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【原创】一次“诡异”的容器Unix Socket通信问题分析

时间:2021-07-05 17:36:58      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:alt   struct   执行   导致   port   bin   modify   影响   cti   

一、背景
  为了实现全链路拓扑监控,期望一层Nginx(Openresty)具备和Ingress-Nginx-Controller一样的的Metrics监控指标。通过分析Ingress-Nginx-Controller的Metrics源码并将其抽离改造(可参考另一篇分析文档:Ingress-Nginx-Controller的Metrics监控实现原理)为nginx-custom-metrics进程集成到一层Nginx的容器中,实现对Nginx的监控。其中Metrics有process-exporter,nginx_status,和socket三部分数据组成,socket部分监控数据是通过Unix Socket的方式由Nginx中的Lua脚本采集发送到/tmp/prometheus-nginx.socket文件中,然后由监听/tmp/prometheus-nginx.socket文件的nginx-custom-metrics进程获取并以Metrics的方式暴露出来。
 
二、问题
  在阿里云ECS主机上运行的Nginx容器中执行nginx-custom-metrics进程后,开始一切正常,也能获取到想要的数据。测试正常获取监控数据如下:
技术图片

   运行一段时间后(不确定,一般在3-8分钟)出现socket部分的数据无法获取。但是其余两部分的数据仍然能够正常获取。此时,Nginx日志报如下错误:

技术图片

技术图片

此时nginx-custom-metrics的日志如下,没有“Metrics message”的消息了。
技术图片

 

  由此可见,是Lua代码无法与/tmp/prometheus-nginx.socket文件建立连接。重启nginx-custom-metrics进程后恢复。但是过一段时间后继续出现问题。只有在重启后的几分钟内是正常的。

 
三、分析
首先,先看下关键代码部分:
【服务端代码:】
技术图片

 

 

技术图片
【客户端代码:】
技术图片

 

 

技术图片  通信代码和逻辑都很简单!为什么会突然连接不上呢?是Lua客户端的问题?还是nginx-custom-metrics服务端的问题呢?通过重启nginx-custom-metrics服务可以短暂恢复,初步判断是nginx-custom-metrics程序的问题。但是程序日志和内核日志没有任何的报错。查看socket文件的监听情况:
技术图片

 

   监听也是正常的,使用nc手工连接/tmp/prometheus-nginx.socket文件:

技术图片

 

 技术图片

 

  也是一样的错误,此时断定是服务端的问题。strace一顿之后没有任何信息,顿时无法继续分析。于是,我给nginx-custom-metrics程序相关的每一个步骤都加上日志打印(如上服务端代码注释部分的println),重新来一遍。发现出问题时加的日志一个都没有打印,但是没有打印日志也是一个信息,可以判断程序执行到了那里,由此判断是“阻塞”在了accept函数里了。再回看一下strace错误是Connection refused,connect()内核函数返回ECONNREFUSED。unix socket相关的内核代码在net/unix/af_unix.c文件中,去搜一下看看:

技术图片

 

   看了下可能和socket文件的inode,权限有关系。难道是socket文件权限被改了?查看一下:

# ls -lrth /tmp/prometheus-nginx.socket
srwxrwxrwx 1 root root 0 6月 28 16:41 /tmp/prometheus-nginx.socket

  权限没问题,stat再看看更加详细的信息:

# stat /tmp/prometheus-nginx.socket
  File: ‘/tmp/prometheus-nginx.socket’
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   socket
Device: 9fh/159d	Inode: 12853752    Links: 1
Access: (0777/srwxrwxrwx)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-06-28 16:34:59.447322491 +0800
Modify: 2021-06-28 16:34:59.214314837 +0800
Change: 2021-06-28 16:34:59.214314837 +0800
 Birth: -

  发现Modify的时间和出现问题的时间点很接近,重新来一遍,观察socket文件的情况。

技术图片

 

  这一次发现socket文件的inode发生了变化,确认证实socket文件重建了(文件重建才会导致inode变)。但是被谁重建了呢?nginx-custom-metrics进程还运行的好好的。没办法了,跟踪一下内核函数吧。看看这个时候到底在干啥?使用SystemTap跟踪一下net/unix/af_unix.c文件的函数看看:

