如何優(yōu)雅地 Hack 用戶的代碼
前言：做基礎(chǔ)技術(shù)的時(shí)候，會(huì)經(jīng)常碰到一個(gè)問(wèn)題就是如何讓自己提供的代碼對(duì)用戶少侵入，無(wú)感。比如我提供了一個(gè) SDK 收集 Node.js 進(jìn)程的 HTTP 請(qǐng)求耗時(shí)，最簡(jiǎn)單的方式就是給用戶提供一個(gè) request 方法，然后讓用戶統(tǒng)一調(diào)用，這樣我就可以在 request 里拿到這些數(shù)據(jù)。但是這種方式很多時(shí)候并不方便，這時(shí)候我們就需要去 hack Node.js 的 HTTP 模塊或者給 Node.js 提 PR。在操作系統(tǒng)層面，有提供很多技術(shù)解決這種問(wèn)題，比如 ebpf、uprobe、kprobe。但是應(yīng)用層無(wú)法使用這種技術(shù)解決我們的問(wèn)題，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的這些技術(shù)針對(duì)的是底層的函數(shù)，比如我想知道一個(gè) JS 函數(shù)的耗時(shí)，只能在 V8 層面或者 JS 層面去解決，V8 這方面似乎也沒(méi)有提供很好能力，所以目前我們更多是考慮純 JS 或者 Node.js 內(nèi)核層面。本文介紹一些一種在 JS 層面 hack 用戶代碼的方式。
在 Node.js 中，統(tǒng)計(jì) JS 函數(shù)的耗時(shí)通常的做法是 cpu profile，但是這種方式只能拿到一段時(shí)間的耗時(shí)，如果我想實(shí)時(shí)收集耗時(shí)數(shù)據(jù)，cpu profile 就有點(diǎn)難搞，最直接的就是定時(shí)收集 cpu profile 數(shù)據(jù)，然后我們手動(dòng)去解析 profile 數(shù)據(jù)然后上報(bào)。除了這種方式外，本文介紹另外一種方式。就是通過(guò) hack JS 代碼的方式。假如有以下一個(gè)函數(shù)。
function compute() {
// do something
}
如果我們想統(tǒng)計(jì)這種函數(shù)的執(zhí)行耗時(shí)，最自然的方式就是在函數(shù)的開(kāi)始和結(jié)束的地方插入一些代碼。但是我們不希望這種事情讓用戶手動(dòng)去做，而是使用一種更優(yōu)雅的方式。那就是通過(guò)分析源碼，拿到 AST，然后重寫 AST。我們看看怎么做。
const acorn = require('acorn');
const escodegen = require('escodegen');
const b = require('ast-types').builders;
const walk = require("acorn-walk");
const fs = require('fs');
// 分析源碼，拿到 AST
const ast = acorn.parse(fs.readFileSync('./test.js', 'utf-8'), {
ecmaVersion: 'latest',
});
function inject(node) {
// 在函數(shù)前后插入代碼
const entryNode = b.variableDeclaration('const', [b.variableDeclarator(b.identifier('start'), b.callExpression(
b.identifier('(() => { return Date.now(); })'), [],
))]);
const exitNode = b.returnStatement(b.callExpression(
b.identifier('((start) => {console.log(Date.now() - start);})'), [
b.identifier('start')
],
));
if (node.body.body) {
node.body.body.unshift(entryNode);
node.body.body.push(exitNode);
}
}
// 遍歷 AST，修改 AST
walk.simple(ast, {
ArrowFunctionExpression: inject,
ArrowFunctionDeclaration: inject,
FunctionDeclaration: inject,
FunctionExpression: inject
});
// 根據(jù)修改的 AST 重新生成代碼
const newCode = escodegen.generate(ast);
fs.writeFileSync('test.js', newCode)
執(zhí)行上面的代碼后拿到如下結(jié)果。
function compute() {
const start = (() => { return Date.now(); })();
return ((start) => {console.log(Date.now() - start);})(start);
}
這樣我們就可以拿到每個(gè)函數(shù)的耗時(shí)數(shù)據(jù)了。但是這種方式是靜態(tài)分析源碼，落地起來(lái)需要用戶主動(dòng)操作，并不是那么友好。那么基于這個(gè)基礎(chǔ)我們利用 V8 調(diào)試協(xié)議中的 Debugger Domain 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重寫，這種方式還能重寫 Node.js 內(nèi)部的 JS 代碼。首先改一下測(cè)試代碼。
function compute() {
// do something
}
setInterval(compute, 1000)
然后再看改寫代碼的邏輯。
const { Session } = require('inspector');
const acorn = require('acorn');
const escodegen = require('escodegen');
const b = require('ast-types').builders;
const walk = require("acorn-walk");
const session = new Session();
session.connect();
require('./test_ast');
// 監(jiān)聽(tīng) JS 代碼解析事件，拿到所有的 JS
session.on('Debugger.scriptParsed', (message) => {
// 只處理這個(gè)文件
if (message.params.url.indexOf('test_ast') === -1) {
return;
}
// 拿到源碼
session.post('Debugger.getScriptSource', {scriptId: message.params.scriptId}, (err, ret) => {
const ast = acorn.parse(ret.scriptSource, {
ecmaVersion: 'latest',
});
function inject(node) {
const entry = b.variableDeclaration('const', [b.variableDeclarator(b.identifier('start'), b.callExpression(
b.identifier('(() => { return Date.now(); })'), [],
))]);
const exit = b.returnStatement(b.callExpression(
b.identifier('((start) => {console.log(Date.now() - start);})'), [
b.identifier('start')
],
));
if (node.body.body) {
node.body.body.unshift(entry);
node.body.body.push(exit);
}
}
walk.simple(ast, {
ArrowFunctionExpression: inject,
ArrowFunctionDeclaration: inject,
FunctionDeclaration: inject,
FunctionExpression: inject
});
const newCode = escodegen.generate(ast);
// 分析完，重寫 AST后生成新的代碼，并重寫
session.post('Debugger.setScriptSource', {
scriptId: message.params.scriptId,
scriptSource: newCode,
dryRun: false
});
})
});
session.post('Debugger.enable', () => {});
正常來(lái)說(shuō)，setInterval 執(zhí)行的函數(shù)沒(méi)有東西輸出，但是我們發(fā)現(xiàn)會(huì)不斷輸出 0，也就是耗時(shí)，因?yàn)檫@里使用毫秒級(jí)的統(tǒng)計(jì)，所以是 0，不過(guò)我們不需要關(guān)注這個(gè)。這樣我們就完成了 hack 用戶的代碼，而對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是無(wú)感的，唯一需要做的事情就是引入我們提供的一個(gè) SDK。不過(guò)這種方式的難點(diǎn)在重寫代碼的邏輯，風(fēng)險(xiǎn)也比較大，但是如果我們解決了這個(gè)問(wèn)題后，我們就可以隨便 hack 用戶的代碼，做我們想做的事情，當(dāng)然，是正事。
