7 行代码搞崩溃 B 站,原因令人唏嘘!

作者：豌豆花下猫

来源：Python猫

前段时间，哔哩哔哩（一般常称为 B 站）发布了一篇文章《2021.07.13 我们是这样崩的》，详细回顾了他们在 2021.07.13 晚上全站崩溃约 3 小时的至暗时刻，以及万分紧张的故障定位与恢复过程。

那篇文章将定位过程、问题分析、优化改进等方面写得很详细，在我印象中，国内互联网大厂在发生类似事故后，能够如此开诚布公地“检讨”“还债”的并不多见。（值得送上一键三连~~~）

对于搞技术的同学来说，这篇文章是不错的学习材料。而我最为关注的内容，其实是关于编程语言的特性，也就是在代码层面上的细节问题。

在关于问题根因的分析中，我们看到了罪魁祸首的 7 行代码，它是用 Lua 语言写的一个求最大公约数的函数：

简单而言，这个函数预期接收的参数是两个数字（普通的数字或者字符串类型的数字，即两种类型都可以），然而，它的 if 语句却只判断了一种类型（普通数字），忽略了字符串类型的“0”。

在故障发生时，它的第二个参数传入的是字符串类型“0”而不是数字类型 0，导致 if 语句判断失效！

由于 Lua 是动态类型语言，只有在程序运行时才知道传入的参数是什么类型。这属于是所有动态类型语言的特色，在 Python、JavaScript、PHP、Ruby 等动态类型语言中，也会有同样的表现。这不是啥新鲜事物。

然而，真正该死的问题在于，Lua 还是一门弱类型语言，它不像 Python、Ruby、Java 等强类型语言那样，它竟支持隐式类型转换！

在 Lua 中，数字字符串在与普通数字作算术运算时，会将字符串类型隐式地转换成数字类型，如上图所示的“a % b”，如果 b 是字符串类型的数字，那它就会被转换成数字类型！

而在 Python 这种强类型动态类型语言中，这样的转换是不可思议的，数字与字符串作算术运算，能得到的只会是报错：TypeError: unsupported operand type(s) for %: 'int' and 'str'

Lua 语言的这种“字符串隐式变数字”的行为，即使在大意不察觉的情况下，似乎也不会造成太大问题。在 B 站代码中，除了出事故时传的字符串“0”以外，估计它一直接收的都是其它字符串数字，一直也没出问题，显然程序员是把这当成一种便利手段了（因为不需作类型转换）。

然而，不幸的是，Lua 中还有一个特殊的“nan”，它会进一步将这一个“小小的错误”传递下去，直至传到了地老天荒不受控制的死循环里……

在大多数编程语言中，除零操作都是不可饶恕的错误，这跟我们在小学数学课堂上就掌握的常识相吻合：数字零不允许作为除数！

掏出手机，打开计算器，看看它是怎么说的：

看到了吧！不能除以0！！！

继续看看 Python 对于这种操作的反应：

ZeroDivisionError 除零错误，这是在捍卫我们根深蒂固的数学常识。

那么，Lua 语言在除零操作后得到的 nan 到底是个什么东西呢？

nan 一般也被称为“NaN”，是“No a Number”的缩写，表示“不是一个数”。它来头不小，是在 1985 年的 IEEE 754 浮点数标准中首次引入的。

直白地讲，它也是数字类型中的一个值，但是表示的是一个“不可表示的值”。也就是说，它表示的是一个非常抽象概念的数。

也许我们比较容易理解另一个抽象的数“无穷大”，因为在中学数学课上就经常接触到，而 nan 也是类似的一种特殊的数，只不过它较为少用且更难以捉摸罢了。

Python 中也有这两个数的存在，即 float('inf') 表示无穷大、float('nan') 表示非数。它们就像是两个黑洞，会吞噬掉任何试图前来“搭讪”的数：

那么，当这两个黑洞相互靠近时，谁的引力更大些呢？请看示例：

看来还是 nan 的优先级更高一筹啊。

然而，尽管 Python 中有 nan，但它并不因为这个数而抛弃前文提到的常识。而同为脚本语言的 Lua 却抛弃了常识， 在出现除零这种非法操作时，它不是报错，而是得到 nan 的结果。

这样的特性简直是自由得过分，也许在某些时候会挺有用吧，但它也会埋下未知的隐患。

回到 B 站的问题代码，弱类型的 Lua 语言由于太过自由，它放行了字符串数字与普通数字的运算，又因为对 nan 过于自由的使用，它放行了数字除零的操作，两次的放行，使得短短几行代码一路畅行不止，一路消耗服务器资源，直到 CPU 100%，直到牵动服务集群故障，直到高可用的多活机房服务不可用，导致全站崩溃 3 小时的事故……

当然了，如果当初写下这段代码的程序员多加一个条件判断，这一次的事故就完全可以避免。从另外的视角看，这就是程序员在递归程序的终止条件上处理不当，不能甩锅给编程语言那两项自由不羁的语言特性。

但是，我相信写下那段代码的程序员大概率是长期使用其它编程语言，现学现卖上手写 Lua，尽管知道 Lua 语言动态弱类型的特点，但思维习惯上仍深受其它语言影响，这才“一时失足、小河翻船”……程序员内心有苦说不出！！

短短的 7 行代码，说简单就简单，说不简单也不简单。本文就不展开说辗转相除法求最大公约数了（说来话长），单单是前面提及的隐式类型转换加上除零得 nan 的细节问题，就足够导致一场大事故了。

从 7 行问题代码中，作为吃瓜群众的我们，能得到些什么收获呢？到底是涨见识了，还是“又学废了”呢？

（完）

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