# cat unix-socket-trace.stp
#!/usr/bin/env stap

probe kernel.function("unix_accept@net/unix/af_unix.c").call,
      kernel.function("unix_stream_connect@net/unix/af_unix.c").call {
      if (execname() == "nginx-custom-me" || execname() == "nginx") {
          printf ("###%-25s %s -> %s\n", ctime(gettimeofday_s()), thread_indent(1), probefunc())
          #print_backtrace(); // 打印打印调用栈
	}
}

probe kernel.function("unix_accept@net/unix/af_unix.c").return,
      kernel.function("unix_stream_connect@net/unix/af_unix.c").return {
      if (execname() == "nginx-custom-me" || execname() == "nginx") {
          printf ("---%-25d %s <- %s\n", gettimeofday_us()-@entry(gettimeofday_us()), thread_indent(-1), probefunc())
          #print_backtrace(); // 打印打印调用栈
	}
}

// 执行跟踪
# ./unix-socket-trace.stp

  执行后,可以看到:

技术图片

 

   nginx-custom-metrics进程在出现问题的时候居然会有unix_stream_connect的调用,程序没有这个逻辑啊?修改下跟踪脚本打印更加详细的信息看看,因为知道了是nginx-custom-metrics程序的问题,所有我们只过滤服务端的进程,并且探测af_unix.c文件的所有函数:

# cat unix-socket-trace.stp
#!/usr/bin/env stap

probe kernel.function("*@net/unix/af_unix.c").call {
	if (execname() == "nginx-custom-me") {
		printf ("###%-25s %s -> %s\n", ctime(gettimeofday_s()), thread_indent(1), probefunc())
	}
}

probe kernel.function("*@net/unix/af_unix.c").return {
	if (execname() == "nginx-custom-me") {
		printf ("---%-25d %s <- %s\n", gettimeofday_us()-@entry(gettimeofday_us()), thread_indent(-1), probefunc())
	}
}

// 执行跟踪
# ./unix-socket-trace.stp

  重新执行后出问题时打印信息如下:

###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_create
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      17 nginx-custom-me(225893):  -> unix_create1
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      25 nginx-custom-me(225893):   -> __unix_insert_socket
---6                             34 nginx-custom-me(225893):   <- unix_create1
---26                            46 nginx-custom-me(225893):  <- unix_create
---38                            49 nginx-custom-me(225893): <- __sock_create
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      15 nginx-custom-me(225893):  -> unix_mkname
---4                             22 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      26 nginx-custom-me(225893):  -> unix_create1
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      35 nginx-custom-me(225893):   -> __unix_insert_socket
---3                             43 nginx-custom-me(225893):   <- unix_create1
---16                            45 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      49 nginx-custom-me(225893):  -> unix_find_other
---24                            77 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      82 nginx-custom-me(225893):  -> unix_write_space
---4                             88 nginx-custom-me(225893):  <- sock_wfree
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      94 nginx-custom-me(225893):  -> unix_release_sock
###Wed Jun 30 03:48:23 2021     101 nginx-custom-me(225893):   -> unix_sock_destructor
---4                            108 nginx-custom-me(225893):   <- __sk_destruct
---16                           112 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
---105                          115 nginx-custom-me(225893): <- SYSC_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_release
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       6 nginx-custom-me(225893):  -> unix_release_sock
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      10 nginx-custom-me(225893):   -> unix_sock_destructor
---0                             13 nginx-custom-me(225893):   <- __sk_destruct
---6                             15 nginx-custom-me(225893):  <- unix_release
---15                            17 nginx-custom-me(225893): <- sock_release
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_create
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       8 nginx-custom-me(225893):  -> unix_create1
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      12 nginx-custom-me(225893):   -> __unix_insert_socket
---1                             15 nginx-custom-me(225893):   <- unix_create1
---7                             17 nginx-custom-me(225893):  <- unix_create
---16                            19 nginx-custom-me(225893): <- __sock_create
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       4 nginx-custom-me(225893):  -> unix_mkname
---1                              7 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      10 nginx-custom-me(225893):  -> unix_create1
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      14 nginx-custom-me(225893):   -> __unix_insert_socket
---1                             16 nginx-custom-me(225893):   <- unix_create1
---7                             18 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      21 nginx-custom-me(225893):  -> unix_find_other
---3                             27 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      30 nginx-custom-me(225893):  -> unix_write_space
---0                             33 nginx-custom-me(225893):  <- sock_wfree
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      36 nginx-custom-me(225893):  -> unix_release_sock
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      40 nginx-custom-me(225893):   -> unix_sock_destructor
---1                             42 nginx-custom-me(225893):   <- __sk_destruct
---7                             45 nginx-custom-me(225893):  <- unix_stream_connect
---45                            47 nginx-custom-me(225893): <- SYSC_connect
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_release
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       4 nginx-custom-me(225893):  -> unix_release_sock
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       8 nginx-custom-me(225893):   -> unix_sock_destructor
---1                             10 nginx-custom-me(225893):   <- __sk_destruct
---7                             12 nginx-custom-me(225893):  <- unix_release
---12                            14 nginx-custom-me(225893): <- sock_release
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_create
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      11 nginx-custom-me(225893):  -> unix_create1
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      20 nginx-custom-me(225893):   -> __unix_insert_socket
---3                             27 nginx-custom-me(225893):   <- unix_create1
---16                            30 nginx-custom-me(225893):  <- unix_create
---26                            33 nginx-custom-me(225893): <- __sock_create
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_bind
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       9 nginx-custom-me(225893):  -> unix_mkname
---1                             15 nginx-custom-me(225893):  <- unix_bind
###Wed Jun 30 03:48:23 2021      63 nginx-custom-me(225893):  -> __unix_insert_socket
---1                             68 nginx-custom-me(225893):  <- unix_bind
---65                            70 nginx-custom-me(225893): <- SYSC_bind
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       0 nginx-custom-me(225893): -> unix_listen
###Wed Jun 30 03:48:23 2021       7 nginx-custom-me(225893):  -> init_peercred
---4                             14 nginx-custom-me(225893):  <- unix_listen
---14                            17 nginx-custom-me(225893): <- SyS_listen

