在Go程序中实现服务器重启的方法

go被设计为一种后台语言，它通常也被用于后端程序中。服务端程序是go语言最常见的软件产品。在这我要解决的问题是：如何干净利落地升级正在运行的服务端程序。
目标:

•     不关闭现有连接：例如我们不希望关掉已部署的运行中的程序。但又想不受限制地随时升级服务。
•     socket连接要随时响应用户请求：任何时刻socket的关闭可能使用户返回'连接被拒绝'的消息，而这是不可取的。
•     新的进程要能够启动并替换掉旧的。

原理

在基于unix的操作系统中，signal(信号)是与长时间运行的进程交互的常用方法.

•     sigterm: 优雅地停止进程
•     sighup: 重启/重新加载进程 (例如: nginx, sshd, apache)

如果收到sighup信号，优雅地重启进程需要以下几个步骤:

•     服务器要拒绝新的连接请求，但要保持已有的连接。
•     启用新版本的进程
•     将socket“交给”新进程，新进程开始接受新连接请求
•     旧进程处理完毕后立即停止。

停止接受连接请求

服务器程序的共同点：持有一个死循环来接受连接请求:

   

for {
      conn, err := listener.accept()
      // handle connection
    }

跳出这个循环的最简单方式是在socket监听器上设置一个超时，当调用listener.settimeout(time.now())后，listener.accept()会立即返回一个timeout err，你可以捕获并处理：

   

for {
      conn, err := listener.accept()
      if err != nil {
        if nerr, ok := err.(net.err); ok && nerr.timeout() {
           fmt.println(“stop accepting connections”)
           return
        }
      }
    }

注意这个操作与关闭listener有所不同。这样进程仍在监听服务器端口，但连接请求会被操作系统的网络栈排队，等待一个进程接受它们。
启动新进程

go提供了一个原始类型forkexec来产生新进程.你可以与这个新进程共享某些消息，例如文件描述符或环境参数。

   

execspec := &syscall.procattr{
      env:   os.environ(),
      files: []uintptr{os.stdin.fd(), os.stdout.fd(), os.stderr.fd()},
    }
    fork, err := syscall.forkexec(os.args[0], os.args, execspec)
    […]

 你会发现这个进程使用完全相同的参数os.args启动了一个新进程。
发送socket到子进程并恢复它

正如你先前看到的，你可以将文件描述符传递到新进程，这需要一些unix魔法（一切都是文件），我们可以把socket发送到新进程中，这样新进程就能够使用它并接收及等待新的连接。

但fork-execed进程需要知道它必须从文件中得到socket而不是新建一个（有些兴许已经在使用了，因为我们还没断开已有的监听）。你可以按任何你希望的方法来，最常见的是通过环境变量或命令行标志。

   

listenerfile, err := listener.file()
    if err != nil {
      log.fatalln("fail to get socket file descriptor:", err)
    }
    listenerfd := listenerfile.fd()
    
    // set a flag for the new process start process
    os.setenv("_graceful_restart", "true")
    
    execspec := &syscall.procattr{
      env:   os.environ(),
      files: []uintptr{os.stdin.fd(), os.stdout.fd(), os.stderr.fd(), listenerfd},
    }
    // fork exec the new version of your server
    fork, err := syscall.forkexec(os.args[0], os.args, execspec)

 然后在程序的开始处：

   

var listener *net.tcplistener
    if os.getenv("_graceful_restart") == "true" {
      // the second argument should be the filename of the file descriptor
      // however, a socker is not a named file but we should fit the interface
      // of the os.newfile function.
      file := os.newfile(3, "")
      listener, err := net.filelistener(file)
      if err != nil {
        // handle
      }
      var bool ok
      listener, ok = listener.(*net.tcplistener)
      if !ok {
        // handle
      }
    } else {
      listener, err = newlistenerwithport(12345)
    }

文件描述没有被随机的选择为3，这是因为uintptr的切片已经发送了fork，监听获取了索引3。留意隐式声明问题。
最后一步，等待旧服务连接停止

到此为止，就这样，我们已经将其传到另一个正在正确运行的进程，对于旧服务器的最后操作是等其连接关闭。由于标准库里提供了sync.waitgroup结构体，用go实现这个功能很简单。

每次接收一个连接，在waitgroup上加1,然后，我们在它完成时将计数器减一：

   

for {
      conn, err := listener.accept()
    
      wg.add(1)
      go func() {
        handle(conn)
        wg.done()
      }()
    }

至于等待连接的结束，你仅需要wg.wait()，因为没有新的连接，我们等待wg.done()已经被所有正在运行的handler调用。
bonus: 不要无限制等待，给定限量的时间

   

timeout := time.newtimer(time.minute)
    wait := make(chan struct{})
    go func() {
      wg.wait()
      wait <- struct{}{}
    }()
    
    select {
    case <-timeout.c:
      return waittimeouterror
    case <-wait:
      return nil
    }

完整的示例

这篇文章中的代码片段都是从这个完整的示例中提取的：https://github.com/scalingo/go-graceful-restart-example
结论

socket传递配合forkexec使用确实是一种无干扰更新进程的有效方式，在最大时间上，新的连接会等待几毫秒——用于服务的启动和恢复socket，但这个时间很短。