Go ランタイムアーキテクチャ

シングルバイナリ、goroutine、net/http

アーキテクチャ概要

Goの特徴: 外部のアプリケーションサーバーが不要。シングルバイナリがHTTPサーバーを内蔵し、直接リクエストを処理する。

クライアント

→ HTTP/HTTPS →

LB / Nginx

(オプション)

→

Go Binary

net/http + goroutines

← HTTPサーバー内蔵、外部依存なし

他言語との比較

PHP / Python / Java

Client →Nginx→FPM/Gunicorn/Tomcat→App

複数のコンポーネントが必要

Go

Client →Go Binary (HTTPサーバー内蔵)

シングルバイナリで完結

goroutine (軽量スレッド)

従来のスレッド

OS Thread

~1MB スタック

OS Thread

~1MB スタック

OS Thread

~1MB スタック

数千スレッドが限界

goroutine

~2KB スタック (動的)

数百万goroutine可能

M:N スケジューリング: M個のgoroutineをN個のOSスレッドで実行。 Goランタイムが自動的にスケジューリング。

net/http サーバー

1 package main
2 
3 import (
4     "net/http"
5     "time"
6 )
7 
8 func main() {
9     // ハンドラ設定
10     mux := http.NewServeMux()
11     mux.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
12         w.Write([]byte("Hello, World!"))
13     })
14 
15     // サーバー設定
16     server := &http.Server{
17         Addr:           ":8080",
18         Handler:        mux,
19         ReadTimeout:    10 * time.Second,  // リクエスト読み取りタイムアウト
20         WriteTimeout:   10 * time.Second,  // レスポンス書き込みタイムアウト
21         IdleTimeout:    120 * time.Second, // Keep-Alive接続のアイドルタイムアウト
22         MaxHeaderBytes: 1 << 20,           // 最大ヘッダーサイズ (1MB)
23     }
24 
25     // サーバー起動 (リクエストごとにgoroutineが自動生成)
26     server.ListenAndServe()
27 }

自動並行処理: net/httpは各リクエストを自動的に別のgoroutineで処理。明示的なスレッドプール設定は不要。

データフローと制限ポイント

Nginx / LB (オプション)

client_max_body_size, proxy_read_timeout
本番環境では推奨

Go net/http

ReadTimeout, WriteTimeout, MaxHeaderBytes
http.MaxBytesReader (ボディサイズ制限)

Go Runtime

GOMAXPROCS (使用CPUコア数)
GOMEMLIMIT (Go 1.19+ メモリ制限)

Application (Gin, Echo等)

フレームワーク固有の制限設定

設定詳細

リクエストサイズ制限

1 // ボディサイズを制限 (例: 10MB)
2 func uploadHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
3     // MaxBytesReaderでサイズ制限
4     r.Body = http.MaxBytesReader(w, r.Body, 10<<20) // 10MB
5 
6     // パースエラーでサイズ超過を検知
7     if err := r.ParseMultipartForm(10 << 20); err != nil {
8         http.Error(w, "File too large", http.StatusRequestEntityTooLarge)
9         return
10     }
11 
12     file, _, err := r.FormFile("file")
13     if err != nil {
14         http.Error(w, err.Error(), http.StatusBadRequest)
15         return
16     }
17     defer file.Close()
18 
19     // ファイル処理...
20 }

Go Runtime 環境変数

1 # 使用するCPUコア数 (デフォルト: 全コア)
2 export GOMAXPROCS=4
3 
4 # メモリ制限 (Go 1.19+)
5 export GOMEMLIMIT=1GiB
6 
7 # GCターゲット比率 (デフォルト: 100)
8 # 低いほど頻繁にGC、メモリ使用量削減
9 export GOGC=50
10 
11 # デバッグ用
12 export GODEBUG=gctrace=1  # GCログ出力

Nginx (リバースプロキシ)

1 upstream go_app {
2     server 127.0.0.1:8080;
3     keepalive 32;    # コネクションプール
4 }
5 
6 server {
7     listen 80;
8     server_name example.com;
9 
10     client_max_body_size 100M;
11 
12     location / {
13         proxy_pass http://go_app;
14         proxy_http_version 1.1;
15         proxy_set_header Connection "";  # Keep-Alive有効化
16         proxy_set_header Host $host;
17         proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
18 
19         proxy_connect_timeout 10s;
20         proxy_read_timeout 60s;
21         proxy_send_timeout 60s;
22     }
23 
24     # 静的ファイルはNginxから直接
25     location /static/ {
26         alias /var/www/static/;
27         expires 30d;
28     }
29 }

本番ではNginxを推奨: SSL終端、静的ファイル配信、レート制限、キャッシュ

Graceful Shutdown

1 package main
2 
3 import (
4     "context"
5     "log"
6     "net/http"
7     "os"
8     "os/signal"
9     "syscall"
10     "time"
11 )
12 
13 func main() {
14     server := &http.Server{Addr: ":8080"}
15 
16     // シグナル待受
17     go func() {
18         sigChan := make(chan os.Signal, 1)
19         signal.Notify(sigChan, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
20         <-sigChan
21 
22         log.Println("Shutting down gracefully...")
23         ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 30*time.Second)
24         defer cancel()
25 
26         if err := server.Shutdown(ctx); err != nil {
27             log.Printf("Shutdown error: %v", err)
28         }
29     }()
30 
31     log.Println("Server starting on :8080")
32     if err := server.ListenAndServe(); err != http.ErrServerClosed {
33         log.Fatal(err)
34     }
35     log.Println("Server stopped")
36 }

