iOS15下多线程并行发起网络请求时Curl ossl_connect_common函数崩溃

调用栈 #

0 libsystem_pthread.dylib
0x5948 pthread_rwlock_rdlock + 110
1 XYZ 0x259ac08 CRYPTO_THREAD_read_lock + 10241200
2 XYZ 0x251a184 int_err_get_item + 9714220
3 XYZ 0x2519f0c ERR_lib_error_string + 9713588
4 XYZ 0x2519cd4 ERR_error_string_n + 9713020
5 XYZ 0x260bbfc ossl_strerror + 10704036
6 XYZ 0x260c4e4 ossl_connect_common + 10706316
7 XYZ 0x2610538 Curl_ssl_connect_nonblocking + 10722784
8 XYZ 0x25e2df8 https_connecting + 10536608
9 XYZ 0x25e2d90 Curl_http_connect + 10536504
10 XYZ 0x25f0990 multi_runsingle + 10592824
11 XYZ 0x25f049c curl_multi_perform + 10591556
12 XYZ 0x25d8d28 curl_easy_perform + 10495440

环境信息 #

• 操作系统版本：iOS 15
• Curl版本：7.76.1
• OpenSSL版本：OpenSSL 1.1.1k 25 Mar 2021

问题场景 #

多线程中并行发起get/post/multipart等多种类型的网络请求，日常运行正常，但设备进入后台一段时间后就会触发崩溃，崩溃点位于ossl_connect_common函数内。

1. OpenSSL全局错误队列锁状态损坏：崩溃栈顶明确指向pthread_rwlock_rdlock调用失败，对应OpenSSL访问全局错误队列的读锁。iOS进入后台后，系统会暂停非活跃线程的调度，若此时线程持有OpenSSL的全局读写锁，超过后台存活阈值后系统会强制回收线程上下文，导致锁的内部状态被异常篡改，后续其他线程尝试获取读锁时直接触发崩溃。
2. 依赖版本兼容性缺陷：当前使用的Curl 7.76.1和OpenSSL 1.1.1k存在已知的多线程后台场景兼容性问题：ossl_connect_common函数内获取错误信息时未做线程隔离，多线程并发请求时会同时竞争错误队列的全局锁，后台场景下锁竞争的超时概率大幅提升，最终触发崩溃。
3. iOS15后台网络限制触发异常回调：iOS15对后台网络请求的限制更严格，后台运行超过30秒的未完成请求会被系统强制中断，中断回调触发时OpenSSL正持有错误队列的读锁，中断上下文异常释放锁后，其他线程访问锁时直接触发非法访问崩溃。

• 优先升级依赖：将Curl升级至7.79.1及以上版本，OpenSSL升级至1.1.1n及以上版本，两个版本均已修复后台场景下的锁状态异常问题，同时修复了ossl_connect_common函数内的错误队列访问竞态问题。
• 管控后台网络请求：APP触发进入后台回调时，调用curl_multi_pause暂停所有未完成的网络请求，禁止后台发起新的非必要请求，仅允许申请了后台任务权限的请求继续执行，APP回到前台后再恢复所有请求调度。
• 做线程上下文隔离：每个线程使用独立的Curl easy handle，禁止多线程共享同一个SSL_CTX或者Curl handle，每次请求完成后主动调用ERR_clear_error清空当前线程的OpenSSL错误队列，降低全局锁的竞争概率。
• 手动补充锁校验：如果暂时无法升级依赖，可自定义OpenSSL的线程锁回调，调用读写锁接口前先校验锁对象的有效性，避免访问已经被系统回收的锁对象。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Saurabh B