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没想到,错误的单例写法,让 RabbitMQ 大量超时导致程序挂死!

时间:2021-12-06 23:39     来源/作者:一线码农聊技术

没想到,错误的单例写法,让 RabbitMQ 大量超时导致程序挂死!

一、背景

1. 讲故事

10月份星球里的一位老朋友找到我,说他们公司的程序在一个网红直播带货下给弄得无响应了,无响应期间有大量的 RabbitMQ 超时,寻求如何找到根源,聊天截图我就不发了。

既然无响应了,那必然是程序的大量线程被主动或者被动的挂起,朋友也很及时的从程序上抽了一管血下来,接下来就上 windbg 一起探究下到底发生了什么?

二、Windbg 分析

1. 线程们都怎么了

要想看所有线程,还是老命令 !t 。

  1. 0:000> !t
  2. ThreadCount: 5221
  3. UnstartedThread: 0
  4. BackgroundThread: 5199
  5. PendingThread: 0
  6. DeadThread: 21
  7. Hosted Runtime: no
  8. Lock
  9. DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception
  10. 20 1 74e4 00000276CB778180 202a020 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000276cb77c9d0 -00001 MTA
  11. 31 2 42cc 00000276CB6CA830 2b220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000276cb77c9d0 -00001 MTA (Finalizer)
  12. 32 3 2b40 00000276CB85D1B0 102a220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000276cb77c9d0 -00001 MTA (Threadpool Worker)
  13. 2 6 bccc 00000276CBA5D2F0 20220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000276cb77c9d0 -00001 Ukn
  14. 33 9 7224 00000276CBA5C0C0 3029220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000276cb77c9d0 -00001 MTA (Threadpool Worker) System.IO.IOException 00000279ccc56cd0
  15. 9 23 29e0 0000027BD86FD180 20220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000276cb77c9d0 -00001 Ukn
  16. ...

从简要信息看,当前有 5000+ 的线程,太牛了,一般一台机器的所有进程的线程加起来也没这么多。。。不过我目前看到最多的是 1w + 的线程 ??????, 就是那种不用线程池,直接用 Thread 造成的一种线程垃圾。

可以看到线程列表中的 9号线程 抛了托管异常,接下来看看是个啥错误, 使用 !wpe 00000279ccc56cd0 命令。

  1. 0:000> !wpe 00000279ccc56cd0
  2. Address: 00000279ccc56cd0
  3. Exception Type: System.IO.IOException
  4. Message: Unable to read data from the transport connection: 远程主机强迫关闭了一个现有的连接。.
  5. Inner Exception: 00000279ccc56b20 System.Net.Sockets.SocketException 远程主机强迫关闭了一个现有的连接。
  6. Stack:
  7. SP IP Function
  8. 000000791b88c970 00007ffd844a1b31 System.Net.Sockets.NetworkStream.Read(Byte[], Int32, Int32)
  9. 000000791b88ee80 00007ffd849e6f8a System.IO.BufferedStream.ReadByteSlow()
  10. 000000791b88eeb0 00007ffd8312950a RabbitMQ.Client.Impl.InboundFrame.ReadFrom(System.IO.Stream, Byte[])
  11. 000000791b88ef40 00007ffd849e6d7d RabbitMQ.Client.Framing.Impl.Connection.MainLoopIteration()
  12. 000000791b88efa0 00007ffd8312832f RabbitMQ.Client.Framing.Impl.Connection.MainLoop()
  13. HResult: 80131620

从堆栈信息来看,程序做了一个远程访问 RabbitMQ,结果 tcp 连接被对方关闭了,貌似和朋友说的有大量 RabbitMQ 超时有关。

接下来就是查看各个线程栈,研究下此时这些线程都在干什么,使用 ~*e !clrstack 命令,通过仔细研读线程栈,我发现有大量的方法卡在 xxx.RabbitMq.RabbitMqConnection.GetInstance 方法处。

