详解Go语言如何热重载和优雅地关闭程序

我们有时会因不同的目的去关闭服务，一种关闭服务是终止操作系统，一种关闭服务是用来更新配置。

我们希望优雅地关闭服务和通过热重载重新加载配置，而这两种方式可以通过信号包来完成。

1、代码实现

package main
import (
	"log"
	"net/http"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
)
type Config struct {
	Message string
}
var conf = &Config{Message: "Before hot reload"}
func router() {
	log.Println("starting up....")
	http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		_, _ = w.Write([]byte(conf.Message))
	})
	go func() {
		log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
	}()
}
func main() {
	router()
	sigCh := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(sigCh, syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
	for {
		multiSignalHandler(<-sigCh)
	}
}
func multiSignalHandler(signal os.Signal) {
	switch signal {
	case syscall.SIGHUP:
		log.Println("Signal:", signal.String())
		log.Println("After hot reload")
		conf.Message = "Hot reload has been finished."
	case syscall.SIGINT:
		log.Println("Signal:", signal.String())
		log.Println("Interrupt by Ctrl+C")
		os.Exit(0)
	case syscall.SIGTERM:
		log.Println("Signal:", signal.String())
		log.Println("Process is killed.")
		os.Exit(0)
	default:
		log.Println("Unhandled/unknown signal")
	}
}

首先，定义了一个 Config 结构并声明了一个 conf 变量。

type Config struct {
	Message string
}
var conf = &Config{Message: "Before hot reload"}

这里的代码只是一个简单的配置样本，你可以根据自己的需要定义一个复杂的结构。

其次，定义一个路由器函数，用来绑定和监听 8080 端口。在热重载配置完成后，它也被用来显示结果。

func router() {
    log.Println("starting up....")
    http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        _, _ = w.Write([]byte(conf.Message))
    })
    go func() {
        log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
    }()
}

下一步是服务器关机和热重载配置，当一个服务器关闭时，它应该停止接收新的请求，同时完成正在进行的请求，

返回其响应，然后关闭，在这里使用信号包实现。

sigCh := make(chan os.Signal, 1)

之后，使用 signal.Notify() 一起发送更多的信号。

signal.Notify(sigCh, syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

当程序被中断时，signal.Notify 将向 sigCh 通道发送一个信号。

syscall.SIGHUP、syscall.SIGINT 和 syscall.SIGTERM 是什么意思?

• syscall.SIGINT 是用来在 Ctrl+C 时优雅地关闭的，它也相当于 os.Interrupt。
• syscall.SIGTERM 是常用的终止信号，也是 docker 容器的默认信号，Kubernetes 也使用它。
• syscall.SIGHUP 用于热重载配置。

如何优雅地关闭，multiSignalHandler(<-sigCh) 被用来接收 chan 值，然后它将决定运行代码的哪一部分。

func multiSignalHandler(signal os.Signal) {
    switch signal {
    case syscall.SIGHUP:
        log.Println("Signal:", signal.String())
        log.Println("After hot reload")
        conf.Message = "Hot reload has been finished."
    case syscall.SIGINT:
        log.Println("Signal:", signal.String())
        log.Println("Interrupt by Ctrl+C")
        os.Exit(0)
    case syscall.SIGTERM:
        log.Println("Signal:", signal.String())
        log.Println("Process is killed.")
        os.Exit(0)
    default:
        log.Println("Unhandled/unknown signal")
    }
}

2、测试优雅关闭

首先，运行服务器。

$ go run main.go
2023/06/25 09:57:05 starting up....

发送一个curl请求。

$ curl localhost:8080
Before hot reload

先用Ctrl+C测试一下中断。

$ go run main.go
2023/06/25 09:57:05 starting up....
2023/06/25 09:59:45 Signal: interrupt
2023/06/25 09:59:45 Interrupt by Ctrl+C

3、热重载

首先，运行服务器。

$ go run main.go
2023/06/24 22:03:17 starting up....

然后，发送curl请求。

$ curl localhost:8080
Before hot reload

查看进程：

$ lsof -i tcp:8080
COMMAND   PID USER   FD   TYPE   DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
main    85193 root    3u  IPv6 13642377      0t0  TCP *:webcache (LISTEN)

使用 kill 杀死进程：

$ kill -SIGHUP 85193

$ go run main.go
2023/06/24 22:03:17 starting up....
2023/06/24 22:06:05 Signal: hangup
2023/06/24 22:06:05 After hot reload

如果直接使用 kill 命令杀死程序：

$ go run main.go
2023/06/24 22:14:11 starting up....

$ lsof -i tcp:8080
COMMAND   PID USER   FD   TYPE   DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
main    89619 root    3u  IPv6 13669401      0t0  TCP *:webcache (LISTEN)

$ kill -9 89619

$ go run main.go
2023/06/24 22:14:11 starting up....
2023/06/24 22:14:50 Signal: terminated
2023/06/24 22:14:50 Process is killed.

