阐述代码级支持优雅中止的必要性

写在前面

按照一般的设计原则， 每个 HTTP 请求都是无状态的，因此大多情况下 Web 应用都很容易做水平扩展。“无状态”也意味着 HTTP 请求发起重试的成本是很低的，从而使得 Web 接口的开发很少关注优雅中止（一部分也因为 Web 框架做了这部分的考虑）。

不过，业务中 ① 总会存在对中止比较敏感的接口（比如支付相关），并且 ② 总会存在一些带状态的服务，此时优雅中止就显得比较重要了。

本文通过一个Go 定时任务示例来简单介绍 Go 技术栈中优雅中止的处理思路。

适用人群

入门——初级√——中级——高级；本文适应初级及以上。

代码级支持优雅中止是必要的

优雅中止的含义

所谓“优雅中止”，是指应用接收到特定的中止信号（比如 INT、TERM）后，不再接受外部的新请求，也不再创建内部的新任务，保持应用进程运行直到旧需求和旧任务执行完成后再终止退出。

Kubernetes 中 Pod 的终止机制

作为高可靠的服务平台，k8s 定义了终止 Pod （业务进程在 Pod 中运行）的基本步骤：当主动删除 pod 时，系统会在强制终止 Pod 之前将 TERM 信号发送到每个容器中的主进程，过一段时间后（默认为 30 秒），再把 KILL 信号发送到这些进程。除此之外， k8s 还通过钩子方法提供了对 容器生命周期 的管理能力，允许用户通过自定义的方式配置容器启动后或终止前执行的操作。

当打包进镜像的应用运行在 k8s 中的时候，如果应用实现了优雅中止的机制，就可以充分利用上面提到的 k8s 的能力，在升级应用（发新版本）和管理 Pod （宿主机维护时把 Pod 漂移到另一个宿主机，或者在闲时动态地收缩 Pod 数量从而把资源省出来另作他用）的过程中实现服务的零中断。

优雅中止的 Go 代码示例

下面的代码定义了两个定时任务：mySecondJobs 每秒钟会触发一次，每次持续约 1 秒钟；myMinuteJobs 每分钟会触发一次，每次持续约 2 秒钟。具体地可以阅读下面的代码（可以直接复制下面的代码到自己的环境中运行）：

package main

import (
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
	"time"
)

func main() {
	c := make(chan os.Signal)
	// Go 不允许监听 SIGKILL/SIGSTOP 信号
	// 参考 https://github.com/golang/go/issues/9463
	signal.Notify(c, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

	second := time.NewTicker(time.Second)
	minute := time.NewTicker(time.Minute)

A: // 由于 for-select 嵌套使用，设置跳出 for 循环的标记
	for {
		select {
		case s := <-c:
			// 收到 SIGTERM/SIGINT 信号，跳出 for 循环结束进程
			fmt.Printf("get signal %s, graceful ending...\n", s)
			break A
		case <-second.C:
			go mySecondJobs()
		case <-minute.C:
			go myMinuteJobs()
		}
	}
	fmt.Println("graceful ending")
	// 做一些操作让异步任务正常结束，这里偷懒地采取简单等待的方式 😆
	time.Sleep(time.Second * 10)
	fmt.Println("graceful ended.")
}

func mySecondJobs() {
	tS := time.Now().String()
	fmt.Printf("starting second job: %s \n", tS)
	time.Sleep(time.Second * 1) // 假设每个任务消耗 1 秒时间
	fmt.Printf("second job %s are done. \n", tS)
}
func myMinuteJobs() {
	tS := time.Now().String()
	fmt.Printf("starting minute job: %s \n", tS)
	time.Sleep(time.Second * 2) // 假设每个任务消耗 2 秒时间
	fmt.Printf("minute job %s are done. \n", tS)
}

源码解读-优雅中止的处理思路

  1. 通过 signal.Notify 捕获特定的信号；
  2. 通过 for + select 来实现循环任务，同时检测上步中欲捕获的信号；
  3. 如果定时器被触发，则执行对应的任务；
  4. 如果发现收到了指定的信号，则跳出 for 循环，并采取一定措施结束异步任务。

源码解读-值得关注的几个点

  1. 代码中采用了 go mySecondJobs() 和 go myMinuteJobs() 异步任务的方式；如果采用同步的方式将无法捕获信号，因为此时主线程在处理业务逻辑，没有空闲处理信号捕获逻辑。
  2. 源码中偷懒地采取简单等待的方式来保证异步任务正常结束，非普适方法，实际开发中需要根据情况做定制。
  3. time.Ticker 的使用是有注意事项的，当 select 语句中同一时刻有多个分支满足条件时会随机取一个执行，从而导致信息丢失（参考文献中最后一篇有讲到），不过本文的代码不会触发这个问题，大家可以思考一下原因。

小结

默认情况下，Go 应用在接收到 TERM 信号后直接退出主进程，如果此时有过程没处理完（比如 接收到外部请求后尚未返回响应，或者内部的异步任务尚未结束），则会导致过程的异常中断，影响服务质量。通过在代码中显式地捕获 TERM 信号及其他信号，感知操作系统对进程的处理，可以主动采取措施优雅地结束应用进程。

随着 k8s 的普及，考虑到其对进程生命周期的规范化管理，应用支持代码级的优雅中止（尤其是容器化的应用）有必要成为一种开发规范，值得引起每一位开发者的注意。

参考