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node使用async_hooks模塊進(jìn)行請(qǐng)求追蹤

 更新時(shí)間:2021年01月28日 09:53:36   作者:智聯(lián)大前端  
這篇文章主要介紹了node使用async_hooks模塊進(jìn)行請(qǐng)求追蹤,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

async_hooks 模塊是在 v8.0.0 版本正式加入 Node.js 的實(shí)驗(yàn)性 API。我們也是在 v8.x.x 版本下投入生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行使用。

那么什么是 async_hooks 呢?

async_hooks 提供了追蹤異步資源的 API,這種異步資源是具有關(guān)聯(lián)回調(diào)的對(duì)象。

簡而言之,async_hooks 模塊可以用來追蹤異步回調(diào)。那么如何使用這種追蹤能力,使用的過程中又有什么問題呢?

認(rèn)識(shí) async_hooks

v8.x.x 版本下的 async_hooks 主要有兩部分組成,一個(gè)是 createHook 用以追蹤生命周期,一個(gè)是 AsyncResource 用于創(chuàng)建異步資源。

const { createHook, AsyncResource, executionAsyncId } = require('async_hooks')

const hook = createHook({
 init (asyncId, type, triggerAsyncId, resource) {},
 before (asyncId) {},
 after (asyncId) {},
 destroy (asyncId) {}
})
hook.enable()

function fn () {
 console.log(executionAsyncId())
}

const asyncResource = new AsyncResource('demo')
asyncResource.run(fn)
asyncResource.run(fn)
asyncResource.emitDestroy()

上面這段代碼的含義和執(zhí)行結(jié)果是:

  1. 創(chuàng)建一個(gè)包含在每個(gè)異步操作的 init、before、after、destroy 聲明周期執(zhí)行的鉤子函數(shù)的 hooks 實(shí)例。
  2. 啟用這個(gè) hooks 實(shí)例。
  3. 手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)類型為 demo 的異步資源。此時(shí)觸發(fā)了 init 鉤子,異步資源 id 為 asyncId,類型為 type(即 demo),異步資源的創(chuàng)建上下文 id 為 triggerAsyncId,異步資源為 resource。
  4. 使用此異步資源執(zhí)行 fn 函數(shù)兩次,此時(shí)會(huì)觸發(fā) before 兩次、after 兩次,異步資源 id 為 asyncId,此 asyncId 與 fn 函數(shù)內(nèi)通過 executionAsyncId 取到的值相同。
  5. 手動(dòng)觸發(fā) destroy 生命周期鉤子。

像我們常用的 async、await、promise 語法或請(qǐng)求這些異步操作的背后都是一個(gè)個(gè)的異步資源,也會(huì)觸發(fā)這些生命周期鉤子函數(shù)。

那么,我們就可以在 init 鉤子函數(shù)中,通過異步資源創(chuàng)建上下文 triggerAsyncId(父)到當(dāng)前異步資源 asyncId(子)這種指向關(guān)系,將異步調(diào)用串聯(lián)起來,拿到一棵完整的調(diào)用樹,通過回調(diào)函數(shù)(即上述代碼的 fn)中 executionAsyncId() 獲取到執(zhí)行當(dāng)前回調(diào)的異步資源的 asyncId,從調(diào)用鏈上追查到調(diào)用的源頭。

同時(shí),我們也需要注意到一點(diǎn),init 是異步資源創(chuàng)建的鉤子,不是異步回調(diào)函數(shù)創(chuàng)建的鉤子,只會(huì)在異步資源創(chuàng)建的時(shí)候執(zhí)行一次,這會(huì)在實(shí)際使用的時(shí)候帶來什么問題呢?

請(qǐng)求追蹤

出于異常排查和數(shù)據(jù)分析的目的,希望在我們 Ada 架構(gòu)的 Node.js 服務(wù)中,將服務(wù)器收到的由客戶端發(fā)來請(qǐng)求的請(qǐng)求頭中的 request-id 自動(dòng)添加到發(fā)往中后臺(tái)服務(wù)的每個(gè)請(qǐng)求的請(qǐng)求頭中。

功能實(shí)現(xiàn)的簡單設(shè)計(jì)如下:

  1. 通過 init 鉤子使得在同一條調(diào)用鏈上的異步資源共用一個(gè)存儲(chǔ)對(duì)象。
  2. 解析請(qǐng)求頭中 request-id,添加到當(dāng)前異步調(diào)用鏈對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)上。
  3. 改寫 http、https 模塊的 request 方法,在請(qǐng)求執(zhí)行時(shí)獲取當(dāng)前當(dāng)前的調(diào)用鏈對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)中的 request-id。

示例代碼如下:

const http = require('http')
const { createHook, executionAsyncId } = require('async_hooks')
const fs = require('fs')

