Go cmd 服务无法退出的小坑
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2021-07-13 22:21
上家公司的案例。先说下使用背景，服务在每台服务器上启动 agent, 用户会在指定机器上执行任务，并将结果返回到网页上。执行任务由用户自定义脚本，一般也都是 shell 或是 python，会不断的产生子进程，孙进程，直到执行完毕或是超时被 kill
问题
最近发现经常有任务，一直处于运行中，但实际上己经超时被 kill，并未将输出写到系统，看不到任务的执行情况
登录机器，发现执行脚本进程己经杀掉，但是有子脚本卡在某个 http 调用。再看下这个脚本，python requests 默认没有设置超时...
总结一下现象：agent 用 go cmd 启动子进程，子进程还会启动孙进程，孙进程因某种原因阻塞。此时，如果子进程因超时被 agent kill 杀掉, agent 却仍然处于 wait 状态
复现
环境是 go version go1.16.5 linux/amd64, agent 使用 exec.CommandContext 启动任务，设置 ctx 超时 30s，并将结果写到 bytes.Buffer, 最后打印。简化例子如下：
~/zerun.dong/code/gotest# cat wait.go
package main
import (
"bytes"
"context"
"fmt"
"os/exec"
"time"
)
func main() {
ctx, cancelFn := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*30)
defer cancelFn()
cmd := exec.CommandContext(ctx, "./sleep.sh")
var b bytes.Buffer
cmd.Stdout = &b //剧透，坑在这里
cmd.Stderr = &b
cmd.Start()
cmd.Wait()
fmt.Println("recive: ", b.String())
}
这个是 sleep.sh，模拟子进程
#!/bin/sh
echo "in sleep"
sh ./sleep1.sh
这是 sleep1.sh 模拟孙进程，sleep 1000 阻塞在这里
#!/bin/sh
sleep 1000
###现象
启动测试 wait 程序，查看 ps axjf | less
ppid pid pgid
2468 32690 32690 32690 ? -1 Ss 0 0:00 \_ sshd: root@pts/6
32690 32818 32818 32818 pts/6 28746 Ss 0 0:00 | \_ -bash
32818 28531 28531 32818 pts/6 28746 S 0 0:00 | \_ strace ./wait
28531 28543 28531 32818 pts/6 28746 Sl 0 0:00 | | \_ ./wait
28543 28559 28531 32818 pts/6 28746 S 0 0:00 | | \_ /bin/sh /root/dongzerun/sleep.sh
28559 28560 28531 32818 pts/6 28746 S 0 0:00 | | \_ sh /root/dongzerun/sleep1.sh
28560 28563 28531 32818 pts/6 28746 S 0 0:00 | | \_ sleep 1000
等过了 30s，通过 ps axjf | less 查看
2468 32690 32690 32690 ? -1 Ss 0 0:00 \_ sshd: root@pts/6
32690 32818 32818 32818 pts/6 36192 Ss 0 0:00 | \_ -bash
32818 28531 28531 32818 pts/6 36192 S 0 0:00 | \_ strace ./wait
28531 28543 28531 32818 pts/6 36192 Sl 0 0:00 | | \_ ./wait
1 28560 28531 32818 pts/6 36192 S 0 0:00 sh /root/dongzerun/sleep1.sh
28560 28563 28531 32818 pts/6 36192 S 0 0:00 \_ sleep 1000
通过上面的 case，可以看到 sleep1.sh 成了孤儿进程，被 init 1 认领，但是 28543 wait 并没有退出，那他在做什么？？？
分析
这个时候僵住了，祭出我们的 strace 大法，查看 wait 程序
epoll_ctl(4, EPOLL_CTL_DEL, 6, {0, {u32=0, u64=0}}) = 0
close(6) = 0
futex(0xc420054938, FUTEX_WAKE, 1) = 1
waitid(P_PID, 28559, {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_KILLED, si_pid=28559, si_status=SIGKILL, si_utime=0, si_stime=0}, WEXITED|WNOWAIT, NULL) = 0
卡在这里约 30s
--- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_KILLED, si_pid=28559, si_status=SIGKILL, si_utime=0, si_stime=0} ---
rt_sigreturn() = 0
futex(0x9a0378, FUTEX_WAKE, 1) = 1
futex(0x9a02b0, FUTEX_WAKE, 1) = 1
wait4(28559, [{WIFSIGNALED(s) && WTERMSIG(s) == SIGKILL}], 0, {ru_utime={0, 0}, ru_stime={0, 0}, ...}) = 28559
futex(0x9a0b78, FUTEX_WAIT, 0, NULL
通过 go 源码可以看到 go exec wait 时，会先执行 waitid, 阻塞在这里，然后再来一次 wait4 等待最终退出结果
不太明白为什么两次 wait... 但是最后卡在了 futex 这里，看着像在等待什么资源？？？
打开 golang pprof, 再次运行程序，并 pprof
go func() {
err := http.ListenAndServe(":6060", nil)
if err != nil {
fmt.Printf("failed to start pprof monitor:%s", err)
}
}()
curl http://127.0.0.1:6060/debug/pprof/goroutine?debug=2
goroutine 1 [chan receive]:
os/exec.(*Cmd).Wait(0xc42017a000, 0x7c3d40, 0x0)
/usr/local/go/src/os/exec/exec.go:454 +0x135
main.main()
/root/dongzerun/wait.go:32 +0x167
程序没有退出，并不可思议的卡在了 exec.go:454 行代码，查看源码：
// Wait releases any resources associated with the Cmd.
