关于go:56-Golang实战平滑升级

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  Go 服务作为常驻过程，想降级怎么办？你是不是想说这还不简略，先杀掉老的服务，再启动新的服务不就完了。可是你有没有想过，在你杀掉老服务的时候，正在解决的申请怎么办？以及老服务退出新服务启动的过程中，客户端申请达到了怎么办？这一简略粗犷的操作，必然会引起刹时的申请异样。那怎么办，想方法平滑降级呗。

信号

  为什么要先介绍信号呢？因为当咱们须要让过程退出的时候，通常就是给过程发送一个退出信号，比方 ctrl+ C 组合其实就是给过程发送了 SIGINT 信号。发送了信号而后呢？过程当然能够捕捉信号了，零碎容许过程收到信号后（退出前）做一些解决工作，那这样咱们是不是能还能持续解决以后申请，而后敞开连贯、开释资源等，实现后再退出，从而实现所谓得平滑退出。

  咱们简略介绍下信号，信号分为规范信号（不牢靠信号）和实时信号（牢靠信号），规范信号是从 1 -31，实时信号是从 32-64。咱们熟知的信号比方，SIGINT,SIGQUIT,SIGKILL 等等都是规范信号。个别咱们给某个过程发送信号，能够应用 kill 命令，比方 kill -9 pid，就是发送 SIGKILL 信号；kill -INT pid，就能够发送 SIGINT 信号给过程。

  信号处理器是指当捕捉指定信号时（传递给过程）时将会调用的一个函数，信号处理器程序可能随时打断过程的主程序流程。Go 语言注册的信号处理器是 runtime.sighandler 函数。

  当然 Go 语言中应用信号还是比较简单的，不须要咱们再注册信号处理器之类的，如上面程序所示：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "os/signal"
    "sync"
    "syscall"
)

func main() {c := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(c, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

    wg := sync.WaitGroup{}
    wg.Add(1)
    go func() {
        <- c
        fmt.Println("quit signal receive, quit")
        wg.Done()}()

    wg.Wait()}

/*
^C quit signal receive, quit
*/

  ”^C” 阐明咱们按下 ctrl+ C 组合键，这样会给过程发送 SIGINT 信号，能够看到，先输入语句程序再退出。你能够试一试，如果没有监听 SIGINT 信号，程序会间接退出，并输入 ”Process finished with exit code 2″。

  signal.Notify 函数注册咱们想监听的信号，第一个参数是管道 chan 类型，当过程捕捉到该信号时，会向管道写入数据，此时管道可读，所以咱们能够通过读管道感知信号的到来。

  最初，咱们简略介绍下 Go 语言信号处理框架，如下图所示：

  signal.Notify 函数注册管道与监听信号的映射关系，这些数据保护在一个全副的 map，key 为管道变量，value 称之为 mask，位标记须要监听的哪些信号；如果之前没有监听过该信号，这里还须要为该信号注册（signal_enable）信号处理器 sighandler。过程捕捉到信号后，会执行信号处理器 sighandler，其再通过异步形式散发信号，一旦咱们程序中应用了 signal.Notify 函数，就会启动子协程循环异步接管信号，并做散发，也就是写数据到对应的管道。

平滑退出

  咱们曾经理解到如何监听并解决信号了，那如何实现 Go 过程的平滑退出呢？假如 Go 过程作为 HTTP 服务，正在解决申请，接管到退出信号后，是不是应该持续解决这些申请，另外是不是应该防止新的申请进来（敞开监听的 socket），等所有处理完毕后，Go 过程再退出。

  Go 语言自身就提供了平滑完结 HTTP 服务的办法，所以咱们只须要监听退出信号（如 SIGINT、SIGTERM 等），接管到信号之后调用对应办法就行了：

func main() {exit := make(chan interface{}, 0)
    sig := make(chan os.Signal, 2)
    signal.Notify(sig, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

    go waitShutdown(sig, exit, server)

