使用Go实现优雅重启服务功能
暴力的重启服务方案
一般服务器重启可以直接通过 kill 命令杀死进程，然后重新启动一个新的进程即可。但这种方法比较粗暴，有可能导致某些正在处理中的客户端请求失败，如果请求正在写数据，那么还有可能导致数据丢失或者数据不一致等。
那么有什么方式可以优雅的重启服务呢？
优雅的重启服务方案
优雅的重启方式流程如下：
从上面的流程可以看出，旧进程必须等待所有的请求连接完成后才会退出，请求不会被强制关闭，所以是个优雅的重启方式。
使用Go实现优雅重启
下面我们使用Go语言来演示怎么实现优雅启动功能，我们先来看看原理图：
从原理图可以知道，重启时首先通过发送 SIGHUP信号 给服务进程，服务进程收到 SIGHUP信号 后会 fork 一个新进程来处理新的请求，然后新进程会发送 SIGTERM信号 给旧服务进程（父进程），旧服务进程接收到 SIGTERM信号 后会关闭监听的 socket句柄 （停止接收新请求），并且等待未处理完成的请求完成后再退出进程。
下面通过代码来说明这个流程，代码主要参考 endless 这个库，有兴趣可以查看其源码。
首先我们定义一个名为 endlessServer 的结构并且继承 http.Server 结构：
type endlessServer struct {
http.Server
EndlessListener net.Listener
wg sync.WaitGroup
sigChan chan os.Signal
isChild bool
state uint8
lock *sync.RWMutex
}
Go的继承很简单，就是在定义结构时把要继承的结构嵌入到里面就可以了。
这里说明一下 endlessServer 各个成员的作用吧：
- Server：用于继承 http.Server 结构
- EndlessListener：监听客户端请求的 Listener
- wg：用于记录还有多少客户端请求没有完成
- sigChan：用于接收信号的管道
- isChild：用于重启时标志本进程是否是为一个新进程
- state：当前进程的状态
- lock：用于锁定一些资源
定义一个创建 endlessServer 结构的函数：
func NewServer(addr string, handler http.Handler) (srv *endlessServer) {
isChild := os.Getenv("ENDLESS_CONTINUE") != ""
srv = &endlessServer{
wg: sync.WaitGroup{},
sigChan: make(chan os.Signal),
isChild: isChild,
state: STATE_INIT,
lock: &sync.RWMutex{},
}
srv.Server.Addr = addr
srv.Server.ReadTimeout = 0
srv.Server.WriteTimeout = 0
srv.Server.MaxHeaderBytes = 0
srv.Server.Handler = handler
return
}
NewServer() 函数的实现比较简单，就是创建一个 endlessServer 结构，然后初始化其各个成员。要注意的是，是否为新进程是通过读取环境变量 ENDLESS_CONTINUE 来判断的，如果定义了 ENDLESS_CONTINUE 环境变量，就是说当前进程是新的服务进程。
用过Go语言的HTTP包的同学应该知道，要进行监听客户端请求的话必须调用其 ListenAndServe() 函数，所以我们要定义这个函数：
func ListenAndServe(addr string, handler http.Handler) error {
server := NewServer(addr, handler)
return server.ListenAndServe()
}
函数的实现很简单，就是先调用 NewServer() 函数创建一个 endlessServer 结构，然后调用其 ListenAndServe() 方法。所以我们要为 endlessServer 结构定义一个 ListenAndServe() 方法：
func (srv *endlessServer) ListenAndServe() (err error) {
addr := srv.Addr
if addr == "" {
addr = ":http"
}
go srv.handleSignals()
l, err := srv.getListener(addr)
if err != nil {
log.Println(err)
return
}
srv.EndlessListener = newEndlessListener(l, srv)
if srv.isChild {
syscall.Kill(syscall.Getppid(), syscall.SIGTERM)
}
return srv.Serve()
}
ListenAndServe() 方法首先会创建一个协程处理 handleSignals() 方法，这个方法主要是处理信号，下面会介绍。然后调用 getListener() 方法获取一个类型为 net.Listener 的对象，然后调用 newEndlessListener() 函数创建一个类型为 endlessListener 的对象。再通过判断当前进程是否为新的处理进程，如果是就调用 syscall.Kill() 方法发送一个 SIGTERM信号 给父进程（旧的服务处理进程），最后调用 Serve() 方法开始处理客户端连接。
我们先来看看处理信号的 handleSignal() 方法：
func (srv *endlessServer) handleSignals() {
var sig os.Signal
signal.Notify(
srv.sigChan,
syscall.SIGHUP,
syscall.SIGINT,
