Safer timeout handling and test case
[unicorn.git] / lib / unicorn.rb
blob07925f2e1c26354dfcdba72f8fa6baf1a87aefc6
1 require 'fcntl'
3 require 'unicorn/socket_helper'
4 require 'unicorn/const'
5 require 'unicorn/http_request'
6 require 'unicorn/http_response'
7 require 'unicorn/configurator'
8 require 'unicorn/util'
10 # Unicorn module containing all of the classes (include C extensions) for running
11 # a Unicorn web server.  It contains a minimalist HTTP server with just enough
12 # functionality to service web application requests fast as possible.
13 module Unicorn
14   class << self
15     def run(app, options = {})
16       HttpServer.new(app, options).start.join
17     end
18   end
20   # This is the process manager of Unicorn. This manages worker
21   # processes which in turn handle the I/O and application process.
22   # Listener sockets are started in the master process and shared with
23   # forked worker children.
24   class HttpServer
25     attr_reader :logger
26     include ::Unicorn::SocketHelper
28     # prevents IO objects in here from being GC-ed
29     IO_PURGATORY = []
31     # all bound listener sockets
32     LISTENERS = []
34     # This hash maps PIDs to Workers
35     WORKERS = {}
37     # See: http://cr.yp.to/docs/selfpipe.html
38     SELF_PIPE = []
40     # signal queue used for self-piping
41     SIG_QUEUE = []
43     # We populate this at startup so we can figure out how to reexecute
44     # and upgrade the currently running instance of Unicorn
45     START_CTX = {
46       :argv => ARGV.map { |arg| arg.dup },
47       # don't rely on Dir.pwd here since it's not symlink-aware, and
48       # symlink dirs are the default with Capistrano...
49       :cwd => `/bin/sh -c pwd`.chomp("\n"),
50       :zero => $0.dup,
51     }
53     Worker = Struct.new(:nr, :tempfile) unless defined?(Worker)
54     class Worker
55       # worker objects may be compared to just plain numbers
56       def ==(other_nr)
57         self.nr == other_nr
58       end
59     end
61     # Creates a working server on host:port (strange things happen if
62     # port isn't a Number).  Use HttpServer::run to start the server and
63     # HttpServer.run.join to join the thread that's processing
64     # incoming requests on the socket.
65     def initialize(app, options = {})
66       @app = app
67       @reexec_pid = 0
68       @init_listeners = options[:listeners] ? options[:listeners].dup : []
69       @config = Configurator.new(options.merge(:use_defaults => true))
70       @listener_opts = {}
71       @config.commit!(self, :skip => [:listeners, :pid])
72       @request = HttpRequest.new(@logger)
73     end
75     # Runs the thing.  Returns self so you can run join on it
76     def start
77       BasicSocket.do_not_reverse_lookup = true
79       # inherit sockets from parents, they need to be plain Socket objects
80       # before they become UNIXServer or TCPServer
81       inherited = ENV['UNICORN_FD'].to_s.split(/,/).map do |fd|
82         io = Socket.for_fd(fd.to_i)
83         set_server_sockopt(io, @listener_opts[sock_name(io)])
84         IO_PURGATORY << io
85         logger.info "inherited addr=#{sock_name(io)} fd=#{fd}"
86         server_cast(io)
87       end
89       config_listeners = @config[:listeners].dup
90       LISTENERS.replace(inherited)
92       # we start out with generic Socket objects that get cast to either
93       # TCPServer or UNIXServer objects; but since the Socket objects
94       # share the same OS-level file descriptor as the higher-level *Server
95       # objects; we need to prevent Socket objects from being garbage-collected
96       config_listeners -= listener_names
97       if config_listeners.empty? && LISTENERS.empty?
98         config_listeners << Unicorn::Const::DEFAULT_LISTEN
99       end
100       config_listeners.each { |addr| listen(addr) }
101       raise ArgumentError, "no listeners" if LISTENERS.empty?
102       self.pid = @config[:pid]
103       build_app! if @preload_app
104       maintain_worker_count
105       self
106     end
108     # replaces current listener set with +listeners+.  This will
109     # close the socket if it will not exist in the new listener set
110     def listeners=(listeners)
111       cur_names, dead_names = [], []
112       listener_names.each do |name|
113         if "/" == name[0..0]
114           # mark unlinked sockets as dead so we can rebind them
115           (File.socket?(name) ? cur_names : dead_names) << name
116         else
117           cur_names << name
118         end
119       end
120       set_names = listener_names(listeners)
121       dead_names += cur_names - set_names
122       dead_names.uniq!