    // 启动 HTTP 服务
    err := server.ListenAndServe()
    if err != nil {fmt.Println(err)
    }

    // 只有 HTTP 服务完结后主协程能力退出
    <-exit

}


func waitShutdown(sig chan os.Signal, exit chan interface{}, server *http.Server) {
    <-sig
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
    defer cancel()

    // 进行 HTTP 服务，留神 context 有超时工夫
    err := server.Shutdown(ctx)
    
    // 告诉主协程，HTTP 服务已进行
    close(exit)
}

  留神在进行 HTTP 服务时，context 是有超时工夫的，毕竟咱们不可能无限度的始终期待。waitShutdown 函数返回，阐明 HTTP 服务曾经平滑进行了，或者超时了。server.Shutdown 办法，实现了咱们说的完结前的清理工作。留神主协程还阻塞式读管道 exit，为什么呢？因为一旦调用 server.Shutdown 办法，server.ListenAndServe 办法就会报错返回，这时候主协程就完结了，Go 程序也就退出了，那正在解决的申请怎么办？所以只有等到 waitShutdown 函数完结返回时，才阐明 HTTP 服务曾经平滑进行，主协程能力完结。

  上面简略看看 Shutdown 办法的实现：

func (srv *Server) Shutdown(ctx context.Context) error {
    // 敞开监听的 fd，避免新申请到来
    lnerr := srv.closeListenersLocked()

    // 敞开 server.doneChan 管道，这样服务主循环能力完结
    srv.closeDoneChanLocked()

    // 也能够注册一些 onShutdown 办法，服务完结时回调
    for _, f := range srv.onShutdown {go f()
    }

    // 定时周期性新欢
    for {
        // 敞开所有连贯
        if srv.closeIdleConns() && srv.numListeners() == 0 {return lnerr}
        select {
        // 超时了
        case <-ctx.Done():
            return ctx.Err()
        // 重置定时器
        case <-timer.C:
            timer.Reset(nextPollInterval())
        }
    }
}

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {

    for {rw, err := l.Accept()
        if err != nil {
            select {
            //server.doneChan 管道已敞开，退出循环
            case <-srv.getDoneChan():
                return ErrServerClosed
            default:
            }
        }

        ......
    }

}

  看到了吧，Shutdown 办法一运行就敞开了 server.doneChan 管道，Serve 办法死循环就会退出，导致主协程的退出，所以咱们肯定要等到 Shutdown 办法完结返回，这才阐明 HTTP 服务平滑退出了。

平滑降级

  通过一系列操作，咱们的服务实现平滑退出了，那平滑降级怎么办？也就是代码公布过程中，如果做到平滑不影响服务呢？想想应该怎么办？至多应该先启动新的过程吧，等其失常提供服务时，再进行老的过程。

  其实这里还有一个问题须要解决：旧的过程对于 80，8080 这种监听端口曾经 bind 并且 listen 了，如果新的过程进行同样的 bind 操作，会产生相似这种谬误：Address already in use。如何监听这些端口的呢？咱们先理解下 exec 这个零碎调用（创立新过程就是通过这个零碎调用实现的），其会用新的程序替换现有过程的代码段，数据段，BSS，堆，栈；但 fd 比拟非凡，对于过程创立的 fd，exec 之后依然无效 (除非设置了 FD_CLOEXEC 标记），所以新过程还是能应用之前监听的 fd 的。问题是，这些 fd 是什么呢？新过程怎么晓得监听的 fd 呢？环境变量是不是能够？

  这里举荐一个开源组件 https://github.com/facebookar…，其封装了平滑降级相干的解决逻辑，应用起来也比较简单，参考官网 demo：

package main

import (
    "flag"
    "fmt"
    "net/http"
    "os"
    "time"

