context canceled 到底谁在作祟？

一、背景

在工作中，因报警治理标准提高，在报警治理的过程中，有一类context cancel报警渐渐凸显出来。

目前context cancel日志报警大致可以分为两类。

• context deadline exceeded

  • 耗时长
  • 有明确报错原因

• context canceled

  • 耗时短
  • 无明确报错原因
  • 分布在各个接口

之前因为不了解原因，所以一遇到这类报警，统一都按照偶发超时处理，可是我们发现，这其中有一大半case 耗时并不长，整个业务接口耗时在300ms以内，甚至100ms以内，于是我对超时这个缘由产生了疑惑，带着这个疑惑，我在业余时间学习探究，最终找到了出现此类情况的一些场景。

二、底层原因探究

2.1 go context预备知识

context原理可以看我另一篇文章：context，go的上下文存储&并发控制之道

这里简单解释下go中context的部分原理，方便后续理解。

context是go中上下文的实现关键。

在我们实际业务场景中，context通常都会被作为函数的第一个参数不断传递下去。

func (i *ItemSalesController) ItemListFilterBar(ctx context.Context, req *proto.ItemListFilterBarReq) *proto.ItemListFilterBarResp
func (i *itemSalesService) ItemListFilterBar(ctx context.Context, bizLine, bizType, schemeType int32)
func getBrandFilterBars(ctx context.Context, salesMerchantId int64, bizType int32, schemeType int32)

//用于存值，类似与Java的ThreadLocal
type valueCtx struct {Contextkey, val any
}
//用于控制并发函数的生命周期，上层方法可以通过cancel的方式结束下游的调用（前提是下游需要感知context）
type cancelCtx struct {Contextmu       sync.Mutex            // protects following fieldsdone     atomic.Value          // of chan struct{}, created lazily, closed by first cancel callchildren map[canceler]struct{} // set to nil by the first cancel callerr      error                 // set to non-nil by the first cancel call
}

创建新的context时会将上层的context作为新的字段存入。因此最终的context会形成一个类似函数调用关系树。

context关系示意图：

当context 被cancel时 ，可以通过ctx.Done()来感知context的状态，并可以通过ctx.Err()获取实际的报错类型。

2.2 http包感知context cancel的时机

先看下真实业务场景中的context（断点看变量）：

go/net/http包底层通过select ctx.Done()返回的通道来感知context，达到快速失败的效果

//代码路径：go1.18.9/src/net/http/transport.go:563
func (t *Transport) roundTrip(req *Request) (*Response, error) {
//...for {select {case <-ctx.Done():req.closeBody()return nil, ctx.Err()default:}//...}
}

这里会快速返回Context 对应的err，而内置err分为下面两个

• context deadline exceeded
• context canceled

分别在调用以下两种场景会抛出：

• 超时自动调用

//设置延迟3s后超时取消
ctx, cancel = context.WithTimeout(ctx,3*time.Second)
//设置固定时间超时取消
ctx, cancel = context.WithDeadline(ctx,time.Time{})

func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc) {//...c := &timerCtx{cancelCtx: newCancelCtx(parent),deadline:  d,}//传播cancel信号，往下传递propagateCancel(parent, c)dur := time.Until(d)if dur <= 0 {//cancelc.cancel(true, DeadlineExceeded) // deadline has already passedreturn c, func() { c.cancel(false, Canceled) }}//...if c.err == nil {//定时器超时取消cancelc.timer = time.AfterFunc(dur, func() {c.cancel(true, DeadlineExceeded)})}return c, func() { c.cancel(true, Canceled) }
}

• 主动调用cancel方法

ctx, cancel := context.WithCancel(ctx)
//主动调用cancel方法会取消context，err
cancel()