func (c *Cmd) Wait() error {
......
state, err := c.Process.Wait()
if c.waitDone != nil {
close(c.waitDone)
}
c.ProcessState = state
var copyError error
for range c.goroutine {
//卡在了这里
if err := <-c.errch; err != nil && copyError == nil {
copyError = err
}
}
c.closeDescriptors(c.closeAfterWait)
......
return copyError
}
通过源代码分析，程序 wait 卡在了 <-c.errch 获取 chan 数据。那么 errch 是如何生成的呢？
查看 cmd.Start 源码，go 将 cmd.Stdin, cmd.Stdout, cmd.Stderr 组织成 *os.File，并依次写到数组childFiles 中，这个数组索引就对应子进程的 0，1，2 文描术符，即子进程的标准输入，输出，错误
type F func(*Cmd) (*os.File, error)
for _, setupFd := range []F{(*Cmd).stdin, (*Cmd).stdout, (*Cmd).stderr} {
fd, err := setupFd(c)
if err != nil {
c.closeDescriptors(c.closeAfterStart)
c.closeDescriptors(c.closeAfterWait)
return err
}
c.childFiles = append(c.childFiles, fd)
}
c.childFiles = append(c.childFiles, c.ExtraFiles...)
var err error
c.Process, err = os.StartProcess(c.Path, c.argv(), &os.ProcAttr{
Dir: c.Dir,
Files: c.childFiles,
Env: dedupEnv(c.envv()),
Sys: c.SysProcAttr,
})
在执行 setupFd 时，会有一个关键的操作，打开 pipe 管道，封装一个匿名 func，功能就是将子进程的输出结果写到 pipe 或是将 pipe 数据写到子进程标准输入，最后关闭 pipe
这个匿名函数最终在 Start 时执行
func (c *Cmd) stdin() (f *os.File, err error) {
if c.Stdin == nil {
f, err = os.Open(os.DevNull)
if err != nil {
return
}
c.closeAfterStart = append(c.closeAfterStart, f)
return
}
if f, ok := c.Stdin.(*os.File); ok {
return f, nil
}
pr, pw, err := os.Pipe()
if err != nil {
return
}
c.closeAfterStart = append(c.closeAfterStart, pr)
c.closeAfterWait = append(c.closeAfterWait, pw)
c.goroutine = append(c.goroutine, func() error {
_, err := io.Copy(pw, c.Stdin)
if skip := skipStdinCopyError; skip != nil && skip(err) {
err = nil
}
if err1 := pw.Close(); err == nil {
err = err1
}
return err
})
return pr, nil
}
重新运行测试 case，并用 lsof 查看进程打开了哪些资源
root@nb1963:~/dongzerun# ps aux |grep wait
root 4531 0.0 0.0 122180 6520 pts/6 Sl 17:24 0:00 ./wait
root 4726 0.0 0.0 10484 2144 pts/6 S+ 17:24 0:00 grep --color=auto wait
root@nb1963:~/dongzerun#
root@nb1963:~/dongzerun# ps aux |grep sleep
root 4543 0.0 0.0 4456 688 pts/6 S 17:24 0:00 /bin/sh /root/dongzerun/sleep.sh
root 4548 0.0 0.0 4456 760 pts/6 S 17:24 0:00 sh /root/dongzerun/sleep1.sh
root 4550 0.0 0.0 5928 748 pts/6 S 17:24 0:00 sleep 1000
root 4784 0.0 0.0 10480 2188 pts/6 S+ 17:24 0:00 grep --color=auto sleep
root@nb1963:~/dongzerun#
root@nb1963:~/dongzerun# lsof -p 4531
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
wait 4531 root 0w CHR 1,3 0t0 1029 /dev/null
wait 4531 root 1w REG 8,1 94371 4991345 /root/dongzerun/nohup.out
wait 4531 root 2w REG 8,1 94371 4991345 /root/dongzerun/nohup.out
wait 4531 root 3u IPv6 2005568215 0t0 TCP *:6060 (LISTEN)
wait 4531 root 4u 0000 0,10 0 9076 anon_inode