  1. Child SP IP Call Site
  2. 0000008B8A9ED6A8 00007ffdf5246594 [HelperMethodFrame_1OBJ: 0000008b8a9ed6a8] System.Threading.Monitor.ReliableEnter(System.Object, Boolean ByRef)
  3. 0000008B8A9ED800 00007ffd84a6a4a9 xxx.RabbitMq.RabbitMqConnection.GetInstance(Microsoft.Extensions.Options.IOptions`1, Microsoft.Extensions.Logging.ILogger`1)
  4. 0000008B8A9ED860 00007ffd84a6a317 xxx.RabbitMq.RabbitMqProducer..ctor(Microsoft.Extensions.Options.IOptionsSnapshot`1, Microsoft.Extensions.Logging.ILogger`1)
  5. 0000008B8A9ED8A0 00007ffd8334817b DynamicClass.ResolveService(ILEmitResolverBuilderRuntimeContext, Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceLookup.ServiceProviderEngineScope)
  6. 0000008B8A9ED930 00007ffd83347d76 DynamicClass.ResolveService(ILEmitResolverBuilderRuntimeContext, Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceLookup.ServiceProviderEngineScope)
  7. 0000008B8A9EDE90 00007ffd844f3cb3 Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ActivatorUtilities.GetService(System.IServiceProvider, System.Type, System.Type, Boolean) [/_/src/libraries/Common/src/Extensions/ActivatorUtilities/ActivatorUtilities.cs @ 173]
  8. DynamicClass.lambda_method196(System.Runtime.CompilerServices.Closure, System.IServiceProvider, System.Object[])
  9. 0000008B8A9EDF20 00007ffd84a0fc9c Microsoft.AspNetCore.Mvc.Controllers.ControllerFactoryProvider+c__DisplayClass5_0.g__CreateController|0(Microsoft.AspNetCore.Mvc.ControllerContext)
  10. 0000008B8A9EDF70 00007ffd8452ce7f Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.Next(State ByRef, Scope ByRef, System.Object ByRef, Boolean ByRef) [/_/src/Mvc/Mvc.Core/src/Infrastructure/ControllerActionInvoker.cs @ 285]
  11. 0000008B8A9EE030 00007ffd84a0fac8 Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.InvokeInnerFilterAsync() [/_/src/Mvc/Mvc.Core/src/Infrastructure/ControllerActionInvoker.cs @ 490]
  12. 0000008B8A9EE0B0 00007ffd845346cd Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ResourceInvoker.Next(State ByRef, Scope ByRef, System.Object ByRef, Boolean ByRef) [/_/src/Mvc/Mvc.Core/src/Infrastructure/ResourceInvoker.cs @ 883]
  13. 0000008B8A9EE240 00007ffd84a0f9ad Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ResourceInvoker.InvokeNextExceptionFilterAsync() [/_/src/Mvc/Mvc.Core/src/Infrastructure/ResourceInvoker.cs @ 1024]
  14. 0000008B8A9EE2C0 00007ffd84534272 Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ResourceInvoker.Next(State ByRef, Scope ByRef, System.Object ByRef, Boolean ByRef) [/_/src/Mvc/Mvc.Core/src/Infrastructure/ResourceInvoker.cs @ 883]
  15. 0000008B8A9EE450 00007ffd84a0f850 Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ResourceInvoker.InvokeNextResourceFilter() [/_/src/Mvc/Mvc.Core/src/Infrastructure/ResourceInvoker.cs @ 976]
  16. ...

从调用栈信息看,源头是一个http请求,然后在 GetInstance 下的 lock 处被冻结,这就激发了我很大的好奇心,接下来根据 IP 导出源码看看。

  1. public sealed class RabbitMqConnection
  2. {
  3. public static RabbitMqConnection GetInstance(IOptions options, ILogger<dynamic> logger)
  4. {
  5. if (_uniqueInstance == null || _uniqueInstance.Connection == null || !_uniqueInstance.Connection.IsOpen)
  6. {
  7. lock (_objLock)
  8. {
  9. if (_uniqueInstance == null || _uniqueInstance.Connection == null || !_uniqueInstance.Connection.IsOpen)
  10. {
  11. _uniqueInstance = new RabbitMqConnection(options.Value, logger);
  12. }
  13. }
  14. }
  15. return _uniqueInstance;
  16. }
  17. private RabbitMqConnection(RabbitMqConfig config, ILogger<dynamic> logger)
  18. {
  19. Policy.Handle().Or().WaitAndRetry(6, (int retryAttempt) => TimeSpan.FromSeconds(1.0), delegate (Exception ex, TimeSpan time, int retryCount, Context content)
  20. {
  21. if (6 == retryCount)
  22. {
  23. throw ex;
  24. }
  25. _logger.LogError(ex, $"{retryCount}:{ex.Message}");
  26. })
  27. .Execute(delegate
  28. {
  29. Connection = factory.CreateConnection();
  30. });
  31. }
  32. }

从代码逻辑看,朋友用了 双检锁 来给 RabbitMQ 实例做单例化,如果实例创建失败还会有 6 次 1s 的尝试,这种写法乍一看没什么问题。

2. 单例写法真的没问题吗

如果单例写法没问题的话,为什么有大量的线程卡在 lock 处呢?既然是 单例 那肯定是 rabbitmq 第一次被实例化后,后人直接乘凉就好了哈,带着这个疑问再次检查 双检索 写法,尼玛,在判断单例的时候居然做了 _uniqueInstance.Connection.IsOpen 判断,大家知道这意味着什么吗?

这意味着,一旦 rabbitmq 在某个时刻挂掉了,单例条件就被破防了,无数的线程排队来做 RabbimtMQ 的实例化,要知道这都是些不实例出来不罢休的勇士,继而导致程序挂死...??????

