解Bug之路-中间件"SQL重复执行"

发表于:2020-7-22 10:27  作者:无毁的湖光-Al   来源:博客园

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  前言
  我们的分库分表中间件在线上运行了两年多,到目前为止还算稳定。在笔者将精力放在处理各种灾难性事件(例如中间件物理机宕机/数据库宕机/网络隔离等突发事件)时。竟然发现还有一些奇怪的corner case。现在就将排查思路写成文章分享出来。
  Bug现场
  应用拓扑
  应用通过中间件连后端多个数据库,sql会根据路由规则路由到指定的节点,如下图所示:
  错误现象
  应用在做某些数据库操作时,会发现有比较大的概率失败。他们的代码逻辑是这样:
   int count = updateSql(sql1);
  ...
  // 伪代码
  int count = updateSql("update test set value =1 where id in ("100","200") and status = 1;
  if( 0 == count ){
  throw new RuntimeException("更新失败");
  }
  ......
  int count = updateSql(sql3);
  ...
  即每做一次update之后都检查下是否更新成功,如果不成功则回滚并抛异常。
  在实际测试的过程中,发现经常报错,更新为0。而实际那条sql确实是可以更新到的(即报错回滚后,我们手动执行sql可以执行并update count>0)。
  中间件日志
  笔者根据sql去中间件日志里面搜索。发现了非常奇怪的结果,日志如下:
   2020-03-13 11:21:01:440 [NIOREACTOR-20-RW] frontIP=>ip1;sqlID=>12345678;rows=>0;sql=>update test set value =1 where id in ("1","2") and status = 1;start=>11:21:01:403;time=>24266;
  2020-03-13 11:21:01:440 [NIOREACTOR-20-RW] frontIP=>ip1;sqlID=>12345678;rows=>2;sql=>update test set value =1 where id in ("1","2") and status = 1;start=>11:21:01:403;time=>24591;
  由于中间件对每条sql都标识了唯一的一个sqlID,在日志表现看来就好像sql执行了两遍!由于sql中有一个in,很容易想到是否被拆成了两条执行了。如下图所示:
  这条思路很快被笔者否决了,因为笔者explain并手动执行了一下,这条sql确实只路由到了一个节点。真正完全否决掉这条思路的是笔者在日志里面还发现,同样的SQL会打印三遍!即看上去像执行了三次,这就和仅仅只in了两个id的sql在思路上相矛盾了。
  数据库日志
  那到底数据真正执行了多少条呢?找DBA去捞一下其中的sql日志,由于线下环境没有日志切割,日志量巨大,搜索时间太慢。没办法,就按照现有的数据进行分析吧。
  日志如何被触发
  由于当前没有任何思路,于是笔者翻看中间件的代码,发现在update语句执行后,中间件会在收到mysql okay包后打印上述日志。如下图所示:
  注意到所有出问题的update出问题的时候都是同一个NIOREACTOR线程先后打印了两条日志,所以笔者推断这两个okay大概率是同一个后端连接返回的。
  什么情况会返回多个okay?
  这个问题笔者思索了很久,因为在笔者的实际重新执行出问题的sql并debug时,永远只有一个okay返回。于是笔者联想到,我们中间件有个状态同步的部分,而这些状态同步是将set auto_commit=0等sql拼接到应用发送的sql前面。即变成如下所示:
   sql可能为
  set auto_commit=0;set charset=gbk;>update test set value =1 where id in ("1","2") and status = 1;
  于是笔者细细读了这部分的代码,发现处理的很好。其通过计算出前面拼接出的sql数量,再在接收okay包的时候进行递减,最后将真正执行的那条sql处理返回。其处理如下图所示:
  但这里确给了笔者一个灵感,即一条sql文本确实是有可能返回多个okay包的。
  真相大白
  在笔者发现(sql1;sql2;)这样的拼接sql会返回多个okay包后,就立刻联想到,该不会业务自己写了这样的sql发给中间件,造成中间件的sql处理逻辑错乱吧。因为我们的中间件只有在对自己拼接(同步状态)的sql做处理,明显是无法处理应用传过来即为拼接sql的情况。
  由于看上去有问题的那条sql并没有拼接,于是笔者凭借这条sql打印所在的reactor线程往上搜索,发现其上面真的有拼接sql!
   2020-03-1311:21:01:040[NIOREACTOR-20RW]frontIP=>ip1;sqlID=>12345678;rows=>1;
  sql=>update test_2 set value =1 where id=1 and status = 1;update test_2 set value =1 where id=2 and status = 1;
  