wait 4531 root 5r FIFO 0,9 0t0 2005473170 pipe
root@nb1963:~/dongzerun# lsof -p 4543
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
sleep.sh 4543 root 0r CHR 1,3 0t0 1029 /dev/null
sleep.sh 4543 root 1w FIFO 0,9 0t0 2005473170 pipe
sleep.sh 4543 root 2w FIFO 0,9 0t0 2005473170 pipe
sleep.sh 4543 root 10r REG 8,1 55 4993949 /root/dongzerun/sleep.sh
root@nb1963:~/dongzerun# lsof -p 4550
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
sleep 4550 root mem REG 8,1 1607664 9179617 /usr/lib/locale/locale-archive
sleep 4550 root 0r CHR 1,3 0t0 1029 /dev/null
sleep 4550 root 1w FIFO 0,9 0t0 2005473170 pipe
sleep 4550 root 2w FIFO 0,9 0t0 2005473170 pipe
原因总结
孙进程启动后，默认会继承父进程打开的文件描述符，即 node 2005473170 的 pipe
那么当父进程被 kill -9 后会清理资源，关闭打开的文件，但是 close 只是引用计数减 1。实际上 孙进程 仍然打开着 pipe。回头看 agent 代码
c.goroutine = append(c.goroutine, func() error {
_, err := io.Copy(pw, c.Stdin)
if skip := skipStdinCopyError; skip != nil && skip(err) {
err = nil
}
if err1 := pw.Close(); err == nil {
err = err1
}
return err
})
那么当子进程执行结束后，go cmd 执行这个匿名函数的 io.Copy 来读取子进程输出数据，永远没有数据可读，也没有超时，阻塞在 copy 这里
解决方案
原因找到了，解决方法也就有了。
子进程启动孙进程时，增加 CloseOnEec 标记，但不现实，还要看孙进程的输出日志 io.Copy 改写，增加超时调用，理论上可行，但是要改源码 超时 kill, 不单杀子进程，而是杀掉进程组，此时 pipe 会被真正的关闭，触发 io.Copy 返回
最终采用方案 3，简化代码如下，主要改动点有两处：
func Run(instance string, env map[string]string) bool {
var (
cmd *exec.Cmd
proc *Process
sysProcAttr *syscall.SysProcAttr
)
t := time.Now()
sysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
Setpgid: true, // 使子进程拥有自己的 pgid，等同于子进程的 pid
Credential: &syscall.Credential{
Uid: uint32(uid),
Gid: uint32(gid),
},
}
// 超时控制
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Duration(j.Timeout)*time.Second)
defer cancel()
if j.ShellMode {
cmd = exec.Command("/bin/bash", "-c", j.Command)
} else {
cmd = exec.Command(j.cmd[0], j.cmd[1:]...)
}
cmd.SysProcAttr = sysProcAttr
var b bytes.Buffer
cmd.Stdout = &b
cmd.Stderr = &b
if err := cmd.Start(); err != nil {
j.Fail(t, instance, fmt.Sprintf("%s\n%s", b.String(), err.Error()), env)
return false
}
waitChan := make(chan struct{}, 1)
defer close(waitChan)
// 超时杀掉进程组 或正常退出
go func() {
select {
case <-ctx.Done():
log.Warnf("timeout kill job %s-%s %s ppid:%d", j.Group, j.ID, j.Name, cmd.Process.Pid)
syscall.Kill(-cmd.Process.Pid, syscall.SIGKILL)
case <-waitChan:
}
}()
if err := cmd.Wait(); err != nil {
j.Fail(t, instance, fmt.Sprintf("%s\n%s", b.String(), err.Error()), env)
return false
}
return true
}
但这种方式，也有个局限，目前只适用于类 linux 平台
小结
大家也可以看到，只要权限足够，问题稳定复现，没有查不出来的问题。套路也都差不多，回归问题开始，python request 库不写 timeout 的比比皆是 ...
今天的分享就这些，写文章不容易，如果对大家有所帮助和启发，请大家帮忙点击再看，点赞，分享 三连
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