这里cancel方法，无论是业务层和框架层都有可能调用，一旦调用，下游感知到了就会返回err（context canceled）。

不过一般业务场景，这个都是由框架层面去调用的。

三、诱发场景探究

3.1排查思路

回到业务场景中，我排查了几个trace，并在本地在感知ctx.Done的地方断点调试，看整条链路中，context到底有哪些cancelCtx。

可以看到cancelCtx在整条链路中有四个，我的排查思路就是找到这四处cancelCtx，看看哪些逻辑可能导致context 被取消。

3.2 go/net/http包设置的cancelCtx

3.2.1 底层原理

底层设置的cancelCtx

//go1.18.9/src/net/http/client.go:359
func setRequestCancel(req *Request, rt RoundTripper, deadline time.Time) (stopTimer func(), didTimeout func() bool) {//...//如果设置了timeOut参数，则会设置超时取消if req.Cancel == nil && knownTransport {var cancelCtx func()req.ctx, cancelCtx = context.WithDeadline(oldCtx, deadline)return cancelCtx, func() bool { return time.Now().After(deadline) }}//...}

这里如果设置了TimeOut参数，则会设置一个超时取消，这个超时取消对应着err（context deadline exceeded）。

而这就是我们前面讲的第一类报警原因！

一般来说，调用http请求一般是context的末端，不会影响其他协程/方法，所以这里发生cancel一般都是超时取消。

3.3 框架生成的Handle中设置的cancelCtx

3.3.1底层原理

mux.Handle("GET", param1, func(w http.ResponseWriter, req *http.Request, pathParams map[string]string) {ctx, cancel := context.WithCancel(req.Context())defer cancel()//...
}

这里会在退出的时候主动调用cancel方法.

3.3.2延伸注意点：需要注意是否有异步协程遗留

如果该请求的主协程已经返回，退出时会调用cancel方法。

需要注意的场景的就是，如果你需要在主协程退出时，需要异步开启的协程依然正常运行，那么请对使用context做处理或者创建新的context（具体操作见文末）。

3.4 go server中cancelCtx

3.4.1底层原理

这里比较复杂，为了搞清楚来龙去脉，我们得简单捋一遍go server中的context流转。（go版本1.18.9）

我们来到最开始创建context的地方。

server 端接受新请求时会起一个协程 go c.serve(connCtx)

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {//...//context最开始创建的地方baseCtx := context.Background()if srv.BaseContext != nil {baseCtx = srv.BaseContext(origListener)if baseCtx == nil {panic("BaseContext returned a nil context")}}//...for {// 从链接中读取请求w, err := c.readRequest(ctx)if c.r.remain != c.server.initialReadLimitSize() {// If we read any bytes off the wire, we're active.c.setState(c.rwc, StateActive, runHooks)}// ....// 启动协程后台读取链接if requestBodyRemains(req.Body) {registerOnHitEOF(req.Body, w.conn.r.startBackgroundRead)} else {w.conn.r.startBackgroundRead()}// ...// 这里转到具体框架的serverHttp方法serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)// 请求结束之后cancel掉contextw.cancelCtx()// ...}
}

这里我们看见第一处cancelCtx，会在结束时cancel。

func (c *conn) serve(ctx context.Context) {//...// HTTP/1.x from here on.ctx, cancelCtx := context.WithCancel(ctx)c.cancelCtx = cancelCtxdefer cancelCtx()//...//调用具体的Handler（后面就会根据路径匹配到我们写好的业务逻辑）serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)//...
}

这里我们看见第二处cancelCtx，依然是结束后cancel。

目前为止，我们看到是**请求结束之后才会 cancel 掉 context，而不是 cancel 掉 context 导致的请求结束。

那我们第二类报警到底是什么原因呢，经过多个链路分析，可以确定的是业务逻辑中并没有“遗漏”的协程，都是所有业务逻辑结束，请求才会返回。

直到我看到一篇博文，才恍然大悟，

context canceled，谁是罪魁祸首？ | Go 技术论坛 (learnku.com)

