golang 服务平滑重启小结
- 背景
- golang 程序平滑重启框架
- supervisor 出现 defunct 原因
- 使用 master/worker 模式
背景
在业务快速增长中，前期只是验证模式是否可行，初期忽略程序发布重启带来的暂短停机影响。当模式实验成熟之后会逐渐放量，此时我们的发布停机带来的影响就会大很多。我们整个服务都是基于云，请求流量从 四层->七层->机器。
要想实现平滑重启大致有三种方案，一种是在流量调度的入口处理，一般的做法是 ApiGateway + CD ，发布的时候自动摘除机器，等待程序处理完现有请求再做发布处理，这样的好处就是程序不需要关心如何做平滑重启。
第二种就是程序自己完成平滑重启，保证在重启的时候 listen socket FD（文件描述符） 依然可以接受请求进来，只不过切换新老进程，但是这个方案需要程序自己去完成，有些技术栈可能实现起来不是很简单，有些语言无法控制到操作系统级别，实现起来会很麻烦。
第三种方案就是完全 docker，所有的东西交给 k8s 统一管理，我们正在小规模接入中。
golang 程序平滑重启框架
与 java、net 等基于虚拟机的语言不同，golang 天然支持系统级别的调用，平滑重启处理起来很容易。从原理上讲，基于 linux fork 子进程的方式，启动新的代码，再切换 listen socket FD，原理固然不难，但是完全自己实现还是会有很多细节问题的。好在有比较成熟的开源库帮我们实现了。
graceful https://github.com/tylerb/graceful
endless https://github.com/fvbock/endless
上面两个是 github 排名靠前的 web host 框架，都是支持平滑重启的，只不过接受的进程信号有点区别 endless 接受 signal HUP，graceful 接受 signal USR2 。graceful 比较纯粹的 web host，endless 支持一些 routing 的能力。
我们看下 endless 处理信号。（如果对 srv.fork() 内部感兴趣可以品读品读。）
func (srv *endlessServer) handleSignals() {
var sig os.Signal
signal.Notify(
srv.sigChan,
hookableSignals...,
)
pid := syscall.Getpid()
for {
sig = <-srv.sigChan
srv.signalHooks(PRE_SIGNAL, sig)
switch sig {
case syscall.SIGHUP:
log.Println(pid, "Received SIGHUP. forking.")
err := srv.fork()
if err != nil {
log.Println("Fork err:", err)
}
case syscall.SIGUSR1:
log.Println(pid, "Received SIGUSR1.")
case syscall.SIGUSR2:
log.Println(pid, "Received SIGUSR2.")
srv.hammerTime(0 * time.Second)
case syscall.SIGINT:
log.Println(pid, "Received SIGINT.")
srv.shutdown()
case syscall.SIGTERM:
log.Println(pid, "Received SIGTERM.")
srv.shutdown()
case syscall.SIGTSTP:
log.Println(pid, "Received SIGTSTP.")
default:
log.Printf("Received %v: nothing i care about...\n", sig)
}
srv.signalHooks(POST_SIGNAL, sig)
}
}supervisor 出现 defunct 原因
使用 supervisor 管理的进程，中间需要加一层代理，原因就是 supervisor 可以管理自己启动的进程，意思就是 supervisor 可以拿到自己启动的进程id（PID），可以检测进程是否还存活，carsh后做自动拉起，退出时能接收到进程退出信号。
但是如果我们用了平滑重启框架，原来被 supervisor 启动的进程发布重启 fork子进程之后正常退出，当再次发布重启 fork 子进程后就会变成无主进程就会出现 defunct(僵尸进程) 的问题，原因就是此子进程无法完成退出，没有主进程来接受它退出的信号，退出进程本身的少量数据结构无法销毁。
使用 master/worker 模式
supervisor 本身提供了 pidproxy 程序，我们在配置 supervisor command 时候使用 pidproxy 来做一层代理。由于进程的id会随着不停的发布 fork 子进程而变化，所以需要将程序的每次启动 PID 保存在一个文件中，一般大型分布式软件都需要这样的一个文件，mysql、zookeeper 等，目的就是为了拿到目标进程id。
这其实是一种 master/worker 模式，master 进程交给 supervisor 管理，supervisor 启动 master 进程，也就是 pidproxy 程序，再由 pidproxy 来启动我们目标程序，随便我们目标程序 fork 多少次子进程都不会影响 pidproxy master 进程。
pidproxy 依赖 PID 文件，我们需要保证程序每次启动的时候都要写入当前进程 id 进 PID 文件，这样 pidproxy 才能工作。
supervisor 默认的 pidproxy 文件是不能直接使用的，我们需要适当的修改。
https://github.com/Supervisor/supervisor/blob/master/supervisor/pidproxy.py
#!/usr/bin/env python