// 追蹤調(diào)用鏈并創(chuàng)建調(diào)用鏈存儲(chǔ)對(duì)象
const cache = {}
const hook = createHook({
 init (asyncId, type, triggerAsyncId, resource) {
  if (type === 'TickObject') return
  // 由于在 Node.js 中 console.log 也是異步行為,會(huì)導(dǎo)致觸發(fā) init 鉤子,所以我們只能通過同步方法記錄日志
  fs.appendFileSync('log.out', `init ${type}(${asyncId}: trigger: ${triggerAsyncId})\n`);
  // 判斷調(diào)用鏈存儲(chǔ)對(duì)象是否已經(jīng)初始化
  if (!cache[triggerAsyncId]) {
   cache[triggerAsyncId] = {}
  }
  // 將父節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)與當(dāng)前異步資源通過引用共享
  cache[asyncId] = cache[triggerAsyncId]
 }
})
hook.enable()

// 改寫 http
const httpRequest = http.request
http.request = (options, callback) => {
 const client = httpRequest(options, callback)
 // 獲取當(dāng)前請(qǐng)求所屬異步資源對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)的 request-id 寫入 header
 const requestId = cache[executionAsyncId()].requestId
 console.log('cache', cache[executionAsyncId()])
 client.setHeader('request-id', requestId)

 return client
}

function timeout () {
 return new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(resolve, Math.random() * 1000)
 })
}
// 創(chuàng)建服務(wù)
http
 .createServer(async (req, res) => {
  // 獲取當(dāng)前請(qǐng)求的 request-id 寫入存儲(chǔ)
  cache[executionAsyncId()].requestId = req.headers['request-id']
  // 模擬一些其他耗時(shí)操作
  await timeout()
  // 發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求
  http.request('http://www.baidu.com', (res) => {})
  res.write('hello\n')
  res.end()
 })
 .listen(3000)

執(zhí)行代碼并進(jìn)行一次發(fā)送測試,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)可以正確獲取到 request-id。

陷阱

同時(shí),我們也需要注意到一點(diǎn),init 是異步資源創(chuàng)建的鉤子,不是異步回調(diào)函數(shù)創(chuàng)建的鉤子,只會(huì)在異步資源創(chuàng)建的時(shí)候執(zhí)行一次。

但是上面的代碼是有問題的,像前面介紹 async_hooks 模塊時(shí)的代碼演示的那樣,一個(gè)異步資源可以不斷的執(zhí)行不同的函數(shù),即異步資源有復(fù)用的可能。特別是對(duì)類似于 TCP 這種由 C/C++ 部分創(chuàng)建的異步資源,多次請(qǐng)求可能會(huì)使用同一個(gè) TCP 異步資源,從而使得這種情況下,多次請(qǐng)求到達(dá)服務(wù)器時(shí)初始的 init 鉤子函數(shù)只會(huì)執(zhí)行一次,導(dǎo)致多次請(qǐng)求的調(diào)用鏈追蹤會(huì)追蹤到同一個(gè) triggerAsyncId,從而引用同一個(gè)存儲(chǔ)。

我們將前面的代碼做如下修改,來進(jìn)行一次驗(yàn)證。 存儲(chǔ)初始化部分將 triggerAsyncId 保存下來,方便觀察異步調(diào)用的追蹤關(guān)系:

  if (!cache[triggerAsyncId]) {
   cache[triggerAsyncId] = {
    id: triggerAsyncId
   }
  }

timeout 函數(shù)改為先進(jìn)行一次長耗時(shí)再進(jìn)行一次短耗時(shí)操作:

function timeout () {
 return new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(resolve, [1000, 5000].pop())
 })
}

重啟服務(wù)后,使用 postman (不用 curl 是因?yàn)?curl 每次請(qǐng)求結(jié)束會(huì)關(guān)閉連接,導(dǎo)致不能復(fù)現(xiàn))連續(xù)的發(fā)送兩次請(qǐng)求,可以觀察到以下輸出:

{ id: 1, requestId: '第二次請(qǐng)求的id' }
{ id: 1, requestId: '第二次請(qǐng)求的id' }

即可發(fā)現(xiàn)在多并發(fā)且寫讀存儲(chǔ)的操作之間有耗時(shí)不固定的其他操作情況下,先到達(dá)服務(wù)器的請(qǐng)求存儲(chǔ)的值會(huì)被后到達(dá)服務(wù)器的請(qǐng)求執(zhí)行復(fù)寫掉,使得前一次請(qǐng)求讀取到錯(cuò)誤的值。當(dāng)然,你可以保證在寫和讀之間不插入其他的耗時(shí)操作,但在復(fù)雜的服務(wù)中這種靠腦力維護(hù)的保障方式明顯是不可靠的。此時(shí),我們就需要使每次讀寫前,JS 都能進(jìn)入一個(gè)全新的異步資源上下文,即獲得一個(gè)全新的 asyncId,避免這種復(fù)用。需要將調(diào)用鏈存儲(chǔ)的部分做以下幾方面修改:

const http = require('http')
const { createHook, executionAsyncId } = require('async_hooks')
const fs = require('fs')
const cache = {}

const httpRequest = http.request
http.request = (options, callback) => {
 const client = httpRequest(options, callback)
 const requestId = cache[executionAsyncId()].requestId
 console.log('cache', cache[executionAsyncId()])
 client.setHeader('request-id', requestId)

 return client
}

// 將存儲(chǔ)的初始化提取為一個(gè)獨(dú)立的方法
async function cacheInit (callback) {
 // 利用 await 操作使得 await 后的代碼進(jìn)入一個(gè)全新的異步上下文
 await Promise.resolve()
 cache[executionAsyncId()] = {}
 // 使用 callback 執(zhí)行的方式,使得后續(xù)操作都屬于這個(gè)新的異步上下文
 return callback()
}

const hook = createHook({
 init (asyncId, type, triggerAsyncId, resource) {
  if (!cache[triggerAsyncId]) {
   // init hook 不再進(jìn)行初始化
   return fs.appendFileSync('log.out', `未使用 cacheInit 方法進(jìn)行初始化`)
  }
  cache[asyncId] = cache[triggerAsyncId]
 }
})
hook.enable()

function timeout () {
 return new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(resolve, [1000, 5000].pop())
 })
}

http
.createServer(async (req, res) => {
 // 將后續(xù)操作作為 callback 傳入 cacheInit
 await cacheInit(async function fn() {
  cache[executionAsyncId()].requestId = req.headers['request-id']
  await timeout()
  http.request('http://www.baidu.com', (res) => {})
  res.write('hello\n')
  res.end()
 })
})
.listen(3000)

值得一提的是,這種使用 callback 的組織方式與 koajs 的中間件的模式十分一致。

async function middleware (ctx, next) {
 await Promise.resolve()
 cache[executionAsyncId()] = {}
 return next()
}

NodeJs v14

這種使用 await Promise.resolve() 創(chuàng)建全新異步上下文的方式看起來總有些 “歪門邪道” 的感覺。好在 NodeJs v9.x.x 版本中提供了創(chuàng)建異步上下文的官方實(shí)現(xiàn)方式 asyncResource.runInAsyncScope。更好的是,NodeJs v14.x.x 版本直接提供了異步調(diào)用鏈數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的官方實(shí)現(xiàn),它會(huì)直接幫你完成異步調(diào)用關(guān)系追蹤、創(chuàng)建新的異步上線文、管理數(shù)據(jù)這三項(xiàng)工作!API 就不再詳細(xì)介紹,我們直接使用新 API 改造之前的實(shí)現(xiàn)

const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks')
// 直接創(chuàng)建一個(gè) asyncLocalStorage 存儲(chǔ)實(shí)例,不再需要管理 async 生命周期鉤子
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage()
const storage = {
 enable (callback) {
  // 使用 run 方法創(chuàng)建全新的存儲(chǔ),且需要讓后續(xù)操作作為 run 方法的回調(diào)執(zhí)行,以使用全新的異步資源上下文
  asyncLocalStorage.run({}, callback)
 },
 get (key) {
  return asyncLocalStorage.getStore()[key]
 },
 set (key, value) {
  asyncLocalStorage.getStore()[key] = value
 }
}

// 改寫 http
const httpRequest = http.request
http.request = (options, callback) => {
 const client = httpRequest(options, callback)
 // 獲取異步資源存儲(chǔ)的 request-id 寫入 header
 client.setHeader('request-id', storage.get('requestId'))

 return client
}

// 使用
http
 .createServer((req, res) => {
  storage.enable(async function () {
   // 獲取當(dāng)前請(qǐng)求的 request-id 寫入存儲(chǔ)
   storage.set('requestId', req.headers['request-id'])
   http.request('http://www.baidu.com', (res) => {})
   res.write('hello\n')
   res.end()
  })
 })
 .listen(3000)

可以看到,官方實(shí)現(xiàn)的 asyncLocalStorage.run API 和我們的第二版實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上也很一致。

于是,在 Node.js v14.x.x 版本下,使用 async_hooks 模塊進(jìn)行請(qǐng)求追蹤的功能很輕易的就實(shí)現(xiàn)了。

到此這篇關(guān)于node使用async_hooks模塊進(jìn)行請(qǐng)求追蹤的文章就介紹到這了,更多相關(guān)node async_hooks請(qǐng)求追蹤內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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