    如上图所示,(update1;update2)中update1的okay返回被驱动认为是所有的返回。然后应用立即发送了update3。前脚刚发送,update2的okay返回就回来了而其刚好是0,应用就报错了(要不是0,这个错乱逻辑还不会提前暴露)。那三条"重复执行"也很好解释了,就是之前的拼接sql会有三条。
  为何是概率出现
  但奇怪的是,并不是每次拼接sql都会造成update3"重复执行"的现象,按照笔者的推断应该前面只要是多条拼接sql就会必现才对。于是笔者翻了下jdbc驱动源码,发现其在发送命令之前会清理下接收buffer,如下所示:
   MysqlIO.java
  final Buffer sendCommand(......){
  ......
  // 清理接收buffer,会将残存的okay包清除掉
  clearInputStream();
  ......
  send(this.sendPacket, this.sendPacket.getPosition());
  ......
  }
  正是由于clearInputStream()使得错误非必现(暴露),如果okay(update2)在应用发送第三条sql前先到jdbc驱动会被驱动忽略!
  让我们再看一下不会让update3"重复执行"的时序图:
  即根据okay(update2)返回的快慢来决定是否暴露这个问题,如下图所示:
  同时笔者观察日志,确实这种情况下"update1;update2"这条语句在中间件里面日志有两条。
  临时解决方案
  让业务开发不用这些拼接sql的写法后,再也没出过问题。
  为什么不连中间件是okay的
  业务开发这些sql是就在线上运行了好久,用了中间件后才出现问题。
  既然不连中间件是okay的,那么jdbc必然有这方面的完善处理,笔者去翻了下mysql-connect-java(5.1.46)。由于jdbc里面存在大量的兼容细节处理,笔者这边只列出一些关键代码路径:
   MySQL JDBC 源码
  MySQLIO
  stack;
  executeUpdate
  |->executeUpdateInternel
  |->executeInternal
  |->execSQL
  |->sqlQueryDirect
  |->readAllResults (MysqlIO.java)
  readAllResults: //核心在这个函数的处理里面
  ResultSetImpl readAllResults(......){
  ......
  while (moreRowSetsExist) {
  ......
  // 在返回okay包的保中其serverStatus字段中如果SERVER_MORE_RESULTS_EXISTS置位
  // 表明还有更多的okay packet
  moreRowSetsExist = (this.serverStatus & SERVER_MORE_RESULTS_EXISTS) != 0;
  }
  ......
  }
   正确的处理流程如下图所示:
  而我们中间件的源码确实这么处理的:
   @Override
  public void okResponse(byte[] data, BackendConnection conn) {
  ......
  // 这边仅仅处理了autocommit的状态,没有处理SERVER_MORE_RESULTS_EXISTS
  // 所以导致了不兼容拼接sql的现象
  ok.serverStatus = source.isAutocommit() ? 2 : 1;
  ok.write(source);
  ......
  }
  select也"重复执行"了
  解决完上面的问题后,笔者在日志里竟然发现select尽然也有重复的,这边并不会牵涉到okay包的处理,难道还有问题?日志如下所示:
   2020-03-13 12:21:01:040[NIOREACTOR-20RW]frontIP=>ip1;sqlID=>12345678;rows=>1;select abc;
  2020-03-13 12:21:01:045[NIOREACTOR-21RW]frontIP=>ip2;sqlID=>12345678;rows=>1;select abc;
  从不同的REACTOR线程号(20RW/21RW)和不同的frontIP(ip1,ip2)来看是两个连接执行了同样的sql,但为何sqlID是一样的?任何一个诡异的现象都必须一查到底。于是笔者登录到应用上看了下应用日志,确实应用有两个不同的线程运行了同一条sql。
  那肯定是中间件日志打印的问题了,笔者很快就想通了其中的关窍,我们中间件有个对同样sql缓存其路由节点结构体的功能(这样下一次同样sql就不必解析,降低了CPU),而sqlID信息正好也在那个路由节点结构体里面。如下图所示:
  这个缓存功能感觉没啥用(因为线上基本是没有相同sql的),于是笔者在笔者优化的闪电模式下(大幅度提高中间件性能)将这个功能禁用掉了,没想到为了排查问题而开启的详细日志碰巧将这个功能开启了。
  总结
  任何系统都不能说百分之百稳定可靠,尤其是不能立flag。在线上运行了好几年的系统也是如此。只有对所有预料外的现象进行细致的追查与深入的分析并解决,才能让我们的系统越来越可靠。

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