使用 Go 語言實現優雅的服務器重啟

Go被設計為一種後台語言，它通常也被用於後端程序中。服務端程序是GO語言最常見的軟件產品。在這我要解決的問題是：如何干淨利落地升級正在運行的服務端程序。

目標:

• 不關閉現有連接：例如我們不希望關掉已部署的運行中的程序。但又想不受限制地隨時升級服務。

• socket連接要隨時響應用戶請求：任何時刻socket的關閉可能使用戶返回'連接被拒絕'的消息，而這是不可取的。

• 新的進程要能夠啟動並替換掉舊的。

原理

在基於Unix的操作系統中，signal(信號)是與長時間運行的進程交互的常用方法.

• SIGTERM: 優雅地停止進程

• SIGHUP: 重啟/重新加載進程 (例如: nginx, sshd, apache)

如果收到SIGHUP信號，優雅地重啟進程需要以下幾個步驟:

1. 服務器要拒絕新的連接請求，但要保持已有的連接。

2. 啟用新版本的進程

3. 將socket“交給”新進程，新進程開始接受新連接請求

4. 舊進程處理完畢後立即停止。

停止接受連接請求

服務器程序的共同點：持有一個死循環來接受連接請求:

for {
  conn, err := listener.Accept()
  // Handle connection}

跳出這個循環的最簡單方式是在socket監聽器上設置一個超時，當調用listener.SetTimeout(time.Now())後，listener.Accept()會立即返回一個timeout err，你可以捕獲並處理：

for {
  conn, err := listener.Accept()
  if err != nil {
    if nerr, ok := err.(net.Err); ok && nerr.Timeout() {
      fmt.Println(“Stop accepting connections”)
      return
    }
  }}

注意這個操作與關閉listener有所不同。這樣進程仍在監聽服務器端口，但連接請求會被操作系統的網絡棧排隊，等待一個進程接受它們。

啟動新進程

Go提供了一個原始類型ForkExec來產生新進程.你可以與這個新進程共享某些消息，例如文件描述符或環境參數。

execSpec := &syscall.ProcAttr{
  Env:  os.Environ(),
  Files: []uintptr{os.Stdin.Fd(), os.Stdout.Fd(), os.Stderr.Fd()},
}fork,
 
err := syscall.ForkExec(os.Args[0], os.Args, execSpec)[…]

你會發現這個進程使用完全相同的參數os.Args啟動了一個新進程。

發送socket到子進程並恢復它

正如你先前看到的，你可以將文件描述符傳遞到新進程，這需要一些UNIX魔法（一切都是文件），我們可以把socket發送到新進程中，這樣新進程就能夠使用它並接收及等待新的連接。

但fork-execed進程需要知道它必須從文件中得到socket而不是新建一個（有些興許已經在使用了，因為我們還沒斷開已有的監聽）。你可以按任何你希望的方法來，最常見的是通過環境變量或命令行標志。

listenerFile, err := listener.File()if err != nil {
  log.Fatalln("Fail to get socket file descriptor:", err)}listenerFd := listenerFile.Fd()// Set a flag for the new process start processos.Setenv("_GRACEFUL_RESTART", "true")execSpec := &syscall.ProcAttr{
  Env:  os.Environ(),
  Files: []uintptr{os.Stdin.Fd(), os.Stdout.Fd(), os.Stderr.Fd(), listenerFd},}// Fork exec the new version of your serverfork, err := syscall.ForkExec(os.Args[0], os.Args, execSpec)

然後在程序的開始處：

var listener *net.TCPListenerif os.Getenv("_GRACEFUL_RESTART") == "true" {
  file := os.NewFile(3, "/tmp/sock-go-graceful-restart")
  listener, err := net.FileListener(file)
  if err != nil {
    // handle
  }
  var bool ok
  listener, ok = listener.(*net.TCPListener)
  if !ok {
    // handle
  }} else {
  listener, err = newListenerWithPort(12345)}

文件描述沒有被隨機的選擇為3，這是因為uintptr的切片已經發送了fork，監聽獲取了索引3。留意隱式聲明問題。

最後一步，等待舊服務連接停止

到此為止，就這樣，我們已經將其傳到另一個正在正確運行的進程，對於舊服務器的最後操作是等其連接關閉。由於標准庫裡提供了sync.WaitGroup結構體，用go實現這個功能很簡單。

每次接收一個連接，在WaitGroup上加1,然後，我們在它完成時將計數器減一：

for {  conn, err := listener.Accept()
 
  wg.Add(1)  go func() {    handle(conn)    wg.Done()  }()}

至於等待連接的結束，你僅需要wg.Wait()，因為沒有新的連接，我們等待wg.Done()已經被所有正在運行的handler調用。

Bonus: 不要無限制等待，給定限量的時間

有time.Timer，實現很簡單：

timeout := time.NewTimer(time.Minute)wait := make(chan struct{})go func() {
  wg.Wait()
  wait <- struct{}{}}()select {case <-timeout.C:
  return WaitTimeoutErrorcase <-wait:
  return nil}

完整的示例

這篇文章中的代碼片段都是從這個完整的示例中提取的：https://github.com/Scalingo/go-graceful-restart-example

結論

socket傳遞配合ForkExec使用確實是一種無干擾更新進程的有效方式，在最大時間上，新的連接會等待幾毫秒——用於服務的啟動和恢復socket，但這個時間很短。

這篇文章是我#周五技術系列的一部分，下這個周不會有新的更新了，大家聖誕節快樂。

鏈接:

• 示例: https://github.com/Scalingo/go-graceful-restart-example

• Go變量的隱形聲明: http://www.qureet.com/blog/golang-beartrap/

• Bonus的問題:fork()Golang進程安全嗎？ : https://groups.google.com/forum/#!msg/golang-nuts/beKfn7rujNg/zwY6zwl7QtQJ

• 我們的網站: https://appsdeck.eu

— Léo Unbekandt CTO @ Appsdeck

Go 語言的依賴注入  http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/106330.htm

Go 語言開發工具 LiteIDE x24 發布下載 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/108386.htm

LiteIDE 開發工具指南 (Go語言開發工具) http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/93142.htm

Google Go語言搭建開發環境 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-11/73436.htm

Ubuntu 安裝Go語言包 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-05/85171.htm

《Go語言編程》高清完整版電子書 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-05/84709.htm