124       LISTENERS.delete_if do |io|
125         if dead_names.include?(sock_name(io))
126           IO_PURGATORY.delete_if do |pio|
127             pio.fileno == io.fileno && (pio.close rescue nil).nil? # true
128           end
129           (io.close rescue nil).nil? # true
130         else
131           set_server_sockopt(io, @listener_opts[sock_name(io)])
132           false
133         end
134       end
136       (set_names - cur_names).each { |addr| listen(addr) }
137     end
139     def stdout_path=(path); redirect_io($stdout, path); end
140     def stderr_path=(path); redirect_io($stderr, path); end
142     # sets the path for the PID file of the master process
143     def pid=(path)
144       if path
145         if x = valid_pid?(path)
146           return path if @pid && path == @pid && x == $$
147           raise ArgumentError, "Already running on PID:#{x} " \
148                                "(or pid=#{path} is stale)"
149         end
150       end
151       unlink_pid_safe(@pid) if @pid
152       File.open(path, 'wb') { |fp| fp.syswrite("#$$\n") } if path
153       @pid = path
154     end
156     # add a given address to the +listeners+ set, idempotently
157     # Allows workers to add a private, per-process listener via the
158     # @after_fork hook.  Very useful for debugging and testing.
159     def listen(address, opt = {}.merge(@listener_opts[address] || {}))
160       return if String === address && listener_names.include?(address)
162       if io = bind_listen(address, opt)
163         unless TCPServer === io || UNIXServer === io
164           IO_PURGATORY << io
165           io = server_cast(io)
166         end
167         logger.info "listening on addr=#{sock_name(io)} fd=#{io.fileno}"
168         LISTENERS << io
169       else
170         logger.error "adding listener failed addr=#{address} (in use)"
171         raise Errno::EADDRINUSE, address
172       end
173     end
175     # monitors children and receives signals forever
176     # (or until a termination signal is sent).  This handles signals
177     # one-at-a-time time and we'll happily drop signals in case somebody
178     # is signalling us too often.
179     def join
180       # this pipe is used to wake us up from select(2) in #join when signals
181       # are trapped.  See trap_deferred
182       init_self_pipe!
183       respawn = true
185       QUEUE_SIGS.each { |sig| trap_deferred(sig) }
186       trap(:CHLD) { |sig_nr| awaken_master }
187       proc_name 'master'
188       logger.info "master process ready" # test_exec.rb relies on this message
189       begin
190         loop do
191           reap_all_workers
192           case SIG_QUEUE.shift
193           when nil
194             murder_lazy_workers
195             maintain_worker_count if respawn
196             master_sleep
197           when :QUIT # graceful shutdown
198             break
199           when :TERM, :INT # immediate shutdown
200             stop(false)
201             break
202           when :USR1 # rotate logs
203             logger.info "master reopening logs..."
204             Unicorn::Util.reopen_logs
205             logger.info "master done reopening logs"
206             kill_each_worker(:USR1)
207           when :USR2 # exec binary, stay alive in case something went wrong
208             reexec
209           when :WINCH
210             if Process.ppid == 1 || Process.getpgrp != $$
211               respawn = false
212               logger.info "gracefully stopping all workers"
213               kill_each_worker(:QUIT)
214             else
215               logger.info "SIGWINCH ignored because we're not daemonized"
216             end
217           when :TTIN
218             @worker_processes += 1
219           when :TTOU
220             @worker_processes -= 1 if @worker_processes > 0
221           when :HUP
222             respawn = true
223             if @config.config_file
224               load_config!
225               redo # immediate reaping since we may have QUIT workers
226             else # exec binary and exit if there's no config file
227               logger.info "config_file not present, reexecuting binary"
228               reexec
229               break
230             end
231           end
232         end
233       rescue Errno::EINTR
234         retry
235       rescue Object => e
236         logger.error "Unhandled master loop exception #{e.inspect}."
237         logger.error e.backtrace.join("\n")
238         retry
239       end
240       stop # gracefully shutdown all workers on our way out
241       logger.info "master complete"
242       unlink_pid_safe(@pid) if @pid
243     end
245     # Terminates all workers, but does not exit master process
246     def stop(graceful = true)
247       kill_each_worker(graceful ? :QUIT : :TERM)
248       timeleft = @timeout
249       step = 0.2
250       reap_all_workers
251       until WORKERS.empty?
252         sleep(step)
253         reap_all_workers
254         (timeleft -= step) > 0 and next
255         kill_each_worker(:KILL)
256       end
257     ensure
258       self.listeners = []
259     end
261     private
263     # list of signals we care about and trap in master.
