什么是熱更新？

先簡單說下什么是熱更新。

熱更新，或稱熱重載或動(dòng)態(tài)更新，是一種軟件更新技術(shù)，允許程序在運(yùn)行時(shí)，不停機(jī)更新代碼或資源。這種技術(shù)特別適用于需要高可用性的場(chǎng)景，如線上服務(wù)和游戲等，從而減少或消除因更新而造成的服務(wù)中斷時(shí)間。

熱更新有不同場(chǎng)景，常見的如：

代碼熱替換

動(dòng)態(tài)替換或更新應(yīng)用程序中的一部分代碼。這通常需要特定的編程語言支持或運(yùn)行時(shí)支持，如 Java 的類加載機(jī)制或 Go 的插件系統(tǒng)（其實(shí)無法實(shí)現(xiàn)）。

資源熱更新

在不更改任何執(zhí)行代碼的情況下，更新應(yīng)用程序使用的資源文件，如配置文件、圖像或其他媒體資源。

狀態(tài)熱遷移

在更新過程中，將應(yīng)用程序的狀態(tài)從舊版本遷移到新版本，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和一致性，如要考慮登錄態(tài)、連接狀態(tài)、執(zhí)行中的事務(wù)等等。

簡單歸納，這三種場(chǎng)景分別主要作用于代碼層、資源層和邏輯層。而不同的場(chǎng)景有不同的方案，而后兩者具有語言無關(guān)性。

實(shí)現(xiàn)方案

本文將主要關(guān)心的是第一種場(chǎng)景，即與編程語言相關(guān)的方案。具體描述為，如何在 Go 中動(dòng)態(tài)替換或者說更新應(yīng)用中的一部分代碼。

Go 語言（通常被稱為 Golang）在設(shè)計(jì)上是一種靜態(tài)、編譯型的語言。這意味著 Go 程序在運(yùn)行前要被編譯成機(jī)器代碼。相比動(dòng)態(tài)語言，靜態(tài)編譯型語言在實(shí)現(xiàn)熱更新方面面臨更多挑戰(zhàn)。不過還是想嘗試下 Go 能否可以實(shí)現(xiàn)熱更新。

我們上面提到 Go 中實(shí)現(xiàn)這個(gè)代碼層面的熱更新能力，要借助于一個(gè)叫 plugin 系統(tǒng)的技術(shù)，我在網(wǎng)上搜索了半天，也是這個(gè)方案。不過我提前打個(gè)預(yù)防針，我的測(cè)試告訴我，Go 的插件機(jī)制其實(shí)不支持這個(gè)能力。

• • go 的 plugin 機(jī)制是從 go1.8 引入，是一個(gè)實(shí)驗(yàn)特性。
• • 支持的是系統(tǒng)是類 Unix 系統(tǒng)（Linux 和 MacOS），不支持 win。
• • 只能加載不能卸載，且加載內(nèi)容無法修改。

主要是最后一點(diǎn)，不支持 plugin 庫的重載和卸載，我們就無法用它實(shí)現(xiàn)熱更新了。Go 本身是基于靜態(tài)庫編譯，這是它的優(yōu)勢(shì)，易于分享部署和發(fā)布。而這個(gè) plugin 動(dòng)態(tài)庫機(jī)制，就只有動(dòng)態(tài)庫節(jié)省內(nèi)存這個(gè)不是優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì)。

不僅感慨，怪不得看到不少評(píng)論說 Go 的插件機(jī)器很雞肋。

如果你關(guān)心驗(yàn)證過程，可繼續(xù)源碼實(shí)現(xiàn)部分。

開始驗(yàn)證

Go 1.8 引入的這個(gè)的插件系統(tǒng)（plugin 包），允許 Go 程序動(dòng)態(tài)地加載其他編譯好的 Go 代碼作為插件。這個(gè)機(jī)制可以用來實(shí)現(xiàn)某種形式的熱更新：

如何實(shí)現(xiàn)呢？

假設(shè)，我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)名為 greetings.so 的插件，源碼文件是 greetings.go，部分源碼如下所示：

//export Greet
func Greet(name string) {
    fmt.Println("Hello,", name, "from the plugin!")
}

為了將其編譯為一個(gè)插件，我們要使用 -buildmode=plugin 選項(xiàng)編譯。

$ go build -o greetings.so -buildmode=plugin greetings.go

在程序中加載這個(gè)插件，核心代碼如下所示：

func main() {
  // 加載插件
  plug, err := plugin.Open("greetings.so")
  if err != nil {
      log.Fatal(err)
  }

  // 查找插件中的Greet符號(hào)
  symGreet, err := plug.Lookup("Greet")
  if err != nil {
      log.Fatal(err)
  }

  // 斷言Greet的類型
  var greetFunc func(string)
  greetFunc, ok := symGreet.(func(string))
  if !ok {
      log.Fatal("Plugin has no 'Greet(string)' function")
  }

  // 使用字符串參數(shù)調(diào)用Greet函數(shù)
  greetFunc("World")
}

運(yùn)行程序，輸出如下：

$ go run main.go
Hello, World from the plugin!