""" An executable which proxies for a subprocess; upon a signal, it sends that
signal to the process identified by a pidfile. """
import os
import sys
import signal
import time
class PidProxy:
pid = None
def __init__(self, args):
self.setsignals()
try:
self.pidfile, cmdargs = args[1], args[2:]
self.command = os.path.abspath(cmdargs[0])
self.cmdargs = cmdargs
except (ValueError, IndexError):
self.usage()
sys.exit(1)
def go(self):
self.pid = os.spawnv(os.P_NOWAIT, self.command, self.cmdargs)
while 1:
time.sleep(5)
try:
pid = os.waitpid(-1, os.WNOHANG)[0]
except OSError:
pid = None
if pid:
break
def usage(self):
print("pidproxy.py <pidfile name> <command> [<cmdarg1> ...]")
def setsignals(self):
signal.signal(signal.SIGTERM, self.passtochild)
signal.signal(signal.SIGHUP, self.passtochild)
signal.signal(signal.SIGINT, self.passtochild)
signal.signal(signal.SIGUSR1, self.passtochild)
signal.signal(signal.SIGUSR2, self.passtochild)
signal.signal(signal.SIGQUIT, self.passtochild)
signal.signal(signal.SIGCHLD, self.reap)
def reap(self, sig, frame):
# do nothing, we reap our child synchronously
pass
def passtochild(self, sig, frame):
try:
with open(self.pidfile, 'r') as f:
pid = int(f.read().strip())
except:
print("Can't read child pidfile %s!" % self.pidfile)
return
os.kill(pid, sig)
if sig in [signal.SIGTERM, signal.SIGINT, signal.SIGQUIT]:
sys.exit(0)
def main():
pp = PidProxy(sys.argv)
pp.go()
if __name__ == '__main__':
main()
我们重点看下这个方法：
def go(self):
self.pid = os.spawnv(os.P_NOWAIT, self.command, self.cmdargs)
while 1:
time.sleep(5)
try:
pid = os.waitpid(-1, os.WNOHANG)[0]
except OSError:
pid = None
if pid:
breakgo 方法是守护方法，会拿到启动进程的id，然后做 waitpid ，但是当我们 fork 进程的时候主进程会退出，os.waitpid 会收到退出信号，然后就退出了，但是这是个正常的切换逻辑。
可以两个办法解决，第一个就是让 go 方法纯粹是个守护进程，去掉退出逻辑，在信号处理方法中处理：
def passtochild(self, sig, frame):
pid = self.getPid()
os.kill(pid, sig)
time.sleep(5)
try:
pid = os.waitpid(self.pid, os.WNOHANG)[0]
except OSError:
print("wait pid null pid %s", self.pid)
print("pid shutdown.%s", pid)
self.pid = self.getPid()
if self.pid == 0:
sys.exit(0)
if sig in [signal.SIGTERM, signal.SIGINT, signal.SIGQUIT]:
print("exit:%s", sig)
sys.exit(0)还有一个方法就是修改原有go方法：
def go(self):
self.pid = os.spawnv(os.P_NOWAIT, self.command, self.cmdargs)
while 1:
time.sleep(5)
try:
pid = os.waitpid(-1, os.WNOHANG)[0]
except OSError:
pid = None
try:
with open(self.pidfile, 'r') as f:
pid = int(f.read().strip())
except:
print("Can't read child pidfile %s!" % self.pidfile)
try:
os.kill(pid, 0)
except OSError:
sys.exit(0)当然还可以用其他方法或者思路，这里只是抛出问题。如果你想知道真正问题在哪里，可以直接在本地 debug pidproxy 脚本文件，还是比较有意思的，知道真正问题在哪里如何修改，就完全由你来发挥了。
作者：王清培 （趣头条 Tech Leader）
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