Gong服务实现平滑重启分析
qīqíqǐqì 人气:1平滑重启是指能让我们的程序在重启的过程不中断服务，新老进程无缝衔接，实现零停机时间(Zero-Downtime)部署；
平滑重启是建立在优雅退出的基础之上的，之前一篇文章介绍了相关实现：Golang中使用Shutdown特性对http服务进行优雅退出使用总结
目前实现平滑重启的主要策略有两种：
方案一：我们的服务如果是多机器部署，可以通过网关程序，将即将重启服务的机器从网关下线，重启完成后再重新上线，该方案适合多机器部署的企业级应用；
方案二：让我们的程序实现自启动，重启子进程来实现平滑重启，核心策略是通过拷贝文件描述符实现子进程和父进程切换，适合单机器部署应用；
今天我们就主要介绍方案二，让我们的程序拥有平滑重启的功能，相关实现参考一个开源库：https://github.com/fvbock/endless
实现原理介绍
http 连接介绍：
我们知道，http 服务也是基于 tcp 连接，我们通过 golang http 包源码也能看到底层是通过监听 tcp 连接实现的；
func (srv *Server) ListenAndServe() error {
if srv.shuttingDown() {
return ErrServerClosed
}
addr := srv.Addr
if addr == "" {
addr = ":http"
}
ln, err := net.Listen("tcp", addr)
if err != nil {
return err
}
return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(*net.TCPListener)})
}
复用 socket：
当程序开启 tcp 连接监听时会创建一个 socket 并返回一个文件描述符 handler 给我们的程序；
通过拷贝文件描述符文件可以使 socket 不关闭继续使用原有的端口，自然 http 连接也不会断开，启动一个相同的进程也不会出现端口被占用的问题；
通过如下代码进行测试：
package main
import (
"fmt"
"net/http"
"context"
"time"
"os"
"os/signal"
"syscall"
"net"
"flag"
"os/exec"
)
var (
graceful = flag.Bool("grace", false, "graceful restart flag")
procType = ""
)
func main() {
flag.Parse()
mux := http.NewServeMux()
mux.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintln(w, fmt.Sprintf("Hello world! ===> %s", procType))
})
server := &http.Server{
Addr: ":8080",
Handler: mux,
}
var err error
var listener net.Listener
if *graceful {
f := os.NewFile(3, "")
listener, err = net.FileListener(f)
procType = "fork process"
} else {
listener, _ = net.Listen("tcp", server.Addr)
procType = "main process"
//主程序开启5s 后 fork 子进程
go func() {
time.Sleep(5*time.Second)
forkSocket(listener.(*net.TCPListener))
}()
}
err=server.Serve(listener.(*net.TCPListener))
fmt.Println(fmt.Sprintf("proc exit %v", err))
}
func forkSocket(tcpListener *net.TCPListener) error {
f, err := tcpListener.File()
if err != nil {
return err
}
args := []string{"-grace"}
fmt.Println(os.Args[0], args)
cmd := exec.Command(os.Args[0], args...)
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
// put socket FD at the first entry
cmd.ExtraFiles = []*os.File{f}
return cmd.Start()
}
该程序启动后，等待 5s 会自动 fork 子进程，通过 ps 命令查看如图可以看到有两个进程同时共存：
然后我们可以通过浏览器访问 http://127.0.0.1/ 可以看到会随机显示主进程或子进程的输出；
写一个测试代码进行循环请求：
package main
import (
"net/http"
"io/ioutil"
"fmt"
"sync"
)
func main(){
wg:=sync.WaitGroup{}
wg.Add(100)
for i:=0; i<100; i++ {
go func(index int) {
result:=getUrl(fmt.Sprintf("http://127.0.0.1:8080?%d", i))
fmt.Println(fmt.Sprintf("loop:%d %s", index, result))
wg.Done()
}(i)
}
wg.Wait()
}
func getUrl(url string) string{
resp, _ := http.Get(url)
defer resp.Body.Close()
body, _ := ioutil.ReadAll(resp.Body)
return string(body)
}
能看到返回的数据也是有些是主进程有些是子进程。
切换过程：
在开启新的进程和老进程退出的瞬间，会有一个短暂的瞬间是同时有两个进程使用同一个文件描述符，此时这种状态，通过http请求访问，会随机请求到新进程或老进程上，这样也没有问题，因为请求不是在新进程上就是在老进程上；当老进程结束后请求就会全部到新进程上进行处理，通过这种方式即可实现平滑重启；
综上，我们可以将核心的实现总结如下：
1.监听退出信号；
2.监听到信号后 fork 子进程，使用相关的命令启动程序，将文件描述符传递给子进程；
3.子进程启动后，父进程停止服务并处理正在执行的任务（或超时）退出；
4.此时只有一个新的进程在运行，实现平滑重启。
一个完整的 demo 代码，通过发送 USR1 信号，程序会自动创建子进程并关闭主进程，实现平滑重启：
package main
import (
"fmt"
"net/http"
"context"
"os"
"os/signal"
"syscall"
"net"
"flag"
"os/exec"
)
var (
graceful = flag.Bool("grace", false, "graceful restart flag")
)
func main() {
flag.Parse()
mux := http.NewServeMux()
mux.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintln(w, "Hello world!")
})
server := &http.Server{
Addr: ":8080",
Handler: mux,
}
var err error
var listener net.Listener
if *graceful {
f := os.NewFile(3, "")
listener, err = net.FileListener(f)
} else {
listener, err = net.Listen("tcp", server.Addr)
}
if err != nil{
fmt.Println(fmt.Sprintf("listener error %v", err))
return
}
go listenSignal(context.Background(), server, listener)
err=server.Serve(listener.(*net.TCPListener))
fmt.Println(fmt.Sprintf("proc exit %v", err))
}
func forkSocket(tcpListener *net.TCPListener) error {
f, err := tcpListener.File()
if err != nil {
return err
}
args := []string{"-grace"}
fmt.Println(os.Args[0], args)
cmd := exec.Command(os.Args[0], args...)
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
// put socket FD at the first entry
cmd.ExtraFiles = []*os.File{f}
return cmd.Start()
}
func listenSignal(ctx context.Context, httpSrv *http.Server, listener net.Listener) {
sigs := make(chan os.Signal, 1)
signal.Notify(sigs, syscall.USR1)
select {
case <-sigs:
forkSocket(listener.(*net.TCPListener))
httpSrv.Shutdown(ctx)
fmt.Println("http shutdown")
}
}
使用 apache 的 ab 压测工具进行验证一下，执行 ab -c 50 -t 20 http://127.0.0.1:8080/ 持续 50 的并发 20s，在压测的期间向程序运行的pid发送 USR1 信号，可以看到压测结果，没有失败的请求，由此可知，该方案实现平滑重启是木有问题的。
最后给大家安利一个 Web 开发框架，该框架已经将平滑重启进行的封装，开箱即用，快速构建一个带平滑重启的 Web 服务。
框架源码：https://gitee.com/zhucheer/orange
文档：https://www.kancloud.cn/chase688/orange_framework/1448035
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