一文讲懂服务的优雅重启和更新

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：

1. 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）
2. 新请求打过来，服务还没重启完毕，造成 connection refused
3. 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：

1. 设置 inShutdown 标志
2. 关闭 listeners 保证不会有新请求进来
3. 等待所有活跃链接变成空闲状态
4. 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：

1. 取消监听信号，毕竟要退出了，不需要重复监听了
2. wrap up，关闭目前服务请求，以及资源
3. time.Sleep() ，等待资源处理完成，以后关闭完成
4. shutdown ，通知退出
5. 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