よくあるエラーと対処

too many open files

原因: ファイルディスクリプタ枯渇

対処:

ulimit -n を増加 (例: 65535)
コネクションのClose漏れを確認
http.Client にタイムアウト設定

context deadline exceeded

原因: Context タイムアウト

対処:

タイムアウト値を見直し
下流サービスの応答時間確認
キャンセル伝播の確認

runtime: out of memory

原因: メモリ枯渇

対処:

GOMEMLIMIT を設定 (Go 1.19+)
pprof でメモリプロファイリング
goroutineリークの確認

監視項目

Go Runtime

• goroutine数
• ヒープ使用量
• GC回数・時間
• スレッド数 (OS)

アプリケーション

• リクエスト/秒
• レイテンシ (p50, p99)
• エラー率
• アクティブ接続数

Prometheus メトリクス例

1 import (
2     "github.com/prometheus/client_golang/prometheus/promhttp"
3 )
4 
5 func main() {
6     // /metrics エンドポイント追加
7     http.Handle("/metrics", promhttp.Handler())
8     http.ListenAndServe(":8080", nil)
9 }
10 
11 // expvar (標準ライブラリ) も利用可能
12 // import _ "expvar"  // /debug/vars

1	package main
2
3	import (
4	"net/http"
5	"time"
6	)
7
8	func main() {
9	// ハンドラ設定
10	mux := http.NewServeMux()
11	mux.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
12	w.Write([]byte("Hello, World!"))
13	})
14
15	// サーバー設定
16	server := &http.Server{
17	Addr: ":8080",
18	Handler: mux,
19	ReadTimeout: 10 * time.Second, // リクエスト読み取りタイムアウト
20	WriteTimeout: 10 * time.Second, // レスポンス書き込みタイムアウト
21	IdleTimeout: 120 * time.Second, // Keep-Alive接続のアイドルタイムアウト
22	MaxHeaderBytes: 1 << 20, // 最大ヘッダーサイズ (1MB)
23	}
24
25	// サーバー起動 (リクエストごとにgoroutineが自動生成)
26	server.ListenAndServe()
27	}

1	// ボディサイズを制限 (例: 10MB)
2	func uploadHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
3	// MaxBytesReaderでサイズ制限
4	r.Body = http.MaxBytesReader(w, r.Body, 10<<20) // 10MB
5
6	// パースエラーでサイズ超過を検知
7	if err := r.ParseMultipartForm(10 << 20); err != nil {
8	http.Error(w, "File too large", http.StatusRequestEntityTooLarge)
9	return
10	}
11
12	file, _, err := r.FormFile("file")
13	if err != nil {
14	http.Error(w, err.Error(), http.StatusBadRequest)
15	return
16	}
17	defer file.Close()
18
19	// ファイル処理...
20	}

1	# 使用するCPUコア数 (デフォルト: 全コア)
2	export GOMAXPROCS=4
3
4	# メモリ制限 (Go 1.19+)
5	export GOMEMLIMIT=1GiB
6
7	# GCターゲット比率 (デフォルト: 100)
8	# 低いほど頻繁にGC、メモリ使用量削減
9	export GOGC=50
10
11	# デバッグ用
12	export GODEBUG=gctrace=1 # GCログ出力

1	upstream go_app {
2	server 127.0.0.1:8080;
3	keepalive 32; # コネクションプール
4	}
5
6	server {
7	listen 80;
8	server_name example.com;
9
10	client_max_body_size 100M;
11
12	location / {
13	proxy_pass http://go_app;
14	proxy_http_version 1.1;
15	proxy_set_header Connection ""; # Keep-Alive有効化
16	proxy_set_header Host $host;
17	proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
18
19	proxy_connect_timeout 10s;
20	proxy_read_timeout 60s;
21	proxy_send_timeout 60s;
22	}
23
24	# 静的ファイルはNginxから直接
25	location /static/ {
26	alias /var/www/static/;
27	expires 30d;
28	}
29	}

1	package main
2
3	import (
4	"context"
5	"log"
6	"net/http"
7	"os"
8	"os/signal"
9	"syscall"
10	"time"
11	)
12
13	func main() {
14	server := &http.Server{Addr: ":8080"}
15
16	// シグナル待受
17	go func() {
18	sigChan := make(chan os.Signal, 1)
19	signal.Notify(sigChan, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
20	<-sigChan
21
22	log.Println("Shutting down gracefully...")
23	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 30*time.Second)
24	defer cancel()
25
26	if err := server.Shutdown(ctx); err != nil {
27	log.Printf("Shutdown error: %v", err)
28	}
29	}()
30
31	log.Println("Server starting on :8080")
32	if err := server.ListenAndServe(); err != http.ErrServerClosed {
33	log.Fatal(err)
34	}
35	log.Println("Server stopped")
36	}

1	import (
2	"github.com/prometheus/client_golang/prometheus/promhttp"
3	)
4
5	func main() {
6	// /metrics エンドポイント追加
7	http.Handle("/metrics", promhttp.Handler())
8	http.ListenAndServe(":8080", nil)
9	}
10
11	// expvar (標準ライブラリ) も利用可能
12	// import _ "expvar" // /debug/vars