优雅退出在Golang中的实现

背景

为什么需要优雅关停

在Linux下运行我们的go程序,通常有这样2种方式:
  1. 前台启动。打开终端,在终端中直接启动某个进程,此时终端被阻塞,按CTRL+C退出程序,可以输入其他命令,关闭终端后程序也会跟着退出。
$ ./main $ # 按CTRL+C退出

  1. 后台启动。打开终端,以nohup来后台启动某个进程,这样退出终端后,进程仍然会后台运行。
$ nohup main > log.out 2>&1 & $ ps aux | grep main # 需要使用 kill 杀死进程 $ kill 8120 

针对上面2种情况,如果你的程序正在写文件(或者其他很重要,需要一点时间停止的事情),此时被操作系统强制杀掉,因为写缓冲区的数据还没有被刷到磁盘,所以你在内存中的那部分数据丢失了。

所以,我们需要一种机制,能在程序退出前做一些事情,而不是粗暴的被系统杀死回收,这就是所谓的优雅退出。

实现原理

在Linux中,操作系统要终止某个进程的时候,会向它发送退出信号:
  • 比如上面你在终端中按 `CTRL+C` 后,程序会收到 `SIGINT` 信号。
  • 打开的终端被关机,会收到 `SIGHUP` 信号。
  • kill 8120 杀死某个进程,会收到 `SIGTERM` 信号。
 
所以,我们希望在程序退出前,做一些清理工作,只需要`订阅处理下这些信号即可`!
 
但是,信号不是万能的,有些信号不能被捕获,最常见的就是 `kill -9` 强杀,具体请看下最常见的信号列表。
 
优雅退出在Golang中的实现
 

入门例子

代码

通过上文的分析,我们在代码里面,只要针对几种常见的信号进行捕获即可。go里面提供了`os/signal`包,用法如下:
package main   import (     "fmt"     "os"     "os/signal"     "syscall"     "time" )   // 优雅退出(退出信号) func waitElegantExit(signalChan chan os.Signal) {     for i := range c {         switch i {         case syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT:             // 这里做一些清理操作或者输出相关说明,比如 断开数据库连接             fmt.Println("receive exit signal ", i.String(), ",exit...")             os.Exit(0)         }     } }   func main() {     //     // 你的业务逻辑     //     fmt.Println("server run on: 127.0.0.1:8000")       c := make(chan os.Signal)     // SIGHUP: terminal closed     // SIGINT: Ctrl+C     // SIGTERM: program exit     // SIGQUIT: Ctrl+/     signal.Notify(c, syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT)          // 阻塞,直到接受到退出信号,才停止进程     waitElegantExit(signalChan) } 

  

详解

上面的代码中,我们先创建了一个无缓冲 `make(chan os.Signal)`  通道(Channel),然后使用`signal.Notify` 订阅了一批信号(注释中有说明这些信号的具体作用)。
 
然后,在一个死循环中,从通道中读取信号,一直阻塞直到收到该信号为主,如果你看不懂,换成下面的代码就好理解了:
for {         // 从通道接受信号,期间一直阻塞         i := <-c         switch i {         case syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT:             fmt.Println("receive exit signal ", i.String(), ",exit...")             exit()             os.Exit(0)         }     } 

  

然后判断信号,在调用 os.Exit() 退出程序前,执行一些清理动作,比如把日志从内存全部刷到硬盘(Zap)、关闭数据库连接、打印退出日志或者关闭HTTP服务等等。

效果

运行程序后,按下Ctrl+C,我们发现程序退出前打印了对应的日志:
server run on: 127.0.0.1:8060 # mac/linux 上按Ctrl+C,windows上调试运行,然后点击停止 receive exit signal interrupt ,exit...   Process finished with exit code 2 

  

至此,我们就实现了所谓的优雅退出了,简单吧?
 

实战

封装

为了方便在多个项目中使用,建议在公共pkg包中新建对应的文件,封装进去,便于使用,下面是一个实现。
 
新建 `signal.go`:
package osutils   import (     "fmt"     "os"     "os/signal"     "syscall" )   // WaitExit will block until os signal happened func WaitExit(c chan os.Signal, exit func()) {     for i := range c {         switch i {         case syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT:             fmt.Println("receive exit signal ", i.String(), ",exit...")             exit()             os.Exit(0)         }     } }   // NewShutdownSignal new normal Signal channel func NewShutdownSignal() chan os.Signal {     c := make(chan os.Signal)     // SIGHUP: terminal closed     // SIGINT: Ctrl+C     // SIGTERM: program exit     // SIGQUIT: Ctrl+/     signal.Notify(c, syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT)     return c }

http server的例子

以gin框架实现一个http server为例,来演示如何使用上面封装的优雅退出功能:
package main   import (     "context"     "fmt"     "github.com/gin-gonic/gin"     "net/http"     "os"     "os/signal"     "syscall"     "time" )   // Recover the go routine func Recover(cleanups ...func()) {     for _, cleanup := range cleanups {         cleanup()     }       if err := recover(); err != nil {         fmt.Println("recover error", err)     } }   // GoSafe instead go func() func GoSafe(ctx context.Context, fn func(ctx context.Context)) {     go func(ctx context.Context) {         defer Recover()         if fn != nil {             fn(ctx)         }     }(ctx) }   func main() {     // a gin http server     gin.SetMode(gin.ReleaseMode)     g := gin.Default()     g.GET("/hello", func(context *gin.Context) {         // 被 gin 所在 goroutine 捕获         panic("i am panic")     })       httpSrv := &http.Server{         Addr:    "127.0.0.1:8060",         Handler: g,     }     fmt.Println("server run on:", httpSrv.Addr)     go httpSrv.ListenAndServe()       // a custom dangerous go routine, 10s later app will crash!!!!     GoSafe(context.Background(), func(ctx context.Context) {         time.Sleep(time.Second * 10)         panic("dangerous")     })       // wait until exit     signalChan := NewShutdownSignal()     WaitExit(signalChan, func() {         // your clean code         if err := httpSrv.Shutdown(context.Background()); err != nil {             fmt.Println(err.Error())         }         fmt.Println("http server closed")     }) } 