264     QUEUE_SIGS = [ :WINCH, :QUIT, :INT, :TERM, :USR1, :USR2, :HUP,
265                    :TTIN, :TTOU ].freeze
267     # defer a signal for later processing in #join (master process)
268     def trap_deferred(signal)
269       trap(signal) do |sig_nr|
270         if SIG_QUEUE.size < 5
271           SIG_QUEUE << signal
272           awaken_master
273         else
274           logger.error "ignoring SIG#{signal}, queue=#{SIG_QUEUE.inspect}"
275         end
276       end
277     end
279     # wait for a signal hander to wake us up and then consume the pipe
280     # Wake up every second anyways to run murder_lazy_workers
281     def master_sleep
282       begin
283         ready = IO.select([SELF_PIPE.first], nil, nil, 1) or return
284         ready.first && ready.first.first or return
285         loop { SELF_PIPE.first.read_nonblock(Const::CHUNK_SIZE) }
286       rescue Errno::EAGAIN, Errno::EINTR
287       end
288     end
290     def awaken_master
291       begin
292         SELF_PIPE.last.write_nonblock('.') # wakeup master process from select
293       rescue Errno::EAGAIN, Errno::EINTR
294         # pipe is full, master should wake up anyways
295         retry
296       end
297     end
299     # reaps all unreaped workers
300     def reap_all_workers
301       begin
302         loop do
303           pid, status = Process.waitpid2(-1, Process::WNOHANG)
304           pid or break
305           if @reexec_pid == pid
306             logger.error "reaped #{status.inspect} exec()-ed"
307             @reexec_pid = 0
308             self.pid = @pid.chomp('.oldbin') if @pid
309             proc_name 'master'
310           else
311             worker = WORKERS.delete(pid)
312             worker.tempfile.close rescue nil
313             logger.info "reaped #{status.inspect} " \
314                         "worker=#{worker.nr rescue 'unknown'}"
315           end
316         end
317       rescue Errno::ECHILD
318       end
319     end
321     # reexecutes the START_CTX with a new binary
322     def reexec
323       if @reexec_pid > 0
324         begin
325           Process.kill(0, @reexec_pid)
326           logger.error "reexec-ed child already running PID:#{@reexec_pid}"
327           return
328         rescue Errno::ESRCH
329           @reexec_pid = 0
330         end
331       end
333       if @pid
334         old_pid = "#{@pid}.oldbin"
335         prev_pid = @pid.dup
336         begin
337           self.pid = old_pid  # clear the path for a new pid file
338         rescue ArgumentError
339           logger.error "old PID:#{valid_pid?(old_pid)} running with " \
340                        "existing pid=#{old_pid}, refusing rexec"
341           return
342         rescue Object => e
343           logger.error "error writing pid=#{old_pid} #{e.class} #{e.message}"
344           return
345         end
346       end
348       @reexec_pid = fork do
349         listener_fds = LISTENERS.map { |sock| sock.fileno }
350         ENV['UNICORN_FD'] = listener_fds.join(',')
351         Dir.chdir(START_CTX[:cwd])
352         cmd = [ START_CTX[:zero] ] + START_CTX[:argv]
354         # avoid leaking FDs we don't know about, but let before_exec
355         # unset FD_CLOEXEC, if anything else in the app eventually
356         # relies on FD inheritence.
357         (3..1024).each do |io|
358           next if listener_fds.include?(io)
359           io = IO.for_fd(io) rescue nil
360           io or next
361           IO_PURGATORY << io
362           io.fcntl(Fcntl::F_SETFD, Fcntl::FD_CLOEXEC)
363         end
364         logger.info "executing #{cmd.inspect} (in #{Dir.pwd})"
365         @before_exec.call(self)
366         exec(*cmd)
367       end
368       proc_name 'master (old)'
369     end
371     # forcibly terminate all workers that haven't checked in in @timeout
372     # seconds.  The timeout is implemented using an unlinked tempfile
373     # shared between the parent process and each worker.  The worker
374     # runs File#chmod to modify the ctime of the tempfile.  If the ctime
375     # is stale for >@timeout seconds, then we'll kill the corresponding
376     # worker.
