如何在Apache Arrow中定位与解决问题

如何在apache Arrow定位与解决问题

最近在执行sql时做了一些batch变更，出现了一个 crash问题，底层使用了apache arrow来实现。本节将会从0开始讲解如何调试STL源码crash问题，在这篇文章中以实际工作中resize导致crash为例，引出如何进行系统性分析，希望可以帮助大家～

在最后给社区提了一个pr，感兴趣可以去查阅。

https://github.com/apache/arrow/pull/40817

背景

最近想修改一下arrow batch的大小，当调整为65536后发现crash，出现：

go 复制代码

terminate called after throwing an instance of 'std::length_error'
  what():  vector::_M_default_append

然后通过捕获异常gdb找到异常位置，最后拿到堆栈，发现位置是在join里面构建哈希表侧的partition数组出了问题：

go 复制代码

prtn_state.key_ids.resize(num_rows_before + num_rows_new);

即问题转化为：resize操作为何引发throw？

研究了一下STL代码发现，会遇到两种场景，先把STL代码精简一下贴出来给大家看看：

go 复制代码

if (__navail < __n) {
   const size_type __len =
   _M_check_len(__n, "vector::_M_default_append");
 }

size_type _M_check_len(size_type __n, const char* __s) const {
 if (max_size() - size() < __n)
   __throw_length_error(__N(__s));
}

其中最核心的就是_M_check_len函数，看到这个判断能想起哪两种场景呢？

场景1：内存确实不足了，超过了vector的max_size，此时会抛这个异常。
场景2：__n传递的是一个负数，由于是size_t类型，则会变为超大值，从而抛出异常。

场景1在我们系统当中通过查看内存不会遇到，于是转到场景2，首先是猜测是个负数，然后搞了个log包，上去测试发现确实是这个问题，可以看到rows_new变为负数了。

go 复制代码

part id 15, dop_ = 105,prtnid + 1 ranges = 0,prtnid ranges = 61434, part size:0, rows_new: -61434, cap: 0

既然这里知道原因了，那么下一步就得继续分析为何会产生负数？

num_rows_new是有分区的range决定的，下面有个公式计算产生了负数

go 复制代码

int num_rows_new =
      locals.batch_prtn_ranges[prtn_id + 1] - locals.batch_prtn_ranges[prtn_id];

继续跟进找到PartitionSort的Eval，里面有几处非常需要注意：

go 复制代码

ARROW_DCHECK(num_rows > 0 && num_rows <= (1 << 15));

首先第一个是这个断言，我明明传递的是65536，明显大于这里的32768，为何没有断言成功？事后发现这里是release包，只会报warning，不会fatal。

随后继续往下看，看到了一个比较明显的类型uint16_t，这个玩意就是在计算sum，而要让num_rows_new为负数，只有两种可能：

场景1: locals.batch_prtn_ranges $prtn_id + 1$ < locals.batch_prtn_ranges $prtn_id$
场景2: locals.batch_prtn_ranges $prtn_id + 1$ 是负数且locals.batch_prtn_ranges $prtn_id$ 是负数或者locals.batch_prtn_ranges $prtn_id + 1$ 是负数且locals.batch_prtn_ranges $prtn_id$ 也是负数并且大于前者。

go 复制代码

uint16_t sum = 0;
for (int i = 0; i < num_prtns; ++i) {
  uint16_t sum_next = sum + prtn_ranges[i + 1];
  prtn_ranges[i + 1] = sum;
  sum = sum_next;
}

看了这段代码可以知道，场景1排除了，因为是自增的，最差情况是相等，那么就只能场景2，变为负数就不用说了，又碰到了溢出问题，所以可以推测uint16_t溢出了，这个值我们知道是65535，而65536刚好超过它，所以有问题！

至此，这一轮的debug调试与分析到此结束～

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