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XPathScanner and XPathHandler build static lookup tables without synchronization; concurrent first use throws "Item has already been added"

オープン 初心者向け
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評価

難易度
2/5
見積もり時間
1〜3時間
初心者へのやさしさ
78/100
issue の種類
バグ
明瞭さ
明確に書かれている
活発さ
活発
技術スタック
csharp
領域
backend

調査の方向性

XPathScanner.FunctionTable、XPathScanner.AxesTable、XPathHandler.MethodTable を読み、遅延初期化を比較して、適用する同期パターンを特定します。提供されたマルチスレッドの XPathExpression コンソールアプリで競合を再現し、並行コンパイルで Item has already been added が発生しなくなり、使用前に各テーブルが完全に初期化されることを確認します。

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

説明

Summary

XPathScanner.FunctionTable, XPathScanner.AxesTable and XPathHandler.MethodTable in Microsoft.SqlServer.Management.Sdk.Sfc are static Hashtables built lazily on first use with no lock. When several threads compile their first XPath containing a function call at the same time, two of them fill the same table and one throws ArgumentException: Item has already been added. The same race can let a thread read a table another is still filling.

This is reached through ordinary SMO use from separate Server instances on separate threads, for example Database.PrefetchObjects or Scripter.Script, since URN filters such as [@IsSystemObject=false()] are compiled through it.

Repro

No server needed. Run this console app repeatedly:

using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.SqlServer.Management.Sdk.Sfc;

const int threads = 16;
using var barrier = new Barrier(threads);
var tasks = Enumerable.Range(0, threads).Select(i => Task.Factory.StartNew(() => {
    barrier.SignalAndWait();
    _ = new XPathExpression("Server/Database[@Name='db']/Table[@IsSystemObject=false()]");
}, TaskCreationOptions.LongRunning)).ToArray();
try {
    Task.WaitAll(tasks);
    return 0;
} catch (AggregateException e) {
    Console.WriteLine(e.InnerExceptions[0].GetType().Name + ": " + e.InnerExceptions[0].Message);
    return 1;
}

Over 200 runs, 199 failed:

    197 ArgumentException: Item has already been added. Key in dictionary: 'position'  Key being added: 'position'
      2 ArgumentException: Item has already been added. Key in dictionary: 'last'  Key being added: 'last'

Compiling one such expression on a single thread before starting the others prevented it: 0 failures in 200 runs.

The same exception from Database.PrefetchObjects called on 8 threads, each with its own Server and connection:

System.ArgumentException: Item has already been added. Key in dictionary: 'position'  Key being added: 'position'
   at System.Collections.Hashtable.Insert(Object key, Object nvalue, Boolean add)
   at Microsoft.SqlServer.Management.Sdk.Sfc.XPathScanner.get_FunctionTable()
   at Microsoft.SqlServer.Management.Sdk.Sfc.XPathHandler.ParseMethod(AstNode qyInput)
   ...
   at Microsoft.SqlServer.Management.Sdk.Sfc.XPathExpression.Compile(String strXPathExpression)
   at Microsoft.SqlServer.Management.Sdk.Sfc.UrnImpl.get_XPathExpression()
   at Microsoft.SqlServer.Management.Smo.SqlSmoObject.InitChildLevel(Urn levelFilter, ScriptingPreferences sp, Boolean forScripting, IEnumerable`1 extraFields)
   at Microsoft.SqlServer.Management.Smo.Database.PrefetchStoredProcedures(ScriptingPreferences options)
   at Microsoft.SqlServer.Management.Smo.Database.PrefetchObjectsImpl(Type objectType, ScriptingPreferences scriptingPreferences)
Cause

Each getter assigns the field before filling it, with no synchronization:

internal static Hashtable FunctionTable {
    get {
        if (_FunctionTable == null) {
            _FunctionTable = new Hashtable(36);
            _FunctionTable.Add("last", XPathTokenType.FuncLast);
            _FunctionTable.Add("position", XPathTokenType.FuncPosition);
            ...

XPathScanner.AxesTable and XPathHandler.MethodTable follow the same pattern. Building each table in a static initializer, or through Lazy<T>, would remove the race.

Environment
  • Microsoft.SqlServer.SqlManagementObjects 181.37.1, .NET 10, Linux x64
主要言語
C#
スター
144
フォーク
29
平均マージ
2日 1時間
マージ済み PR（30日）
5

環境構築

このプロジェクトには開発コンテナ、Dockerfile、コントリビューションガイドがありません。まず README を読み、一般的な手順ははじめてのコントリビューションガイドを参照してください。

はじめの一歩

  1. issue を最後まで読み、次にプロジェクトのコントリビューションガイドを読みます。
  2. 着手することを issue にコメントします — 二人が同じ作業をするのを防げます。
  3. リポジトリをフォークし、ブランチを切って変更します。
  4. issue 番号を参照したプルリクエストを送ります。

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