  由此可见,是nginx-custom-metrics“重启”了(启动过程会调用unix_stream_connect),但是我并没有人为的做这个操作,而且原来的进程也好好的在运行。

(至此,黔驴技穷了!寻求同事【大佬】帮忙,大佬发现将nginx-custom-metrics进程改名后问题没有出现,并发现是aegisSvrFinder进程启动了nginx-custom-metrics进程导致的。最终解决了问题!)
  
  但是如果没有发现是名称导致的问题,还可以有哪些思路去尝试呢?什么情况会导致“重启”呢?猜想以下三种情况:
1)内核因为某种原因触发“重启”了nginx-custom-metrics进程;
2)某种原因导致accept函数重走了net/unix/af_unix.c文件中的create逻辑;
3)“有人”额外启动了nginx-custom-metrics进程;

  如果是第一种,内核日志应该会有相关的信息;先排除(因为也没招)。至于第二种,大致看了一遍net/unix/af_unix.c代码,没有accept重回create的逻辑,也不太可能。剩下最后一种了,确认过没有其他同事操作,只有可能是其他进程在“搞鬼”。于是计划重来一遍,观察系统进程状态,看看是不是nginx-custom-metrics额外又启动了,为了防止“搞鬼”进程瞬时执行难以捕捉,这里我使用了ebpf工具execsnoop(可以将top,ps等命令无法捕捉到的瞬时进程全部找出来)。到容器所在的宿主机上执行以下命令:

# execsnoop | grep nginx-custom-metrics

  重新复现问题后,果然。。。

技术图片

 

   有个进程PID为的20379的进程启动了nginx-custom-metrics,还带-V参数启动,导致/tmp/prometheus-nginx.socket文件重建了,这也是为什么inode会变的原因了。查看父进程,最终找到是它启动了。

技术图片
 技术图片

 

 技术图片

 

   它是谁呢?看名字应该是阿里云云盾进程。找阿里云工程师确认后发现是他们安全产品巡检时核查web server版本信息时候的操作,把带有nginx字样的进程加-V参数执行了。因为nginx-custom-metrics进程没有-V参数,也没有做处理,会导致进程启动。

  然后,修改nginx-custom-metrics程序名称为ngxcustom-metrics后重新运行。问题消失了。。。。。。

  但是为什么宿主机上的云盾进程重启nginx-custom-metrics会影响到容器里面的nginx-custom-metrics呢?分别在宿主机和容器内查看进程:

技术图片技术图片

 

 技术图片

 

  可以看到,容器中看不到宿主机启动的nginx-custom-metrics -V进程,但是容器内的/tmp/prometheus-nginx.socket文件却被重建了。仔细看一下阿里云云盾的aegisSvrFinder进程:

技术图片

 

  发现它能获取到容器里面的环境变量等信息,应该是这个进程的问题。具体逻辑就不太清楚了,阿里云工程师建议将该进程删除掉。---------> 结案吧!

 

【原创】一次“诡异”的容器Unix Socket通信问题分析

标签:alt   struct   执行   导致   port   bin   modify   影响   cti   

原文地址:https://www.cnblogs.com/wsjhk/p/14965678.html

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