   

运行后立即按Ctrl+C或者在Goland中直接停止:
server run on: 127.0.0.1:8060 ^Creceive exit signal  interrupt ,exit... http server closed   Process finished with the exit code 0 

   

陷阱和最佳实践

如果你等待10秒后,程序会崩溃,如果是你从C++转过来,你会奇怪为啥没有进入优雅退出环节(` go panic机制和C++ 进程crash,被系统杀死的机制不一样,不会收到系统信号`):
server run on: 127.0.0.1:8060 panic: dangerous   goroutine 21 [running]: main.main.func2()         /Users/fei.xu/repo/haoshuo/ws-gate/app/test/main.go:77 +0x40 created by main.main         /Users/fei.xu/repo/haoshuo/ws-gate/app/test/main.go:75 +0x250   Process finished with the exit code 2 

  

这是,因为我们使用了`野生的go routine`,抛出了异常,但是没有被处理,从而导致进程退出。只需要把这段代码取消注释即可:
// a custom dangerous go routine, 10s later app will crash!!!! //go func() { //    time.Sleep(time.Second * 10) //    panic("dangerous") //}() // use above code instead! GoSafe(context.Background(), func(ctx context.Context) {     time.Sleep(time.Second * 10)     panic("dangerous") })

通过查看go panic(runtime/panic.go)部分源码:

func gopanic(e interface{}) {     gp := getg()      var p _panic     p.arg = e     p.link = gp._panic //p指向更早的panic     gp._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))      atomic.Xadd(&runningPanicDefers, 1)     //遍历defer链表     for {         d := gp._defer         if d == nil {             break         }          // 如果defer已经启动,跳过         if d.started {             gp._defer = d.link             freedefer(d)  //释放defer             continue         }          // 标识defer已经启动         d.started = true          // 记录是当前Panic运行这个defer。如果在defer运行期间,有新的Panic,将会标记这个Panic abort=true(强制终止)         d._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))          p.argp = unsafe.Pointer(getargp(0))         // 调用 defer         reflectcall(nil, unsafe.Pointer(d.fn), deferArgs(d), uint32(d.siz), uint32(d.siz))         p.argp = nil          // reflectcall did not panic. Remove d.         if gp._defer != d {             throw("bad defer entry in panic")         }         d._panic = nil         d.fn = nil         gp._defer = d.link //遍历到下一个defer         pc := d.pc         sp := unsafe.Pointer(d.sp) // must be pointer so it gets adjusted during stack copy         freedefer(d)         //已经有recover被调用         if p.recovered {             //调用recovery函数             mcall(recovery)             throw("recovery failed") // mcall should not return         }     }     //defer遍历完,终止程序     fatalpanic(gp._panic) // should not return     *(*int)(nil) = 0      // not reached }  //panic没有被recover,会运行fatalpanic func fatalpanic(msgs *_panic) {     systemstack(func() {         if startpanic_m() && msgs != nil {             //打印panic messages             printpanics(msgs)         }         //打印panic messages         docrash = dopanic_m(gp, pc, sp)     })      //终止整个程序,所以需要注意:如果goroutine的Panic没有 recover,会终止整个程序     systemstack(func() {         exit(2)     })      *(*int)(nil) = 0 // not reached } 

我们可以确定,当panic没有被处理时,runtime 会调用 exit(2) 退出整个应用程序! 

其实,这也是一个go routine使用的最佳实践,`尽量不要用野生go routine`,如果忘记写 recover() ,进程就退出了!
 
比如,go-zero就封装了自己的 [gosafe实现](https://github.com/zeromicro/go-zero/blob/master/core/threading/routines.go):
package threading   import (     "bytes"     "runtime"     "strconv"       "github.com/zeromicro/go-zero/core/rescue" )   // GoSafe runs the given fn using another goroutine, recovers if fn panics. func GoSafe(fn func()) {     go RunSafe(fn) }   // RoutineId is only for debug, never use it in production. func RoutineId() uint64 {     b := make([]byte, 64)     b = b[:runtime.Stack(b, false)]     b = bytes.TrimPrefix(b, []byte("goroutine "))     b = b[:bytes.IndexByte(b, ' ')]     // if error, just return 0     n, _ := strconv.ParseUint(string(b), 10, 64)       return n }   // RunSafe runs the given fn, recovers if fn panics. func RunSafe(fn func()) {     defer rescue.Recover()       fn() }  

 

总结

至此,我们介绍了什么是优雅退出,以及在Linux下几种常见的退出场景,并给出了Go的入门代码例子和最佳实践。

在文章的最后,特别是对Linux C++ 转go的同学进行了一个提醒:go panic的时候,是不会收到退出信号的,因为它是程序自己主动退出(go runtime),而不是因为非法访问内存被操作系统杀掉。

针对上面这个问题,给出的建议是,谨慎使用原生go关键字,最佳实践是封装一个GoSafe函数,在里面进行 recover() 和打印堆栈,这样,就不会出现因为忘记 recover 而导致进程崩溃了! 

 

---- The End ----

如有任何想法或者建议,欢迎评论区留言😊。

 

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