Java类中热替换的概念、设计与实现(4)

    在线升级系统的设计原则

    在上小节中，我们给出了一个Java类热替换的实例，掌握了这项技术，就具备了实现在线升级系统的基础。但是，对于一个真正的产品系统来说，升级本省就是一项非常复杂的工程，如果要在线升级，就会更加复杂。其中，实现类的热替换只是最后一步操作，在线升级的要求会对系统的整体设计带来深远的影响。下面我们来谈谈在线升级系统设计方面的一些原则：

    ◆在系统设计一开始，就要考虑系统的哪些部分是需要以后在线升级的，哪些部分是稳定的

    虽然我们可以把系统设计成任何一部分都是可以在线升级的，但是其成本是非常高昂的，也没有必要。因此，明确地界定出系统以后需要在线升级的部分是明智之举。这些部分常常是系统业务逻辑规则、算法等等。

    ◆设计出规范一致的系统状态转换方法

    替换一个类仅仅是在线升级系统所要做的工作中的一个步骤，为了使系统能够在升级后正常运行，就必须保持升级前后系统状态的一致性。因此，在设计时要考虑需要在线升级的部分所涉及的系统状态有哪些，把这些状态设计成便于获取、设置和转换的，并用一致的方式来进行。

    ◆明确出系统的升级控制协议

    这个原则是关于系统在线升级的时机和流程控制的，不考虑系统的当前运行状态就贸然进行升级是一项非常危险的活动。因此在系统设计中，就要考虑并预留出系统在线升级的控制点，并定义清晰、明确的升级协议来协调、控制多个升级实体的升级次序，以确保系统在升级的任何时刻都处在一个确定的状态下。

    ◆考虑到升级失败时的回退机制

    即使我们做了非常缜密细致的设计，还是难以从根本上保证系统升级一定是成功的，对于大型分布式系统来说尤其如此。因此在系统设计时，要考虑升级失败后的回退机制。

    在线升级系统实例

    首先，我们来简单介绍一下这个实例的结构组成和要完成的工作。在我们的例子中，主要有三个实体，一个是升级控制实体，两个是工作实体，都基于ActiveObject实现，通过命令消息进行通信（关于ActiveObject的详细信息，可以参见作者的另外一篇文章“构建Java并发模型框架”）。

    升级控制实体以RMI的方式对外提供了一个管理命令接口，用以接收外部的在线升级命令。工作实体有两个消息队列，一个用以接收分配给它的任务（我们用定时器定时给它发送任务命令消息），我们称其为任务队列；另一个用于和升级控制实体交互，协作完成升级过程，我们称其为控制队列。工作实体中的任务很简单，就是使用我们前面介绍的Foo类简单地打印出一个字符串，不过这次字符串作为状态保存在工作实体中，动态设置给Foo类的实例的。升级的协议流程如下：

    当升级控制实体接收到来自RMI的在线升级命令时，它会向两个工作实体的任务队列中发送一条准备升级消息，然后等待回应。当工作实体在任务队列中收到准备升级消息时，会立即给升级控制实体发送一条准备就绪消息，然后切换到控制队列等待进一步的升级指令。升级控制实体收齐这两个工作实体发来的准备就绪消息后，就给这两个工作实体的控制队列各发送一条开始升级消息，然后等待结果。工作实体收到开始升级消息后，进行实际的升级工作，也就是我们前面讲述的热替换类。然后，给升级控制实体发送升级完毕消息。升级控制实体收到来自两个工作实体的升级完毕消息后，会给这两个工作实体的控制队列各发送一条继续工作消息，工作实体收到继续工作消息后，切换到任务队列继续工作，升级过程结束。主要的代码片段如下（略去命令消息的定义和执行细节）：

    1. // 升级控制实体关键代码  
    2. class UpgradeController extends ActiveObject{   
    3.     int nready  = 0;   
    4.     int nfinished = 0;   
    5.     Worker[] workers;   
    6.     ......   
    7.     // 收到外部升级命令消息时，会触发该方法被调用  
    8.     public void askForUpgrade() {   
    9.         for(int i=0; i<workers.length; i++)   
    10.             workers[i].getTaskQueue().enqueue(new PrepareUpgradeCmd(workers[i]));  
    11.     }   
    12.  
    13.     // 收到工作实体回应的准备就绪命令消息时，会触发该方法被调用  
    14.     public void readyForUpgrade(String worker_name) {   
    15.         nready++;          
    16.         if(nready == workers.length){   
    17.             for(int i=0; i<workers.length; i++)   
    18.                 workers[i].getControlQueue().enqueue(new   
    19.                     StartUpgradeCmd(workers[i]));   
    20.         }        
    21.     }   
    22.  
    23.     // 收到工作实体回应的升级完毕命令消息时，会触发该方法被调用  
    24.     public void finishUpgrade(String worker_name) {   
    25.         nfinished++;   
    26.         if(nfinished == workers.length){   
    27.             for(int i=0; i<workers.length; i++)   
    28.                 workers[i].getControlQueue().enqueue(new   
    29.                     ContineWorkCmd(workers[i]));   
    30.  
    31.         }   
    32.     }   
    33.       
    34.     ......   
    35.  
    36. }   
    37.  
    38. // 工作实体关键代码  
    39. class Worker extends ActiveObject{   
    40.     UpgradeController ugc;   
    41.     HotswapCL hscl;   
    42.     IFoo foo;   
    43.     String state = "hello world!";   
    44.       
    45.     ......   
    46.      
    47.     // 收到升级控制实体的准备升级命令消息时，会触发该方法被调用  
    48.     public void prepareUpgrade() {   
    49.         switchToControlQueue();   
    50.         ugc.getMsgQueue().enqueue(new ReadyForUpdateCMD(ugc,this));   
    51.     }   
    52.  
    53.     // 收到升级控制实体的开始升级命令消息时，会触发该方法被调用  
    54.     public void startUpgrade(String worker_name) {   
    55.         doUpgrade();   
    56.         ugc.getMsgQueue().enqueue(new FinishUpgradeCMD(ugc,this));   
    57.     }   
    58.  
    59.     // 收到升级控制实体的继续工作命令消息时，会触发该方法被调用  
    60.     public void continueWork(String worker_name) {   
    61.         switchToTaskQueue();   
    62.     }   
    63.  
    64.     // 收到定时命令消息时，会触发该方法被调用  
    65.     public void doWork() {   
    66.         foo.sayHello();      
    67.     }   
    68.  
    69.     // 实际升级动作  
    70.     private void doUpgrade() {   
    71.         hscl = new HowswapCL("../swap", new String[]{"Foo"});   
    72.         Class cls = hscl.loadClass("Foo");   
    73.         foo = (IFoo)cls.newInstance();   
    74.         foo.SetState(state);   
    75.     }   
    76. }   
    77.  
    78. //IFoo 接口定义  
    79. interface IFoo {   
    80.     void SetState(String);   
    81.     void sayHello();   
    82. } 

    在Foo类第一个版本的实现中，只是把设置进来的字符串直接打印出来。在第二个版本中，会先把设置进来的字符串变为大写，然后打印出来。例子很简单，旨在表达规则或者算法方面的升级变化。另外，我们并没有提及诸如：消息超时、升级失败等方面的异常情况，这在实际产品开发中是必须要考虑的。

posted @ 2010-03-04 13:16  林强  阅读(165)  评论(0)  编辑  收藏  举报