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使用 Systemtap 定位 Pod 异常退出原因

最近更新时间:2020-04-16 10:11:41

本文介绍如何使用 Systemtap 工具定位 Pod 异常问题原因。

准备工作

请对应您使用节点的操作系统,按照以下步骤进行相关软件包安装:

Ubuntu 操作系统

  1. 执行以下命令,安装 Systemtap。

    apt install -y systemtap
  2. 执行以下命令,检查所需待安装项。

    stap-prep

    返回示例结果如下:

    Please install linux-headers-4.4.0-104-generic
    You need package linux-image-4.4.0-104-generic-dbgsym but it does not seem to be available
    Ubuntu -dbgsym packages are typically in a separate repository
    Follow https://wiki.ubuntu.com/DebuggingProgramCrash to add this repository
    apt install -y linux-headers-4.4.0-104-generic
  3. 根据上述返回结果可知目前需要 dbgsym 包,但已有软件源中并不包含,需使用第三方软件源安装。 请执行以下命令,安装 dbgsym。

     sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys C8CAB6595FDFF622
    
     codename=$(lsb_release -c | awk  '{print $2}')
     sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ddebs.list << EOF
     deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}      main restricted universe multiverse
     deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}-security main restricted universe multiverse
     deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}-updates  main restricted universe multiverse
     deb http://ddebs.ubuntu.com/ ${codename}-proposed main restricted universe multiverse
     EOF
    
     sudo apt-get update
  4. 配置好软件源后,再次运行以下命令。

    stap-prep

    返回示例结果如下:

    Please install linux-headers-4.4.0-104-generic
    Please install linux-image-4.4.0-104-generic-dbgsym
  5. 依次执行以下命令,安装提示所需的包。

    apt install -y linux-image-4.4.0-104-generic-dbgsym
    apt install -y linux-headers-4.4.0-104-generic

CentOS 操作系统

  1. 执行以下命令,安装 Systemtap。
    yum install -y systemtap
  2. 向软件源 /etc/yum.repos.d/CentOS-Debug.repo 配置文件中输入以下内容并保存,本文以默认未安装 debuginfo 为例。
    [debuginfo]
    name=CentOS-$releasever - DebugInfo
    baseurl=http://debuginfo.centos.org/$releasever/$basearch/
    gpgcheck=0
    enabled=1
    protect=1
    priority=1
  3. 执行以下命令检查所需待安装项,并进行相关项的安装。
    说明:

    该命令将会安装 kernel-debuginfo

    stap-prep
  4. 执行以下命令,检查节点是否已安装多个版本 kernel-devel
    rpm -qa | grep kernel-devel
    返回结果如下:
    kernel-devel-3.10.0-327.el7.x86_64
    kernel-devel-3.10.0-514.26.2.el7.x86_64
    kernel-devel-3.10.0-862.9.1.el7.x86_64
    若存在多个版本,则只需保留与当前内核版本相同的版本。假设当前内核版本为 3.10.0-862.9.1.el7.x86_64,结合上述返回结果需执行以下命令删除多余版本。
    注意:

    • 可通过执行 uname -r 命令查看内核版本。
    • 需确保 kernel-debuginfokernel-devel 均已安装并且安装版本与当前内核版本相同。
    rpm -e kernel-devel-3.10.0-327.el7.x86_64 kernel-devel-3.10.0-514.26.2.el7.x86_64

问题分析

若 Pod 因异常被停止时,可以使用 Systemtap 来监视进程的信号发送进行问题定位。该过程工作原理如下:

  1. Systemtap 将脚本转换为 C 语言代码,调用 gcc 将其编译成 Linux 内核模块并通过 modprobe 加载到内核。
  2. 根据脚本内容在内核进行 hook。此时即可通过 hook 信号的发送,找出容器进程停止的真正原因。

问题定位

步骤1:获取异常 Pod 中重新自动重启的容器 pid

  1. 执行以下命令,获取容器 ID。
    kubectl describe pod <pod name>
    返回结果如下:
    ......
    Container ID:  docker://5fb8adf9ee62afc6d3f6f3d9590041818750b392dff015d7091eaaf99cf1c945
    ......
    Last State:     Terminated
     Reason:       Error
     Exit Code:    137
     Started:      Thu, 05 Sep 2019 19:22:30 +0800
     Finished:     Thu, 05 Sep 2019 19:33:44 +0800
  2. 执行以下命令,通过获取到的 Container ID 反查容器主进程的 pid。
    docker inspect -f "{{.State.Pid}}" 5fb8adf9ee62afc6d3f6f3d9590041818750b392dff015d7091eaaf99cf1c945
    返回结果如下:
    7942

步骤2:根据容器退出状态码缩小排查范围

通过步骤1中返回信息中的 Exit Code 可以获取容器上次退出的状态码。本文以137为例,进行以下分析:

  • 如果进程是被外界中断信号停止的,则退出状态码将在129 - 255之间。
  • 退出状态码为137则表示进程是被 SIGKILL 信号停止的,但此时仍不能确定进程停止原因。

步骤3:使用 Systemtap 脚本定位异常原因

假设引发异常的问题可复现,则可以使用 Systemtap 脚本监视容器停止原因。

  1. 创建 sg.stp 文件,输入以下 Systemtap 脚本内容并保存。
    global target_pid = 7942
    probe signal.send{
     if (sig_pid == target_pid) {
         printf("%s(%d) send %s to %s(%d)\n", execname(), pid(), sig_name, pid_name, sig_pid);
         printf("parent of sender: %s(%d)\n", pexecname(), ppid())
         printf("task_ancestry:%s\n", task_ancestry(pid2task(pid()), 1));
     }
    }
    注意:

    变量 pid 的值需替换为 步骤2 中获取的容器主进程 pid,本为以7942为例。

  2. 执行以下命令,运行脚本。
    stap sg.stp
    当容器进程因异常停止时,脚本可捕捉到事件,并执行输出如下:
    pkill(23549) send SIGKILL to server(7942)
    parent of sender: bash(23495)
    task_ancestry:swapper/0(0m0.000000000s)=>systemd(0m0.080000000s)=>vGhyM0(19491m2.579563677s)=>sh(33473m38.074571885s)=>bash(33473m38.077072025s)=>bash(33473m38.081028267s)=>bash(33475m4.817798337s)=>pkill(33475m5.202486630s)

解决方法

通过观察 task_ancestry ,可以看到停止进程的所有父进程。例如,此处可以看到一个名为 vGhyM0 的异常进程,该现象通常表明程序中存在木马病毒,需要进行相关病毒清理工作以确保容器正常运行。

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