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:
                break

go 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）

来源：51CTO

作者：王清培

链接：https://blog.51cto.com/wangqingpei557/2443886

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