3. 验证我的想法

既然从源码中推出了这个代码缺陷,但口说无凭,我得拿出证据,要想验证很简单,到托管堆寻找 RabbitMqConnection 实例,看下此时它的 IsOpen 是不是 false 即可, 通过 ILSpy 查看源码发现它是用 CloseReason==null 来判断的。

没想到,错误的单例写法,让 RabbitMQ 大量超时导致程序挂死!

接下来看看 CloseReason 不为空即可。

  1. 0:000> !dumpheap -type RabbitMqConnection
  2. Address MT Size
  3. 00000277cbd7aa68 00007ffd831f1570 32
  4. 00000277ccb13068 00007ffd831f1570 32
  5. 0:000> !DumpObj /d 00000277cbd7b858
  6. Name: RabbitMQ.Client.Framing.Impl.AutorecoveringConnection
  7. MethodTable: 00007ffd83235db0
  8. EEClass: 00007ffd83242898
  9. Size: 200(0xc8) bytes
  10. File: G:\xxx\RabbitMQ.Client.dll
  11. Fields:
  12. MT Field Offset Type VT Attr Value Name
  13. 00007ffd82397238 4000180 bc System.Boolean 1 instance 0 _disposed
  14. 00007ffd82390c68 4000181 8 System.Object 0 instance 00000277cbd7b920 _eventLock
  15. 00007ffd831fc230 4000182 10 ...g.Impl.Connection 0 instance 00000277cbd7d5f8 _delegate
  16. 0:000> !DumpObj /d 00000277cbd7d5f8
  17. Name: RabbitMQ.Client.Framing.Impl.Connection
  18. MethodTable: 00007ffd831fc230
  19. EEClass: 00007ffd8322cd70
  20. Size: 232(0xe8) bytes
  21. File: G:\xxx\RabbitMQ.Client.dll
  22. Fields:
  23. MT Field Offset Type VT Attr Value Name
  24. 00007ffd82397238 4000198 b8 System.Boolean 1 instance 0 _disposed
  25. 00007ffd82390c68 4000199 8 System.Object 0 instance 00000277cbd7d6e0 _eventLock
  26. 00007ffd82d93d00 400019a 10 ...ualResetEventSlim 0 instance 00000277cbd7d6f8 _appContinuation
  27. 00007ffd83276028 400019b 18 ...ShutdownEventArgs 0 instance 00000279ccc56e28 _closeReason
  28. 0:000> !do 00000277ccb13068
  29. Name: xxx.RabbitMq.RabbitMqConnection
  30. MethodTable: 00007ffd831f1570
  31. EEClass: 00007ffd831eb920
  32. Size: 32(0x20) bytes
  33. File: G:\xxx\xxx.dll
  34. Fields:
  35. MT Field Offset Type VT Attr Value Name
  36. 00007ffd831f13f8 400001f 8 ...Private.CoreLib]] 0 instance 00000278cbe4c2a0 _logger
  37. 00007ffd831f2ab0 4000020 10 ...lient.IConnection 0 instance 0000000000000000 <Connection>k__BackingField
  38. 00007ffd831f1570 400001d 8 ...abbitMqConnection 0 static 00000277cbd7aa68 _uniqueInstance
  39. 00007ffd82390c68 400001e 10 System.Object 0 static 00000277cbd7aa50 _objLock

从输出信息中可以很清楚的看到当前托管堆有两个 RabbitMqConnection 对象,其中一个果然是失败了(_closeReason=00000279ccc56e28),还有一个正在努力的new k__BackingField=0000000000000000, 这也就验证了假设。

4. 后续

有了这些信息,和朋友做了下沟通,建议再优化一下 IsOpen=false 时的异常处理逻辑,比如 return 或者 throw new,或者干脆不要用懒检测, 千万不要硬着来。

至于造成 RabbitMQ 不响应的一系列诱因,朋友通过参考的开源项目,发现将别人的 AddSingleton 改成了 AddScoped。

没想到,错误的单例写法,让 RabbitMQ 大量超时导致程序挂死!

这也就造成了每一次Http请求都要试探性的判断单例逻辑, 别人的解法是一旦上层单例化了,下层就不会再次处理了,也就不会走 IsOpen 逻辑。

三、总结

造成本次程序卡死的事故,主要有两点:

  • RabbitMQ 生成单例化中的 IsOpen 判断问题,建议改用自动重连属性 AutomaticRecoveryEnabled 和 TopologyRecoveryEnabled,或者用静态构造函数替代双检锁。
  • 过多的 http 请求对单例逻辑的试探,按照朋友的改发将 Scoped 改成 Singleton 来规避。

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/C4zQ_HVd-JSyEvIv8xSy7w

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