Nodejs 中的错误处理
本文以连接错误 ECONNREFUSED 为例，看看 nodejs 对错误处理的过程。 假设我们有以下代码
1. const net = require('net');
2. net.connect({port: 9999})
如果本机上没有监听 9999 端口，那么我们会得到以下输出。
1. events.js:170
2. throw er; // Unhandled 'error' event
3. ^
4.
5. Error: connect ECONNREFUSED 127.0.0.1:9999
6. at TCPConnectWrap.afterConnect [as oncomplete] (net.js:1088:14)
7. Emitted 'error' event at:
8. at emitErrorNT (internal/streams/destroy.js:91:8)
9. at emitErrorAndCloseNT (internal/streams/destroy.js:59:3)
10. at processTicksAndRejections (internal/process/task_queues.js:81:17)
我们简单看一下 connect 的调用流程。
1. const req = new TCPConnectWrap();
2. req.oncomplete = afterConnect;
3. req.address = address;
4. req.port = port;
5. req.localAddress = localAddress;
6. req.localPort = localPort;
7. // 开始三次握手建立连接
8. err = self._handle.connect(req, address, port);
接着我们看一下 C++层 connect 的逻辑
1. err = req_wrap->Dispatch(uv_tcp_connect,
2. &wrap->handle_,
3. reinterpret_cast<const sockaddr*>(&addr),
4. AfterConnect);
C++层直接调用 Libuv 的 uv_tcp_connect，并且设置回调是 AfterConnect。接着我们看 libuv 的实现。
1. do {
2. errno = 0;
3. // 非阻塞调用
4. r = connect(uv__stream_fd(handle), addr, addrlen);
5. } while (r == -1 && errno == EINTR);
6. // 连接错误，判断错误码
7. if (r == -1 && errno != 0) {
8. // 还在连接中，不是错误，等待连接完成，事件变成可读
9. if (errno == EINPROGRESS)
10. ; /* not an error */
11. else if (errno == ECONNREFUSED)
12. // 连接被拒绝
13. handle->delayed_error = UV__ERR(ECONNREFUSED);
14. else
15. return UV__ERR(errno);
16. }
17. uv__req_init(handle->loop, req, UV_CONNECT);
18. req->cb = cb;
19. req->handle = (uv_stream_t*) handle;
20. QUEUE_INIT(&req->queue);
21. // 挂载到 handle，等待可写事件
22. handle->connect_req = req;
23. uv__io_start(handle->loop, &handle->io_watcher, POLLOUT);
我们看到 Libuv 以异步的方式调用操作系统，然后把 request 挂载到 handle 中，并且注册等待可写事件，当连接失败的时候，就会执行 uvstream_io 回调，我们看一下 Libuv 的处理（uvstream_io）。
1. getsockopt(uv__stream_fd(stream),
2. SOL_SOCKET,
3. SO_ERROR,
4. &error,
5. &errorsize);
6. error = UV__ERR(error);
7. if (req->cb)
8. req->cb(req, error);
获取错误信息后回调 C++层的 AfterConnect。
1. Local<Value> argv[5] = {
2. Integer::New(env->isolate(), status),
3. wrap->object(),
4. req_wrap->object(),
5. Boolean::New(env->isolate(), readable),
6. Boolean::New(env->isolate(), writable)
7. };
8.
9. req_wrap->MakeCallback(env->oncomplete_string(), arraysize(argv), argv);
接着调用 JS 层的 oncomplete 回调。
1. const ex = exceptionWithHostPort(status,
2. 'connect',
3. req.address,
4. req.port,
5. details);
6. if (details) {
7. ex.localAddress = req.localAddress;
8. ex.localPort = req.localPort;
9. }
10. // 销毁 socket
11. self.destroy(ex);
exceptionWithHostPort 构造错误信息，然后销毁 socket 并且以 ex 为参数触发 error 事件。我们看看 uvExceptionWithHostPort 的实现。
1. function uvExceptionWithHostPort(err, syscall, address, port) {
2. const [ code, uvmsg ] = uvErrmapGet(err) || uvUnmappedError;
3. const message = `${syscall} ${code}: ${uvmsg}`;
4. let details = '';
5.