    "github.com/facebookgo/grace/gracehttp"
)

var (address = flag.String("addr", ":48567", "Zero address to bind to.")
    now      = time.Now())

func main() {flag.Parse()
    gracehttp.Serve(&http.Server{Addr: *address, Handler: newHandler("Zero")},
    )
}

func newHandler(name string) http.Handler {mux := http.NewServeMux()
    mux.HandleFunc("/sleep/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {duration, err := time.ParseDuration(r.FormValue("duration"))
        if err != nil {http.Error(w, err.Error(), 400)
            return
        }
        time.Sleep(duration)
        fmt.Fprintf(
            w,
            "%s started at %s slept for %d nanoseconds from pid %d.\n",
            name,
            now,
            duration.Nanoseconds(),
            os.Getpid(),)
    })
    return mux
}

//kill -USR2 pid

  只须要应用 gracehttp.Serve 包装一下咱们的 HTTP 服务，就能实现服务的平滑降级。gracehttp 监听的是 USR2 信号，接管到信号后，创立新的过程，新的过程启动后再平滑进行老的过程，gracehttp 包装了 HTTP 服务启动过程：

didInherit = os.Getenv("LISTEN_FDS") != ""
ppid       = os.Getppid()


func (a *app) run() error {
    // 监听：间接创立 socket，或者从环境变量读取到了 fd，结构 socket 监听
    if err := a.listen(); err != nil {return err}

    // 启动服务
    a.serve()

    // 如果监听 fd 是继承的，并且父过程不是 init 过程，杀死父过程（发信号）if didInherit && ppid != 1 {if err := syscall.Kill(ppid, syscall.SIGTERM); err != nil {return fmt.Errorf("failed to close parent: %s", err)
        }
    }


    // 监听信号
    go a.signalHandler()
    
    // 期待 HTTP 服务齐全退出
    waitdone := make(chan struct{})
    go func() {defer close(waitdone)
        a.wait()}()

    select {
    // 起新过程报错了
    case err := <-a.errors:
        if err == nil {panic("unexpected nil error")
        }
        return err
    // 服务退出了
    case <-waitdone:
        if logger != nil {logger.Printf("Exiting pid %d.", os.Getpid())
        }
        return nil
    }

    // 到这里老过程就要退出了
}

  gracehttp 包装的 HTTP 服务启动过程，第一步就是创立监听 fd，只是在平滑降级时候，创立监听是从老的过程继承过去的；第二步就是启动 HTTP 服务了，HTTP 服务启动之后就能发信号完结老的过程了；过程启动后记得肯定要监听指定信号，包含 SIGINT、SIGTERM 让过程平滑退出，以及 SIGUSR2 启动新的过程；最初，老的过程肯定要等到 HTTP 服务齐全完结能力退出，不然可是会影响服务的。

func (a *app) signalHandler(wg *sync.WaitGroup) {ch := make(chan os.Signal, 10)
    signal.Notify(ch, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGUSR2)
    for {
        sig := <-ch
        switch sig {
        case syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM:
            // 平滑退出 HTTP 服务
            return
        case syscall.SIGUSR2:
            // 启动新的过程
            if _, err := a.net.StartProcess(); err != nil {a.errors <- err}
        }
    }
}

//fd 写到环境变量 "LISTEN_FDS"
func (n *Net) ListenTCP(nett string, laddr *net.TCPAddr) (*net.TCPListener, error) {
    // 继承父过程的 fd
    if err := n.inherit(); err != nil {return nil, err}
}

  看到了吧，平滑降级还是挺简略的，只须要监听指定信号，先创立新的过程，再让老的过程平滑退出就行了，只是须要留神监听 fd 的继承逻辑。

总结

  本篇文章外围是介绍平滑退出以及平滑降级的外围逻辑，在开发 Go 我的项目还是比拟重要的，首先须要理解信号的基本概念，另外能够联合 Go net/http 规范库，以及 gracehttp 组件，钻研下 ” 平滑 ” 的实现原理。

正文完
go
发表至： go
2022-10-24
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