SpringBoot应用零停机滚动更新

1 SpringBoot零停机滚动更新

1 SpringBoot零停机滚动更新

1.1 引言

在个人或者企业服务器上，总归有要更新代码的时候，普通的做法必须先终止原来进程，因为新进程和老进程端口是一个，新进程在启动时候，必定会出现端口占用的情况，但是，还有黑科技可以让两个SpringBoot进程真正的共用同一个端口，这是另一种解决办法

那么就会出现一个问题，如果此时有大量的用户在访问，但是代码又必须要更新，这时候如果采用上面的做法，那么必定会导致一段时间内的用户无法访问，这段时间还取决于项目启动速度，那么在单体应用下，如何解决这种事情？

一种简单办法是，新代码先用其他端口启动，启动完毕后，更改nginx的转发地址，nginx重启非常快，这样就避免了大量的用户访问失败，最后终止老进程就可以。但是还是比较麻烦，端口换来换去，即使写个脚本，也是比较麻烦，有没有一种可能，新进程直接启动，自动处理好这些事情？答案是有的。

1.2 单体应用设计思路

这里涉及到几处源码类的知识，如下。

SpringBoot内嵌Servlet容器的原理是什么
DispatcherServlet是如何传递给Servlet容器的

先看第一个问题，用Tomcat来说，这个首先得Tomcat本身支持，如果Tomcat不支持内嵌，SpringBoot估计也没办法，或者可能会另找出路。

Tomcat本身有一个Tomcat类，没错就叫Tomcat，全路径是org.apache.catalina.startup.Tomcat，我们想启动一个Tomcat，直接new Tomcat()，之后调用 start() 就可以了。
并且它提供了添加Servlet、配置连接器这些基本操作。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Tomcat tomcat =new Tomcat();
            tomcat.getConnector();
            tomcat.getHost();
            Context context = tomcat.addContext("/", null);
            tomcat.addServlet("/","index",new HttpServlet(){
                @Override
                protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
                    resp.getWriter().append("hello");
                }
            });
            context.addServletMappingDecoded("/","index");
            tomcat.init();
            tomcat.start();
        }catch (Exception e){}
    }
}

在SpringBoot源码中，根据引入的Servlet容器依赖，通过下面代码可以获取创建对应容器的工厂，拿Tomcat来说，创建Tomcat容器的工厂类是TomcatServletWebServerFactory。

private static ServletWebServerFactory getWebServerFactory(ConfigurableApplicationContext context) {
    String[] beanNames = context.getBeanFactory().getBeanNamesForType(ServletWebServerFactory.class);

    return context.getBeanFactory().getBean(beanNames[0], ServletWebServerFactory.class);
}

调用 ServletWebServerFactory.getWebServer 就可以获取一个Web服务，它有start、stop 方法启动、关闭Web服务。
而 getWebServer 方法的参数很关键，也是第二个问题，DispatcherServlet 是如何传递给Servlet容器的。

SpringBoot并不像上面Tomcat的例子一样简单的通过tomcat.addServlet把DispatcherServlet传递给Tomcat，而是通过Tomcat主动回调来完成的，具体的回调通过ServletContainerInitializer接口协议，它允许我们动态地配置Servlet、过滤器。
SpringBoot在创建Tomcat后，会向Tomcat添加一个此接口的实现，类名是TomcatStarter，但是TomcatStarter也只是一堆SpringBoot内部ServletContextInitializer的集合，简单的封装了一下，这些集合中有一个类会向Tomcat添加DispatcherServlet

在Tomcat内部启动后，会通过此接口回调到SpringBoot内部，SpringBoot在内部会调用所有ServletContextInitializer集合来初始化，
而getWebServer的参数正好就是一堆ServletContextInitializer集合。
那么这时候还有一个问题，怎么获取ServletContextInitializer集合？
非常简单，注意，ServletContextInitializerBeans是实现Collection的。

protected static Collection<ServletContextInitializer> getServletContextInitializerBeans(ConfigurableApplicationContext context) {
    return new ServletContextInitializerBeans(context.getBeanFactory());
}

到这里所有用到的都准备完毕了，思路也很简单。

判断端口是否占用
占用则先通过其他端口启动
等待启动完毕后终止老进程
重新创建容器实例并且关联DispatcherServlet

在第三步和第四步之间，速度很快的，这样就达到了无缝更新代码的目的。

1.3 单体应用实现代码

@SpringBootApplication()
@EnableScheduling
public class WebMainApplication {
    public static void main(String[] args) {
        String[] newArgs = args.clone();
        int defaultPort = 8088;
        boolean needChangePort = false;
        if (isPortInUse(defaultPort)) {
            newArgs = new String[args.length + 1];
            System.arraycopy(args, 0, newArgs, 0, args.length);
            newArgs[newArgs.length - 1] = "--server.port=9090";
            needChangePort = true;
        }
        ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(WebMainApplication.class, newArgs);
        if (needChangePort) {
            String command = String.format("lsof -i :%d | grep LISTEN | awk '{print $2}' | xargs kill -9", defaultPort);
            try {
                Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"sh", "-c", command}).waitFor();
                while (isPortInUse(defaultPort)) {
                }
                ServletWebServerFactory webServerFactory = getWebServerFactory(run);
                ((TomcatServletWebServerFactory) webServerFactory).setPort(defaultPort);
                WebServer webServer = webServerFactory.getWebServer(invokeSelfInitialize(((ServletWebServerApplicationContext) run)));
                webServer.start();

                ((ServletWebServerApplicationContext) run).getWebServer().stop();
            } catch (IOException | InterruptedException ignored) {
            }
        }

    }

    private static ServletContextInitializer invokeSelfInitialize(ServletWebServerApplicationContext context) {
        try {
            Method method = ServletWebServerApplicationContext.class.getDeclaredMethod("getSelfInitializer");
            method.setAccessible(true);
            return (ServletContextInitializer) method.invoke(context);
        } catch (Throwable e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

    }

    private static boolean isPortInUse(int port) {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            return false;
        } catch (IOException e) {
            return true;
        }
    }

    protected static Collection<ServletContextInitializer> getServletContextInitializerBeans(ConfigurableApplicationContext context) {
        return new ServletContextInitializerBeans(context.getBeanFactory());
    }


    private static ServletWebServerFactory getWebServerFactory(ConfigurableApplicationContext context) {
        String[] beanNames = context.getBeanFactory().getBeanNamesForType(ServletWebServerFactory.class);

        return context.getBeanFactory().getBean(beanNames[0], ServletWebServerFactory.class);
    }

}

测试
我们先写一个小demo。

@RestController()
@RequestMapping("port/test")
public class TestPortController {
    @GetMapping("test")
    public String test() {
        return "1";
    }
}