是我們預(yù)期的結(jié)果。

嘗試熱更新

既然，我們能在主程序動(dòng)態(tài)加載 .so 文件，那是不是就能通過檢查 .so 文件的狀態(tài)，確定是否要重新加載這個(gè)代碼片段呢？

基本思路：加載 .so 文件時(shí)，記錄其更新時(shí)間，在每次調(diào)用它實(shí)現(xiàn)的函數(shù)時(shí)，檢查當(dāng)前 .so 文件的更新時(shí)間，如果大于最新加載時(shí)間，重新加載執(zhí)行即可。

我們可以定義個(gè)結(jié)構(gòu)體，管理在 greetings.so 中的所有函數(shù)。

// Greetings 管理greetings插件的加載和調(diào)用
type Greetings struct {
  Path        string        // 插件文件路徑
  lastModTime time.Time     // 插件最后更新時(shí)間

  greetFunc   func(string)  // Greet 函數(shù)引用
}

// NewGreetings 創(chuàng)建并返回一個(gè)新的 Greetings 實(shí)例
func NewGreetings(pluginPath string) *Greetings {
  return &Greetings{Path: pluginPath}
}

實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)部方法，在調(diào)用 .so 文件中的函數(shù)時(shí)，檢查插件庫的更新狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的庫更新時(shí)間大于之前加載時(shí)的更新時(shí)間，重新加載。

// tryLoadPlugin 嘗試加載或重新加載插件
func (g *Greetings) tryLoadPlugin() {
  info, err := os.Stat(g.Path)
  if err != nil {
    log.Fatal("Failed to stat plugin file:", err)
  }

  modTime := info.ModTime()
  // 如果插件文件有更新，則重新加載插件
  if modTime.After(g.lastModTime) {
    log.Println("Detected plugin update, reloading...")
    g.lastModTime = modTime

    plug, err := plugin.Open(g.Path)
    if err != nil {
      log.Fatal("Failed to open plugin:", err)
    }

    symGreet, err := plug.Lookup("Greet")
    if err != nil {
      log.Fatal("Failed to find Greet symbol:", err)
    }

    var ok bool
    g.greetFunc, ok = symGreet.(func(string))
    if !ok {
      log.Fatal("Plugin has no 'Greet(string)' function")
    }
  }
}

現(xiàn)在，將 Greet 添加為 Greetings 結(jié)構(gòu)體的方法即可，實(shí)現(xiàn)起來非常簡單，如下所示：

// Greet 調(diào)用插件中的 Greet 函數(shù)
func (g *Greetings) Greet(name string) {
    g.tryLoadPlugin() // 首次運(yùn)行或插件更新后，嘗試加載插件

    if g.greetFunc != nil {
        g.greetFunc(name) // 調(diào)用插件中的 Greet 函數(shù)
    } else {
      log.Println("Greet function not available.")
    }
}

我嘗試修改了函數(shù)中的打印內(nèi)容：

//export Greet
func Greet(name string) {
    fmt.Println("Hello,", name, "from the plugin v1!")
}

我測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，輸出顯示的確監(jiān)聽到了 .so 的更新，但在重新載入后，打印的依舊是之前版本的信息。

如果你執(zhí)著于 plugin 實(shí)現(xiàn)熱更新，或許還有一個(gè)方法可嘗試。既然不能卸載，那可以直接加載不同名的 .so 庫，替換掉原來的插件。考慮它只能存在于實(shí)驗(yàn)中，我就不繼續(xù)嘗試了。

其他策略

不能通過 plugin 實(shí)現(xiàn)熱更新的話，我們也有其他方式可用的，如采用服務(wù)重啟或者利用微服務(wù)架構(gòu)來減少更新對(duì)用戶的影響。

快速重啟

通過優(yōu)化應(yīng)用的啟動(dòng)時(shí)間和狀態(tài)恢復(fù)邏輯，實(shí)現(xiàn)快速重啟，從而減少服務(wù)不可用的時(shí)間。

微服務(wù)架構(gòu)

將應(yīng)用分解為多個(gè)小型服務(wù)，每個(gè)服務(wù)獨(dú)立部署和更新。這樣，更新某一部分的服務(wù)時(shí)，只會(huì)影響到該服務(wù)，而不會(huì)影響到整個(gè)應(yīng)用。這也算是另一種程序上代碼熱更新了。

還可以與其他策略配合，如下是一些主流的思路。

代理和版本控制

使用代理服務(wù)器來控制流量，根據(jù)請(qǐng)求的版本號(hào)動(dòng)態(tài)地路由到不同版本的服務(wù)實(shí)例。這樣可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)版本的服務(wù)，并逐漸將用戶流量遷移到新版本，實(shí)現(xiàn)無縫更新。

容器編排

利用 Docker、Kubernetes 等容器和編排工具可以更容易地實(shí)現(xiàn)服務(wù)的滾動(dòng)更新，盡管這不是熱更新的傳統(tǒng)意義，但它提供了類似的用戶體驗(yàn)，減少了更新過程中的停機(jī)時(shí)間。

總結(jié)

綜上所述，Go 在設(shè)計(jì)上不是為熱更新而設(shè)計(jì)的，它的 plugin 系統(tǒng)確實(shí)很雞肋。

如果要實(shí)現(xiàn)熱更新，通過一些通用策略和工具，還是可以實(shí)現(xiàn)類似熱更新的效果，尤其是在微服務(wù)架構(gòu)中。可根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，選擇最合適的更新策略。

到此這篇關(guān)于淺析如何利用Go的plugin機(jī)制實(shí)現(xiàn)熱更新的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go plugin熱更新內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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