4、Go信号库os/signal

在官方介绍中，这个库主要封装信号实现对输入信号的访问，信号主要用于类 Unix 系统。

信号是事件发生时对进程的通知机制，有时也称之为软件中断。信号与硬件中断的相似之处在于打断了程序执行的正常流程，大多数情况下，无法预测信号到达的精确时间。

因为一个具有合适权限的进程可以向另一个进程发送信号，这可以称为进程间的一种同步技术。当然，进程也可以向自身发送信号。然而，发往进程的诸多信号，通常都是源于内核。引发内核为进程产生信号的各类事件如下：

硬件发生异常，即硬件检测到一个错误条件并通知内核，随即再由内核发送相应信号给相关进程。比如执行一条异常的机器语言指令(除0，引用无法访问的内存区域)。

用户键入了能够产生信号的终端特殊字符。如中断字符 (通常是 Control-C)、暂停字符(通常是 Control-Z)。

发生了软件事件。如调整了终端窗口大小，定时器到期等。

4.1 举例说明

package main
import (
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
)
func main() {
	// os.Signal是一个系统信号接收channel
	c := make(chan os.Signal, 1)
	// syscall都是一些系统信号
	signal.Notify(c, syscall.SIGHUP, syscall.SIGQUIT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT)
	for {
		s := <-c
		fmt.Printf("get a signal %s", s.String())
		switch s {
		case syscall.SIGQUIT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT:
			fmt.Printf("exit")
			os.Exit(0)
		case syscall.SIGHUP:
			fmt.Printf("reload")
		default:
			fmt.Printf("nothing")
		}
	}
}

1、首先初始化一个 os.Signal 类型的 channel，我们必须使用缓冲通道，否则在信号发送时如果还没有准备好接收信号，就有丢失信号的风险。

2、signal.notify 用于监听信号，参数1表示接收信号的 channel，参数2及后面的表示要监听的信号：

• syscall.SIGHUP 表示终端控制进程结束
• syscall.SIGQUIT 表示用户发送QUIT字符 (Ctrl+/) 触发
• syscall.SIGTERM 表示结束进程
• syscall.SIGINT 表示用户发送INTR字符 (Ctrl+C) 触发

3、<-c 一直阻塞直到接收到信号退出。

对于上面的的程序是优雅的退出守护进程，接下来就是一些释放资源或dump进程当前状态或记录日志的动作，完成这些后，主进程退出。

4.2 GO的信号类型

4.2.1 POSIX.1-1990标准中定义的信号列表

4.2.2 在SUSv2和POSIX.1-2001标准中的信号列表

信号 SIGKILL 和 SIGSTOP 可能不会被程序捕获，因此不会受此软件包影响。

同步信号是由程序执行中的错误触发的信号：SIGBUS，SIGFPE 和 SIGSEGV。这些只在程序执行时才被认为是同步的，而不是在使用 os.Process.Kill 或 kill 程序或类似的机制发送时。一般来说，除了如下所述，Go 程序会将同步信号转换为运行时异常。其余信号是异步信号，它们不是由程序错误触发的，而是从内核或其他程序发送的。

在异步信号中，SIGHUP 信号在程序失去其控制终端时发送。当控制终端的用户按下中断字符(默认为^ C

(Control-C))时，发送 SIGINT 信号。当控制终端的用户按下退出字符时发送 SIGQUIT 信号，默认为^ \

(Control-Backslash)。一般情况下，您可以通过按^ C来使程序简单地退出，并且可以通过按^使堆栈转储退出。

4.3 Kill命令的原理

我们平时在 Linux 系统会 kill 命令来杀死进程，那其中的原理是什么呢。

4.3.1 kill pid

kill pid 的作用是向进程号为 pid 的进程发送 SIGTERM (这是 kill 默认发送的信号)，该信号是一个结束进程的信号且可以被应用程序捕获。若应用程序没有捕获并响应该信号的逻辑代码，则该信号的默认动作是 kill 掉进程。这是终止指定进程的推荐做法。

4.3.2 kill -9 pid

kill -9 pid 则是向进程号为 pid 的进程发送 SIGKILL (该信号的编号为9)，从本文上面的说明可知，SIGKILL 既不能被应用程序捕获，也不能被阻塞或忽略，其动作是立即结束指定进程。通俗地说，应用程序根本无法感知 SIGKILL信号，它在完全无准备的情况下，就被收到 SIGKILL 信号的操作系统给干掉了，显然，在这种暴力情况下，应用程序完全没有释放当前占用资源的机会。事实上，SIGKILL 信号是直接发给 init 进程的，它收到该信号后，负责终止 pid 指定的进程。在某些情况下(如进程已经 hang 死，无响应正常信号)，就可以使用 kill -9 来结束进程。

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