人间四月天，bug无处钻

最新推荐文章于 2022-05-01 22:37:24 发布

涛歌依旧

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分类专栏： s2: 活捉Bug

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你是人间的四月天

笑响点亮了四面风

轻灵在春的光艳中交舞着变

一. 缘来缘起

人间四月天，bug无处钻，让bug没有藏身之地。今天，我们来聊句柄泄漏的定位。部分朋友遇到性能问题时，束手无策。别担心，我们一起实践，不信你搞不定。

另外，性能优化，也是区分初级工程师和高级工程师的标志之一。在面试的时候，经常会被问到如何做性能优化，那些只背诵过八股文考试题目的人，有可能歇菜。

遇到性能瓶颈，该如何去优化呢？本文用实战例子，带大家一起来查问题，干货满满，建议有兴趣的朋友，亲自试一下。不仅为笔试面试，更重要是为实际工作。

二. 句柄泄漏

曾经，百度笔试的一个题目为：

一个进程能打开多少文件句柄？

看到这个问题，有的人懵圈了，还说不知道啊。其实，这个问题并不是考查你的记忆能力，而是考查你有没有一定的实战经验。

我们直接用ulimit -a命令来看下：

ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ ulimit -acore file size (blocks, -c) 0data seg size (kbytes, -d) unlimitedscheduling priority (-e) 0file size (blocks, -f) unlimitedpending signals (-i) 3301max locked memory (kbytes, -l) 64max memory size (kbytes, -m) unlimitedopen files (-n) 1024pipe size (512 bytes, -p) 8POSIX message queues (bytes, -q) 819200real-time priority (-r) 0stack size (kbytes, -s) 8192cpu time (seconds, -t) unlimitedmax user processes (-u) 3301virtual memory (kbytes, -v) unlimitedfile locks (-x) unlimitedubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$

可以看到，在我的机器上，一个进程能打开的最大句柄数是1024，我们来写个简单程序测试一下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>
int fun() {        static int count = 0;        count++;
        int fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);        if(-1 == fd)        {                printf("error, %d\n", count);                exit(1);        }
        // close(fd);   // do not close fd, just for testing
        return 0;}
int main(){        while(1)        {                fun();        }}

编译运行，结果为：

ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ gcc a.c && ./a.outerror, 1022ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$

想一下，这是为什么？很显然，第1022次调用出错了，也就是说，已经成功生成了1021个句柄。不是能生成1024个句柄吗？另外3个去哪里呢？显然，另外3个是：标准输入、标准输出、标准错误。

可见，进程打开的句柄最大数，确实是1024(不同环境可能不一样)。那么，如果句柄一直不关掉，持续上涨，就会造成资源泄漏，导致系统性能降低，而且会导致程序出错，这是慢性病，严重得很。

三. 定位方法

下面，我们看一段有句柄泄漏的程序：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>
int getRand() {        int randNum = 0;        int fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);        if(-1 == fd)        {                // handle error        }
        read(fd, (char *)&randNum, sizeof(int));        return randNum;}
int main(){        while(1)        {                getRand();                sleep(1);        }}

有的朋友要说，这简单啊，一眼就知句柄泄漏。其实不然，实际工程的代码，经常是几万几十万行，肉眼看是不行的。

而且，很多时候，压根就不知道哪个进程在泄漏句柄。所以，我们首先要搞清楚的是，到底是哪个进程正在泄漏句柄。

现在，我们编译上述程序，生成a.out，然后运行，还说什么呢？各种linux命令，来搞个组合拳啊，查出泄漏的进程。

运行a.out后，让它泄漏一会儿，然后看看：

ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ lsof -n|awk '{print $2}'| sort | uniq -c | sort -nr | head    116 1175    104 13433     52 9786     48 13454     44 994     40 1331     40 1130     35 8200     32 1385     32 13485ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ lsof -n|awk '{print $2}'| sort | uniq -c | sort -nr | head    116 1175    104 13433     54 9786     48 13454     44 994     40 1331     40 1130     35 8200     32 1385     32 13485ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ lsof -n|awk '{print $2}'| sort | uniq -c | sort -nr | head    116 1175    104 13433     63 9786     48 13454     44 994     40 1331     40 1130     35 8200     32 1385     32 13485ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$

看到没，这个组合命令，就是统计进程打开句柄数的，然后，你看，有个进程打开句柄的数量一直在上升，显然就是进程9786了，我们进一步看看究竟是何方妖怪：

ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ ps -aux | grep 9786ubuntu    9786  0.0  0.0   4216   776 pts/0    S+   20:07   0:00 ./a.outubuntu   10402  0.0  0.1  13228  1084 pts/1    S+   20:10   0:00 grep 9786ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$

快看，找出了是a.out进程，感觉快要成功了。那么，我们看看这个进程在打开哪些句柄，如下：

ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ ll /proc/9786/fdtotal 0lrwx------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:07 0 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:07 1 -> /dev/pts/0lr-x------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:07 10 -> /dev/urandomlr-x------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:12 100 -> /dev/urandomlr-x------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:12 101 -> /dev/urandomlr-x------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:12 102 -> /dev/urandomlr-x------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:12 103 -> /dev/urandomlr-x------ 1 ubuntu ubuntu 64 Mar 30 20:12 104 -> /dev/urandom

从这里，就基本知道进程在打开/dev/urandom了。于是，直接在a.out进程对应的代码中搜索一下，就知道代码的位置了，然后就知道句柄泄漏的地方了。

可是，有的朋友还不放心，想知道a.out进程到底在干啥，那也可以，strace命令搞起，直接来看进程在做什么，如下：

ubuntu@VM-0-15-ubuntu:~$ sudo strace -p 9786strace: Process 9786 attachedrestart_syscall(<... resuming interrupted nanosleep ...>) = 0open("/dev/urandom", O_RDONLY)          = 331read(331, "\2203\263\244", 4)           = 4nanosleep({1, 0}, 0x7fff31962d30)       = 0open("/dev/urandom", O_RDONLY)          = 332read(332, "\20S\367 ", 4)               = 4nanosleep({1, 0}, 0x7fff31962d30)       = 0open("/dev/urandom", O_RDONLY)          = 333read(333, "bE\351\267", 4)              = 4nanosleep({1, 0}, 0x7fff31962d30)       = 0open("/dev/urandom", O_RDONLY)          = 334read(334, "\265\16\2273", 4)            = 4

这下就完全清楚了，原来，进程在执行：

open("/dev/urandom", O_RDONLY)

这回更清楚了，所以，还说什么呢？直接去代码中搜索吧，然后找到句柄泄漏的地方，然后就发现，原程序中，没有close(fd)的操作。So nice.

四. 修复验证

从上述分析可知，需要关掉句柄fd, 故修复后的代码为：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h> int getRand() { int randNum = 0; int fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY); if(-1 == fd) { // handle error } read(fd, (char *)&randNum, sizeof(int)); close(fd); return randNum;} int main(){ while(1) { getRand(); sleep(1); }}