syscall.SIGTERM,
)
pid := syscall.Getpid()
for {
sig = <-srv.sigChan
srv.signalHooks(PRE_SIGNAL, sig)
switch sig {
case syscall.SIGHUP:
err := srv.fork()
if err != nil {
log.Println("Fork err:", err)
}
case syscall.SIGINT:
srv.shutdown()
case syscall.SIGTERM:
srv.shutdown()
default:
log.Printf("Received %v: nothing i care about...\n", sig)
}
}
}
handleSignal() 方法主要监听3种信号， syscall.SIGHUP 、 syscall.SIGINT 和 syscall.SIGTERM 。 syscall.SIGHUP 信号为重启信号，而 syscall.SIGINT 信号为关闭服务信号，而 syscall.SIGTERM 信号主要是新的服务进程发送给旧的服务进程，告诉其关闭监听处理客户端的socket。当收到 syscall.SIGHUP 信号时，需要调用 fork() 方法来创建一个新的服务进程，而收到 syscall.SIGINT 和 syscall.SIGTERM 信号主要调用 shutdown() 方法来关闭当前进程。
再来看看创建新服务进程的 fork() 方法：
func (srv *endlessServer) fork() (err error) {
files := []*os.File{
srv.EndlessListener.(*endlessListener).File(),
}
env := append(
os.Environ(),
"ENDLESS_CONTINUE=1",
)
path := os.Args[0]
var args []string
if len(os.Args) > 1 {
args = os.Args[1:]
}
cmd := exec.Command(path, args...)
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
cmd.ExtraFiles = files
cmd.Env = env
err = cmd.Start()
if err != nil {
log.Fatalf("Restart: Failed to launch, error: %v", err)
}
return
}
fork() 方法也比较简单，主要是使用 exec 包的 Command() 方法来创建一个 Cmd 对象，然后调用其 Start() 方法来启动一个新进。要注意的是，创建新进程前需要设置环境变量 ENDLESS_CONTINUE ，这是告诉新进程需要发送 syscall.SIGTERM 信号给父进程。还有就是通过 Cmd 对象的 ExtraFiles 成员把监听客户端连接的socket句柄传递给新服务处理进程了。
再来看看关闭服务进程的 shutdown() 方法：
func (srv *endlessServer) shutdown() {
err := srv.EndlessListener.Close()
}
这个方法很简单，就是调用 net.Listener 对象的 Close() 方法来关闭监听客户端请求的socket。关闭监听客户端请求的socket后，主循环会退出处理，然后会退出进程。
接着我们来看看接收客户端请求的 endlessListener.Accept() 方法：
func (el *endlessListener) Accept() (c net.Conn, err error) {
tc, err := el.Listener.(*net.TCPListener).AcceptTCP()
if err != nil {
return
}
tc.SetKeepAlive(true) // see http.tcpKeepAliveListener
tc.SetKeepAlivePeriod(3 * time.Minute) // see http.tcpKeepAliveListener
c = endlessConn{
Conn: tc,
server: el.server,
}
el.server.wg.Add(1)
return
}
主要要注意的是，函数最后会调用 el.server.wg.Add(1) 这行代码来增加客户端请求的计数器，这是优雅重启的关键。因为在 endlessServer.Serve() 方法中会等待所有客户端请求处理完毕才会退出，我们来看看 endlessServer.Serve() 方法的实现：
func (srv *endlessServer) Serve() (err error) {
err = srv.Server.Serve(srv.EndlessListener)
srv.wg.Wait()
return
}
可以看到， endlessServer.Serve() 方法最后会调用 srv.wg.Wait() 这行代码来等待所有客户端请求完成。那么客户端连接计数器什么时候会减少呢？在 endlessConn.Close() 方法中可以看到计数器减少的操作：
func (w endlessConn) Close() error {
err := w.Conn.Close()
if err == nil {
w.server.wg.Done()
}
return err
}
可以看到， endlessConn.Close() 方法最后会调用 w.server.wg.Done() 这 行代码来减少客户端请求计数器。 至此，优雅重启服务的实现就完成。
当然，本篇文章主要介绍的是优雅重启的原理，完成的源码实现还是要查看 endless 这个库。
总结
