Async Hooks 场景实践(1)

plusman  |  2019. 05. 23   |  阅读 1402 次
Node.js
Async Hooks 场景实践(1)  
2019-05-23 10:19:34  

Async Hooks 是在 Node.js 8 版本引入的新特性,截止目前仍处于 Stability: 1 - Experimenta 状态。
Async Hooks 为我们提供了强大的异步监控调试的能力,接下来我们将用 3 个案例,来感受该特性的强大之处。
1. 我们在日常开发中,经常会碰到 ETIMEOUT 之类的网络报错,但是由于没有上下文,完全不知是何处发起的网络调起,调试犹如海底捞针。
2. 在全链路监控中,由于 Node.JS 的单线程模型,我们无法通过设置全局 traceId 方式来聚合请求,现在通常的做法是层层传递,Async Hooks 给了我们新的途径。
3. Async Hooks 和 Performance Hooks 结合,会有什么神奇的魔力?

异步错误追踪

问题

日常开发中遇到最多的异步错误就是网络类报错了,例如使用 net 建立连接。

'use strict';  
const net = require('net');

function connect() {  
  try {
    // eslint-disable-next-line no-unused-vars
    const stream = net.createConnection({
      port: 6279,
      host: 'localhost'
    });
  } catch(err) {
    console.log('CATCH:\n', err);
  }
}

// 第一处尝试链接
connect();

process.on('uncaughtException', (err) => {  
  console.log(err.stack);
});

假如长连接创建失败,你会得到如下报错,顿时一脸懵逼,到底哪里发起的建立连接尝试。

Error: connect ECONNREFUSED 127.0.0.1:6279  
    at TCPConnectWrap.afterConnect [as oncomplete] (net.js:1097:14)

特性应用

现在我们期望 connect() 函数能够出现在报错堆栈里,此时 AsyncHooks 就可以帮你记录前后的调用关系,先看最终效果。我们先创建一个工具类,代码原理很简单,我们创建一个名为 stack 的 map 对象,记录所有未被销毁的 resource 对象的调用堆栈。

//=> ./util/error-stack.js
'use strict';  
const async_hooks = require('async_hooks');  
const stack = new Map();  
stack.set(-1, '');  
let currentUid = -1;

async_hooks.createHook({  
  init(asyncId, type, triggerAsyncId) {
    const err =  new Error();
    const localStack = err.stack.split('\n').slice(0).join('\n');
    const extraStack = stack.get(triggerAsyncId || currentUid) || '';

    stack.set(asyncId, localStack + '\n' + extraStack);
  },
  before(asyncId) {
    currentUid = asyncId;
  },
  after(asyncId) {
    currentUid = asyncId;
  },
  destroy(asyncId) {
    stack.delete(asyncId);
  },
}).enable();

module.exports = stack;  

应用于创建网络连接的代码,我们捕获全局 uncaughtException 错误,通过当前 asyncId 从 eStack 中获取当前调用栈信息。

//=> ./net.js
'use strict';  
const net = require('net');  
const asyncHooks = require('async_hooks');  
const eStack = require('../util/error-stack.js');

function connect() {  
  try {
    // eslint-disable-next-line no-unused-vars
    const stream = net.createConnection({
      port: 6279,
      host: 'localhost'
    });
  } catch(err) {
    console.log('CATCH:\n', err);
  }
}

// 第一处尝试链接
connect();

process.on('uncaughtException', () => {  
  const eid = asyncHooks.executionAsyncId();
  console.log('ASYNC_HOOKS STACK \n', eStack.get(eid));
});

再来看下我们能捕获到的错误栈,可以知道 connect() 函数的所在行了。

Error  
    at AsyncHook.init (/Users/plusman/Desktop/SE.Hexo/plusmancn.github.com/lab/async_hooks/util/error-stack.js:9:18)
    at TCP.emitInitNative (internal/async_hooks.js:137:43)
    at Socket.connect (net.js:909:7)
    at Object.connect (net.js:156:17)
    at connect (/Users/plusman/Desktop/SE.Hexo/plusmancn.github.com/lab/async_hooks/network-trace/net.js:9:24)
    ↓ connect 所在行 ↓
    at Object.<anonymous> (/Users/plusman/Desktop/SE.Hexo/plusmancn.github.com/lab/async_hooks/network-trace/net.js:19:1)
    at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:701:30)
    at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:712:10)
    at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:600:32)
    at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:539:12)

代价

使用 async_hooks 在目前有较严重的性能损耗,见 https://github.com/bmeurer/async-hooks-performance-impact ,请慎重在生产环境中使用。

出路

现阶段针对网络类报错,我们可以通过良好的编程习惯,来及时处理错误。 以 [ioredis](https://github.com/luin/ioredis) 为例。

'use strict';  
const Redis = require('ioredis');

// eslint-disable-next-line no-unused-vars
const redis1 = new Redis();

// 在源头监听报错,及时处理
redis1.on('error', function(err) {  
  console.log('at redsi1', err.stack);
});

这给我们几个提醒: 1. 错误越早处理,就能有更加明确的上下文来精准处理事件,也能防止错误的爆炸。
2. 作为一个合格的框架,需要合理开放错误事件。
3. node net 模块本身也提供了一系列事件来跟踪连接的生命周期,作为开发者要善用这些事件,例如 Event:'error'

后记

使用 AsyncHooks 还有几个坑要知道 1. console.log 也是异步事件,如果在 createHook 的回调事件里使用,将会造成无限循环。推而广之,不能在 Hook 的回调事件里使用异步函数。
2. 超出 JavaScript stack 的代码,例如底层 C++ 代码的执行结果 execution 为 0。

AsyncHooks 虽然能够极大的方便我们对异步错误的跟踪调试,且能够无代码侵入的实现全链路追踪,但现阶段该特性对性能的损耗还是偏大,建议看官可以持续关注,但切勿引入产线环境。

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