377     def murder_lazy_workers
378       WORKERS.each_pair do |pid, worker|
379         Time.now - worker.tempfile.ctime <= @timeout and next
380         logger.error "worker=#{worker.nr} PID:#{pid} is too old, killing"
381         kill_worker(:KILL, pid) # take no prisoners for @timeout violations
382         worker.tempfile.close rescue nil
383       end
384     end
386     def spawn_missing_workers
387       (0...@worker_processes).each do |worker_nr|
388         WORKERS.values.include?(worker_nr) and next
389         begin
390           Dir.chdir(START_CTX[:cwd])
391         rescue Errno::ENOENT => err
392           logger.fatal "#{err.inspect} (#{START_CTX[:cwd]})"
393           SIG_QUEUE << :QUIT # forcibly emulate SIGQUIT
394           return
395         end
396         tempfile = Tempfile.new(nil) # as short as possible to save dir space
397         tempfile.unlink # don't allow other processes to find or see it
398         worker = Worker.new(worker_nr, tempfile)
399         @before_fork.call(self, worker)
400         pid = fork { worker_loop(worker) }
401         WORKERS[pid] = worker
402       end
403     end
405     def maintain_worker_count
406       (off = WORKERS.size - @worker_processes) == 0 and return
407       off < 0 and return spawn_missing_workers
408       WORKERS.each_pair { |pid,w|
409         w.nr >= @worker_processes and kill_worker(:QUIT, pid) rescue nil
410       }
411     end
413     # once a client is accepted, it is processed in its entirety here
414     # in 3 easy steps: read request, call app, write app response
415     def process_client(client)
416       # one syscall less than "client.nonblock = false":
417       client.fcntl(Fcntl::F_SETFL, File::RDWR)
418       HttpResponse.write(client, @app.call(@request.read(client)))
419     # if we get any error, try to write something back to the client
420     # assuming we haven't closed the socket, but don't get hung up
421     # if the socket is already closed or broken.  We'll always ensure
422     # the socket is closed at the end of this function
423     rescue EOFError,Errno::ECONNRESET,Errno::EPIPE,Errno::EINVAL,Errno::EBADF
424       client.write_nonblock(Const::ERROR_500_RESPONSE) rescue nil
425     rescue HttpParserError # try to tell the client they're bad
426       client.write_nonblock(Const::ERROR_400_RESPONSE) rescue nil
427     rescue Object => e
428       client.write_nonblock(Const::ERROR_500_RESPONSE) rescue nil
429       logger.error "Read error: #{e.inspect}"
430       logger.error e.backtrace.join("\n")
431     ensure
432       begin
433         client.closed? or client.close
434       rescue Object => e
435         logger.error "Client error: #{e.inspect}"
436         logger.error e.backtrace.join("\n")
437       end
438       @request.reset
439     end
441     # gets rid of stuff the worker has no business keeping track of
442     # to free some resources and drops all sig handlers.
443     # traps for USR1, USR2, and HUP may be set in the @after_fork Proc
444     # by the user.
445     def init_worker_process(worker)
446       QUEUE_SIGS.each { |sig| trap(sig, 'DEFAULT') }
447       trap(:CHLD, 'DEFAULT')
448       SIG_QUEUE.clear
449       proc_name "worker[#{worker.nr}]"
450       START_CTX.clear
451       init_self_pipe!
452       WORKERS.values.each { |other| other.tempfile.close! rescue nil }
453       WORKERS.clear
454       LISTENERS.each { |sock| sock.fcntl(Fcntl::F_SETFD, Fcntl::FD_CLOEXEC) }
455       worker.tempfile.fcntl(Fcntl::F_SETFD, Fcntl::FD_CLOEXEC)
456       @after_fork.call(self, worker) # can drop perms
457       @timeout /= 2.0 # halve it for select()
458       build_app! unless @config[:preload_app]
459     end
461     def reopen_worker_logs(worker_nr)
462       @logger.info "worker=#{worker_nr} reopening logs..."
463       Unicorn::Util.reopen_logs
464       @logger.info "worker=#{worker_nr} done reopening logs"
465       init_self_pipe!
466     end
468     # runs inside each forked worker, this sits around and waits
469     # for connections and doesn't die until the parent dies (or is
470     # given a INT, QUIT, or TERM signal)
471     def worker_loop(worker)
472       master_pid = Process.ppid # slightly racy, but less memory usage
473       init_worker_process(worker)
474       nr = 0 # this becomes negative if we need to reopen logs
475       alive = worker.tempfile # tempfile is our lifeline to the master process
476       ready = LISTENERS
477       client = nil
479       # closing anything we IO.select on will raise EBADF
480       trap(:USR1) { nr = -65536; SELF_PIPE.first.close rescue nil }
481       trap(:QUIT) { alive = nil; LISTENERS.each { |s| s.close rescue nil } }
482       [:TERM, :INT].each { |sig| trap(sig) { exit(0) } } # instant shutdown
483       @logger.info "worker=#{worker.nr} ready"
485       while alive
486         reopen_worker_logs(worker.nr) if nr < 0
487         # we're a goner in @timeout seconds anyways if alive.chmod
488         # breaks, so don't trap the exception.  Using fchmod() since
489         # futimes() is not available in base Ruby and I very strongly
490         # prefer temporary files to be unlinked for security,
491         # performance and reliability reasons, so utime is out.  No-op
492         # changes with chmod doesn't update ctime on all filesystems; so
493         # we change our counter each and every time (after process_client
494         # and before IO.select).
