}
		else
		{
			result = ResourceConversionError;
		}	
	}	
	return result;
}

这是典型的有问题的SLT多线程编程，写这段代码的coder可能是这么认为的：

多线程不能同时写一个容器，因此加了lock
多线程可以同时读一个容器。

第一条没有问题，但是第二条是有前提的，同时读一个容器需要在容器不发生变化的情况下。如果恰巧在读取容器元素时另外一个线程对此容器进行写操作，读线程的iterator会失效，接下来的行为是未定义的。

如何修改？对，读也需要加锁。

template<typename T>
ResourceResult getValue(ResourceKey key, T value)
{
	ResourceResult result = ResourceFailure;
	resourcevalues_.guard();//lock
	Resources::iterator resource = resourcevalues_.resources().find(key);
	if (resource == resourcevalues_.resources().end()) // not found
	{		
		resourcevalues_.addResource(key, resourceValueEntry);		
	}
	else
	{
		// item cached			
	    if ((*resource).second.getValue(value))
		{
			result = ResourceSuccess;
		}
		else
		{
			result = ResourceConversionError;
		}	
	}	
	resourcevalues_.unGuard();//unlock
	return result;
}

这就没有问题了。

问题二 : 一个线程句柄释放问题

GeneratorThread::~GeneratorThread()
{
	if (thread_)
	{
	    stop();
	    thread_->wait(5000);	
	    delete thread_;
	}
    delete generator_;
}

上面代码的背景是一个controller thread(简称CT)管理着多个Generator Thread（GT）,CT会监控每个GT的状态，如果有的状态不是Active，那么就delete掉它的资源，调用这个析构函数的时候会释放掉GT所拥有的线程句柄(thread_)和线程使用的相关资源(generator_)(socket和应用层协议的相关资源)，delete thread_之前需要先给这个thread发送一个stop()信号：

void
GeneratorThread::stop()
{
    (void) stopRequest_.set();
}

然后调用thread_->wait(5000)确保线程收到这个stop信号之后，采取delete thead_,为的是防止打断thread有可能正在进行的其他工作。通过抓到的dump文件，发现在这里跳出了exception。我们怀疑5秒的等待时间是不是太短了，于是改成了下面的代码：

GeneratorThread::~GeneratorThread()
{
	if (thread_)
	{
	    stop();
	    thread_->wait(INFINITE);//wait forever	
	    delete thread_;
	}
    delete generator_;
}

问题依然得不到解决，继续研究，发现thread_包含的线程的真正句柄（thread_对象所属类的成员变量,windows线程函数_beginthreadex的返回值），此时已经变成了无效句柄。问题有眉目了，竟然没有注意到野指针问题，我们在删除一个指针之后，编译器只会释放该指针所指向的内存空间，而不会删除这个指针本身，因此，如果delete两次GeneratorThread，析构函数会进入两次，第二次执行下面这个句子的时候，虽然thread_已经被delete过了，但仍然能够进入

if(thread_)

这时候一个无效句柄调用wait函数，跳出了exception。如何修改就很简单了。

GeneratorThread::~GeneratorThread()
{
	if (thread_)
	{
	    stop();
	    thread_->wait(5000);
	    delete thread_;
	    thread_=nullptr;
	}
    delete generator_;
    generator_=nullptr;
}

因此，看似复杂的问题往往是由一些低级错误造成的。反过来，如果写代码的时候如果不小心，一些小错误往往也会酿成大祸。

好了，最后是出补丁，release...

这篇博文结束了。

后续如果时间充足，会有工作中的其他总结，包括但不限于：

如何用OOP实现我们的应用层协议——协议状态机
设计模式实战——我们的产品中用到的其它设计模式
google C++ mock测试框架在我们产品中是如何使用的
谈谈开发眼中的敏捷——我们的敏捷团队是如何运作的
记录其他疑难bug的解决过程
。。。

posted @ 2017-06-20 14:27 HarlanC 阅读(3686) 评论(3) 编辑收藏举报

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HarlanC

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