6. if (port && port > 0) {
7. details = ` ${address}:${port}`;
8. } else if (address) {
9. details = ` ${address}`;
10. }
11. const tmpLimit = Error.stackTraceLimit;
12. Error.stackTraceLimit = 0;
13. const ex = new Error(`${message}${details}`);
14. Error.stackTraceLimit = tmpLimit;
15. ex.code = code;
16. ex.errno = err;
17. ex.syscall = syscall;
18. ex.address = address;
19. if (port) {
20. ex.port = port;
21. }
22. // 获取调用栈信息但不包括当前调用的函数 uvExceptionWithHostPort，注入 stack 字段到 ex 中
23. Error.captureStackTrace(ex, excludedStackFn || uvExceptionWithHostPort);
24. return ex;
25. }
我们看到错误信息主要通过 uvErrmapGet 获取
1. function uvErrmapGet(name) {
2. uvBinding = lazyUv();
3. if (!uvBinding.errmap) {
4. uvBinding.errmap = uvBinding.getErrorMap();
5. }
6. return uvBinding.errmap.get(name);
7. }
8.
9. function lazyUv() {
10. if (!uvBinding) {
11. uvBinding = internalBinding('uv');
12. }
13. return uvBinding;
14. }
继续往下看，uvErrmapGet 调用了 C++层的 uv 模块的 getErrorMap。
1. void GetErrMap(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
2. Environment* env = Environment::GetCurrent(args);
3. Isolate* isolate = env->isolate();
4. Local<Context> context = env->context();
5.
6. Local<Map> err_map = Map::New(isolate);
7. // 从 per_process::uv_errors_map 中获取错误信息
8. size_t errors_len = arraysize(per_process::uv_errors_map);
9. // 赋值
10. for (size_t i = 0; i < errors_len; ++i) {
11. // map 的键是 uv_errors_map 每个元素中的 value，值是 name 和 message
12. const auto& error = per_process::uv_errors_map[i];
13. Local<Value> arr[] = {OneByteString(isolate, error.name),
14. OneByteString(isolate, error.message)};
15. if (err_map
16. ->Set(context,
17. Integer::New(isolate, error.value),
18. Array::New(isolate, arr, arraysize(arr)))
19. .IsEmpty()) {
20. return;
21. }
22. }
23.
24. args.GetReturnValue().Set(err_map);
25. }
我们看到错误信息存在 per_process::uv_errors_map 中，我们看一下 uv_errors_map 的定义。
1. struct UVError {
2. int value;
3. const char* name;
4. const char* message;
5. };
6.
7. static const struct UVError uv_errors_map[] = {
8. #define V(name, message) {UV_##name, #name, message},
9. UV_ERRNO_MAP(V)
10. #undef V
11. };
UV_ERRNO_MAP 宏展开后如下
1. {UV_E2BIG, "E2BIG", "argument list too long"},
2. {UV_EACCES, "EACCES", "permission denied"},
3. {UV_EADDRINUSE, "EADDRINUSE", "address already in use"},
4. ……
所以导出到 JS 层的结果如下
1. {
2. // 键是一个数字，由 Libuv 定义，其实是封装了操作系统的定义
3. UV_ECONNREFUSED: ["ECONNREFUSED", "connection refused"],
4. UV_ECONNRESET: ["ECONNRESET", "connection reset by peer"]
5. ...
6. }
Node.js 最后会组装这些信息返回给调用方。这就是我们输出的错误信息。那么为什么会是 ECONNREFUSED 呢？我们看一下操作系统对于该错误码的逻辑。
1. static void tcp_reset(struct sock *sk)
2. {
3. switch (sk->sk_state) {
4. case TCP_SYN_SENT:
5. sk->sk_err = ECONNREFUSED;
6. break;
7. // ...
8. }
9.
10. }
当操作系统收到一个发给该 socket 的 rst 包的时候会执行 tcp_reset，我们看到当 socket 处于发送 syn 包等待 ack 的时候，如果收到一个 fin 包，则会设置错误码为 ECONNREFUSED。我们输出的正是这个错误码。
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