495         alive.chmod(nr = 0)
497         begin
498           ready.each do |sock|
499             begin
500               client = begin
501                 sock.accept_nonblock
502               rescue Errno::EAGAIN
503                 next
504               end
505               process_client(client)
506             rescue Errno::ECONNABORTED
507               # client closed the socket even before accept
508               client.close rescue nil
509             ensure
510               alive.chmod(nr += 1) if client
511               break if nr < 0
512             end
513           end
514           client = nil
516           # make the following bet: if we accepted clients this round,
517           # we're probably reasonably busy, so avoid calling select()
518           # and do a speculative accept_nonblock on every listener
519           # before we sleep again in select().
520           if nr != 0 # (nr < 0) => reopen logs
521             ready = LISTENERS
522           else
523             master_pid == Process.ppid or exit(0)
524             alive.chmod(nr += 1)
525             begin
526               # timeout used so we can detect parent death:
527               ret = IO.select(LISTENERS, nil, SELF_PIPE, @timeout) or next
528               ready = ret.first
529             rescue Errno::EINTR
530               ready = LISTENERS
531             rescue Errno::EBADF => e
532               nr < 0 or exit(alive ? 1 : 0)
533             end
534           end
535         rescue SignalException, SystemExit => e
536           raise e
537         rescue Object => e
538           if alive
539             logger.error "Unhandled listen loop exception #{e.inspect}."
540             logger.error e.backtrace.join("\n")
541           end
542         end
543       end
544     end
546     # delivers a signal to a worker and fails gracefully if the worker
547     # is no longer running.
548     def kill_worker(signal, pid)
549       begin
550         Process.kill(signal, pid)
551       rescue Errno::ESRCH
552         worker = WORKERS.delete(pid) and worker.tempfile.close rescue nil
553       end
554     end
556     # delivers a signal to each worker
557     def kill_each_worker(signal)
558       WORKERS.keys.each { |pid| kill_worker(signal, pid) }
559     end
561     # unlinks a PID file at given +path+ if it contains the current PID
562     # useful as an at_exit handler.
563     def unlink_pid_safe(path)
564       (File.read(path).to_i == $$ and File.unlink(path)) rescue nil
565     end
567     # returns a PID if a given path contains a non-stale PID file,
568     # nil otherwise.
569     def valid_pid?(path)
570       if File.exist?(path) && (pid = File.read(path).to_i) > 1
571         begin
572           Process.kill(0, pid)
573           return pid
574         rescue Errno::ESRCH
575         end
576       end
577       nil
578     end
580     def load_config!
581       begin
582         logger.info "reloading config_file=#{@config.config_file}"
583         @config[:listeners].replace(@init_listeners)
584         @config.reload
585         @config.commit!(self)
586         kill_each_worker(:QUIT)
587         logger.info "done reloading config_file=#{@config.config_file}"
588       rescue Object => e
589         logger.error "error reloading config_file=#{@config.config_file}: " \
590                      "#{e.class} #{e.message}"
591       end
592     end
594     # returns an array of string names for the given listener array
595     def listener_names(listeners = LISTENERS)
596       listeners.map { |io| sock_name(io) }
597     end
599     def build_app!
600       @app = @app.call if @app.respond_to?(:arity) && @app.arity == 0
601     end
603     def proc_name(tag)
604       $0 = ([ File.basename(START_CTX[:zero]), tag ] +
605               START_CTX[:argv]).join(' ')
606     end
608     def redirect_io(io, path)
609       File.open(path, 'a') { |fp| io.reopen(fp) } if path
610       io.sync = true
611     end
613     def init_self_pipe!
614       SELF_PIPE.each { |io| io.close rescue nil }
615       SELF_PIPE.replace(IO.pipe)
616       SELF_PIPE.each { |io| io.fcntl(Fcntl::F_SETFD, Fcntl::FD_CLOEXEC) }
617     end
619   end