python进程阻塞问题排查实践

       由于在python中采用GIL(全局解释锁)来保证解释器的线程安全,因此python中的多线程实际上是伪多线程。在提供给算法团队通信框架时,考虑采用多进程的架构来保证运行时的效率。


框架进程结构图

       通常情况下,gunicorn进程和Flask进程为1:n的关系。由于每个算法进程有状态这一特殊性,即通信过程中,对于同一个任务的交互需要打到同一个算法进程,因此Flask进程只能为1,和gunicorn进程1:1对应。

       在实际生产环境中,发现运行一段时候后,系统会出现进程阻塞,然后整个进程池用不了的问题。即比如算法进程1执行完毕,然而并没有调用Flask进程中的回调方法,此时算法进程1没有被进程池回收再利用,之后算法进程2和算法进程3会再出现同样阻塞的问题。如果进程池数量为3的话,则之后的请求进程池无法响应,只能进入到阻塞队列中。


进程阻塞

        然而,阻塞进程池的问题只能在运行一段时间出现,并不能稳定复现,这给进一步排查带来了很大困扰,只能通过各种测试去排查可能出现的原因。

        经过测试,发现如果算法进程中不开启算法子进程的话,则不会出现进程阻塞的问题。因此,初步判定启动算法子进程可能会导致阻塞它的父进程算法进程。

        那么,为什么在算法进程中开启子进程会阻塞它的父进程呢?

        python启动子进程和linux一致,都是通过fork的方式,那么fork具体是如何实现的,带着这个疑问,查到一篇文章《fork多线程进程时的坑》。里面有关键的一句话。"在多线程进程中,为了多线程的同步及互斥,会有锁,在fork时,这些锁会一同fork到子进程中"。

       从上述来看,应该是算法进程和子进程间产生了死锁,而不是之前以为的阻塞导致的进程未能被进程池回收再利用。

        这时候定位到是死锁导致的,那么又有问题来了。为什么会偶发的发生死锁?

        业务代码逻辑中没有锁,那么只能从python的process进程类中的源码找答案。

        在process.py中,进程结束时会走到finally,里面有flush_std_streams()的方法

finally:

    util.info('process exiting with exitcode %d' %    exitcode)

    util._flush_std_streams()


        从代码里可以看出,进程在结束前会刷新缓冲区数据到文件。此时父子进程都持有这个文件的锁,很容易就导致了死锁的问题。

       因此解决方案有两个:

       1. 注释掉源码里的flush的操作(不太优雅);

       2. 避免flush的操作,即不是本地测试的情况下,关掉日志输出到console。

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