这篇博文提到了另一个我们很容易忽略的地方

func (cr *connReader) startBackgroundRead() {// ...go cr.backgroundRead()
}func (cr *connReader) backgroundRead() {n, err := cr.conn.rwc.Read(cr.byteBuf[:])// ...if ne, ok := err.(net.Error); ok && cr.aborted && ne.Timeout() {// Ignore this error. It's the expected error from// another goroutine calling abortPendingRead.} else if err != nil {cr.handleReadError(err)}// ...
}func (cr *connReader) handleReadError(_ error) {// 这里cancel了contextcr.conn.cancelCtx()cr.closeNotify()
}

当服务端在处理业务的同时，后台有个协程监控链接的状态，如果链接有问题就会把 context cancel 掉（cancel 的目的就是快速失败 —— 业务不用处理了，就算服务端返回结果，客户端也不会处理了）

3.4.2 验证复现场景

这里我们拿报警的case接口在本地简单验证。

准备：

• 本地项目调试，对以下逻辑打断点
  • 用于监控链接的状态的协程中，进入cancel逻辑的入口
  • 业务逻辑入口
  • http包底层感知context的地方
• 代开Wireshark，过滤目标端口进行抓包

步骤：

• 用apifox模拟客户端发送请求
• 调试进入断点后
• 取消请求，模拟链接断开

验证：

• 观察断点是否进入监控链接的状态的协程中，进入cancel逻辑的入口
• 观察断开链接后context中的cancelCtx 状态是否改变

果然，取消请求后，后台开启的协程会监听到Fin 请求，会返回EOF 错误，此时会进入处理错误逻辑，调用context cancel方法。

抓包看对应的就是 FIN 报文。

在http包底层监听到了cancel信号，此时会返回err（context canceled）

而上层感知到err时就把这个err打印报警出来，这就是为什么会出现第二类报错err context canceled。

我们看下抓的包，

所以验证结果证实了这种可能。

当客户端断开链接时，服务端感知到了（FIN报文），会在框架层主动调用context cancel方法，而下游感知该context的地方就会抛出context canceled的err。

四、原因总结

至此，我们分析了整条链路中可能cancel的地方，我们回到我们最开始的问题——报警日志中context cancel原因是什么？

对于context deadline exceeded报错，它是定时器cancel的，可能诱发的操作场景：

• 配置的超时时间，http调用超时触发
• 业务代码中设置的context.WithTimeout、context.WithDeadline方法超时导致

对于context canceled报错，它是代码中主动cancel的，可能诱发的操作场景：

• 请求中异步开启协程，主协程返回，开启的协程并未退出
• 客户端调用链接提前断开，服务感知到FIN请求，后台协程执行cancel快速失败

五、解决建议

针对不同场景我们需要有对应的解决措施

5.1超时返回

需要case by case 排查超时原因，核心是解决超时问题，而非context cancel问题。

思考几个问题：

• 是偶发的还是经常的？
• 链路中谁的耗时最长？
• 对业务是否有影响

如果对业务无影响，可以选择调高超时时间，但这种方式实际上是一种掩耳盗铃的做法，请谨慎评估。

5.2 异步线程遗留

判断主协程提前返回是否有必要？

如果必要，那么开启协程时可以对传入的context做处理，可以新建一个context，也可以对context做处理，比如重新实现一个cancelCtx

原理：利用自己的Context（类似于面向对象的重写）来阻断上层cancel信号传递到下层

// WithoutCancelCtx ... 不带取消的 context
type WithoutCancelCtx struct {ctx context.Context
}// Deadline ...
func (c WithoutCancelCtx) Deadline() (time.Time, bool) { return time.Time{}, false }// Done ...
func (c WithoutCancelCtx) Done() <-chan struct{} { return nil }// Err ...
func (c WithoutCancelCtx) Err() error { return nil }// Value ...
func (c WithoutCancelCtx) Value(key interface{}) interface{} { return c.ctx.Value(key) }

5.3 客户端提前断开链接

这种是正常现象，是服务端为了减少不必要的资源消耗，把不需要的请求快速失败的做法。

这个我们需要重新配置日志报警采集策略，把这部分报错过滤即可。