一文讲懂服务的优雅重启和更新

2024-02-10 12:54:58

在服务端程序更新或重启时，如果我们直接 kill -9 杀掉旧进程并启动新进程，会有以下几个问题：

旧的请求未处理完，如果服务端进程直接退出，会造成客户端链接中断（收到 RST）
新请求打过来，服务还没重启完毕，造成 connection refused
即使是要退出程序，直接 kill -9 仍然会让正在处理的请求中断

很直接的感受就是：在重启过程中，会有一段时间不能给用户提供正常服务；同时粗鲁关闭服务，也可能会对业务依赖的数据库等状态服务造成污染。

所以我们服务重启或者是重新发布过程中，要做到新旧服务无缝切换，同时可以保障变更服务 零宕机时间！

作为一个微服务框架，那 go-zero 是怎么帮开发者做到优雅退出的呢？下面我们一起看看。

优雅退出

在实现优雅重启之前首先需要解决的一个问题是 如何优雅退出：

对 http 服务来说，一般的思路就是关闭对 fd 的 listen , 确保不会有新的请求进来的情况下处理完已经进入的请求, 然后退出。

go 原生中 http 中提供了 server.ShutDown()，先来看看它是怎么实现的：

设置 inShutdown 标志
关闭 listeners 保证不会有新请求进来
等待所有活跃链接变成空闲状态
退出函数，结束

分别来解释一下这几个步骤的含义：

inShutdown

func (srv *Server) ListenAndServe() error {
    if srv.shuttingDown() {
        return ErrServerClosed
    }
    ....
    // 实际监听端口；生成一个 listener
    ln, err := net.Listen("tcp", addr)
    if err != nil {
        return err
    }
    // 进行实际逻辑处理，并将该 listener 注入
    return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(*net.TCPListener)})
}

func (s *Server) shuttingDown() bool {
    return atomic.LoadInt32(&s.inShutdown) != 0
}

ListenAndServe 是http启动服务器的必经函数，里面的第一句就是判断 Server 是否被关闭了。

inShutdown 就是一个原子变量，非0表示被关闭。

listeners

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
    ...
    // 将注入的 listener 加入内部的 map 中
    // 方便后续控制从该 listener 链接到的请求
    if !srv.trackListener(&l, true) {
        return ErrServerClosed
    }
    defer srv.trackListener(&l, false)
    ...
}

Serve 中注册到内部 listeners map 中 listener，在 ShutDown 中就可以直接从 listeners 中获取到，然后执行 listener.Close()，TCP四次挥手后，新的请求就不会进入了。

closeIdleConns

简单来说就是：将目前 Server 中记录的活跃链接变成变成空闲状态，返回。

关闭

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
  ...
  for {
    rw, err := l.Accept()
    // 此时 accept 会发生错误，因为前面已经将 listener close了
    if err != nil {
      select {
      // 又是一个标志：doneChan
      case <-srv.getDoneChan():
        return ErrServerClosed
      default:
      }
    }
  }
}

其中 getDoneChan 中已经在前面关闭 listener 时，对 doneChan 这个channel中push。

总结一下：Shutdown 可以优雅的终止服务，期间不会中断已经活跃的链接。

但服务启动后的某一时刻，程序如何知道服务被中断了呢？服务被中断时如何通知程序，然后调用Shutdown作处理呢？接下来看一下系统信号通知函数的作用

服务中断

这个时候就要依赖 OS 本身提供的 signal。对应 go 原生来说，signal 的 Notify 提供系统信号通知的能力。

https://github.com/tal-tech/go-zero/blob/master/core/proc/signals.go

func init() {
  go func() {
    var profiler Stopper
    
    signals := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(signals, syscall.SIGUSR1, syscall.SIGUSR2, syscall.SIGTERM)

    for {
      v := <-signals
      switch v {
      case syscall.SIGUSR1:
        dumpGoroutines()
      case syscall.SIGUSR2:
        if profiler == nil {
          profiler = StartProfile()
        } else {
          profiler.Stop()
          profiler = nil
        }
      case syscall.SIGTERM:
        // 正在执行优雅关闭的地方
        gracefulStop(signals)
      default:
        logx.Error("Got unregistered signal:", v)
      }
    }
  }()
}

SIGUSR1 -> 将 goroutine 状况，dump下来，这个在做错误分析时还挺有用的
SIGUSR2 -> 开启/关闭所有指标监控，自行控制 profiling 时长
SIGTERM -> 真正开启 gracefulStop，优雅关闭

而 gracefulStop 的流程如下：

取消监听信号，毕竟要退出了，不需要重复监听了
wrap up，关闭目前服务请求，以及资源
time.Sleep() ，等待资源处理完成，以后关闭完成
shutdown ，通知退出
如果主goroutine还没有退出，则主动发送 SIGKILL 退出进程

这样，服务不再接受新的请求，服务活跃的请求等待处理完成，同时也等待资源关闭（数据库连接等），如有超时，强制退出。

整体流程

我们目前 go 程序都是在 docker 容器中运行，所以在服务发布过程中，k8s 会向容器发送一个 SIGTERM 信号，然后容器中程序接收到信号，开始执行 ShutDown：

到这里，整个优雅关闭的流程就梳理完毕了。

但是还有平滑重启，这个就依赖 k8s 了，基本流程如下：

old pod 未退出之前，先启动 new pod
old pod 继续处理完已经接受的请求，并且不再接受新请求
new pod接受并处理新请求的方式
old pod 退出

这样整个服务重启就算是成功了，如果 new pod 没有启动成功，old pod 也可以提供服务，不会对目前线上的服务造成影响。

项目地址

https://github.com/tal-tech/go-zero

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