Java实现Linux下服务器程序的双守护进程

一、简介
　　现在的服务器端程序很多都是基于Java开发，针对于Java开发的Socket程序，这样的服务器端上线后出现问题需要手动重启，万一大半夜的挂了，还是特别麻烦的。
　　大多数的解决方法是使用其他进程来守护服务器程序，如果服务器程序挂了，通过守护进程来启动服务器程序。
　　万一守护进程挂了呢？使用双守护来提高稳定性，守护A负责监控服务器程序与守护B，守护B负责监控守护A，任何一方出现问题，都能快速的启动程序，提高服务器程序的稳定性。

　　Java的运行环境不同于C等语言开发的程序，Java程序跑在JVM上面。不同于C语言可以直接创建进程，Java创建一个进程等同于使用java -jar xxx.jar启动一个程序。
　　Java启动程序并没有C#类似的单实例限制，你可以启动多个，但是你不能启动多个，不能让多个守护A去守护服务器程序，万一启动了多个服务器程序怎么办？

二、技术讲解
这里的技术讲解比较粗略，具体请百度一下，这里只讲解作用。
1、jps命令。
　　JDK自带的命令工具，使用jps -l可以列出正在运行的Java程序，显示Java程序的pid与Name。只对Java程序有效，其实查看的是运行的JVM
2、java.nio.channels.FileLock类的使用
　　这个是Java new IO中的类，使用他可以维持在读取文件的给文件加上锁，判断文件时候有锁可以判断该文件是否被其他的程序使用
3、ProcessBuilder与Process
　　这两个原理差不多，都是调用系统的命令运行，然后返回信息。但是硬编码会导致你的Java程序失去可移植性，可以将命令独立到配置文件中。

三、设计原理
Server：服务器程序
A：守护进程A
B：守护进程B
A.lock:守护进程A的文件锁
B.lock:守护进程B的文件锁
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Step 1：首先不考虑Server，只考虑A与B之间的守护
1.A判断B是否存活，没有就启动B
2.B判断A是否存活，没有就启动A
3.在运行过程中A与B互相去拿对方的文件锁，如果拿到了，证明对面挂了，则启动对方。
4.A启动的时候，获取A.lock文件的锁，如果拿到了证明没有A启动，则A运行;如果没有拿到锁，证明A已经启动了，或者是B判断的时候拿到了锁，如果是A已经启动了，不需要再次启动A，如果是B判断的时候拿到了锁，没关紧　　要，反正B会再次启动A。
5.B启动的时候原理与A一致。
6.运行中如果A挂了，B判断到A已经挂了，则启动A。B同理。

Step 2：加入Server
1.A用于守护B和Server，B用于守护A。
2.原理与Step 1 一致，只是A多个一个守护Serer的任务。
3.当A运行的时候，使用进程pid检测到Server已经挂了，就启动Server
4.如果Server与A都挂了，B会启动A，然后A启动Server
5.如果Server与B挂了，A启动Server与B
6.如果A与B都挂了，守护结束

Step 3：使用Shutdown结束守护，不然结束Server后会自动启动

四、实现
1、GuardA的实现

public class GuardA {
    // GuardA用于维持自己的锁
    private File fileGuardA;
    private FileOutputStream fileOutputStreamGuardA;
    private FileChannel fileChannelGuardA;
    private FileLock fileLockGuardA;
    // GuardB用于检测B的锁
    private File fileGuardB;
    private FileOutputStream fileOutputStreamGuardB;
    private FileChannel fileChannelGuardB;
    private FileLock fileLockGuardB;

    public GuardA() throws Exception {
        fileGuardA = new File(Configure.GUARD_A_LOCK);
        if (!fileGuardA.exists()) {
            fileGuardA.createNewFile();
        }
        //获取文件锁，拿不到证明GuardA已启动则退出
        fileOutputStreamGuardA = new FileOutputStream(fileGuardA);
        fileChannelGuardA = fileOutputStreamGuardA.getChannel();
        fileLockGuardA = fileChannelGuardA.tryLock();
        if (fileLockGuardA == null) {
            System.exit(0);
        }
        
        fileGuardB = new File(Configure.GUARD_B_LOCK);
        if (!fileGuardB.exists()) {
            fileGuardB.createNewFile();
        }
        fileOutputStreamGuardB = new FileOutputStream(fileGuardB);
        fileChannelGuardB = fileOutputStreamGuardB.getChannel();
    }

    /**
     * 检测B是否存在
     * 
     * @return true B已经存在
     */
    public boolean checkGuardB() {
        try {
            fileLockGuardB = fileChannelGuardB.tryLock();
            if (fileLockGuardB == null) {
                return true;
            } else {
                fileLockGuardB.release();
                return false;
            }
        } catch (IOException e) {
            System.exit(0);
            // never touch
            return true;
        }
    }
}

2、GuardServer的实现

public class GuardServer {
    private String servername;

    public GuardServer(String servername) {
        this.servername = servername;
    }

    public void startServer(String cmd) throws Exception {
        System.out.println("Start Server : " + cmd);
        //将命令分开
//        String[] cmds = cmd.split(" ");
//        ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder(cmds);
    
        //
        ProcessBuilder builder=new ProcessBuilder(new String[]{"/bin/sh","-c",cmd});
        //将服务器程序的输出定位到/dev/tty
        builder.redirectOutput(new File("/dev/tty"));
        builder.redirectError(new File("/dev/tty"));
        builder.start(); // throws IOException
        Thread.sleep(10000);
    }

    /**
     * 检测服务是否存在
     * 
     * @return 返回配置的java程序的pid
     * @return pid >0 返回的是 pid <=0 代表指定java程序未运行
     * **/
    public int checkServer() throws Exception {
        int pid = -1;
        Process process = null;
        BufferedReader reader = null;
        process = Runtime.getRuntime().exec("jps -l");
        reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            String[] strings = line.split("\\s{1,}");
            if (strings.length < 2)
                continue;
            if (strings[1].contains(servername)) {
                pid = Integer.parseInt(strings[0]);
                break;
            }
        }
        reader.close();
        process.destroy();
        return pid;
    }
}

3、GuardAMain实现

public class GuardAMain {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        GuardA guardA = new GuardA();
        Configure configure = new Configure();
        GuardServer server = new GuardServer(configure.getServername());
        while (true) {
            // 如果GuardB未运行 运行GuardB
            if (!guardA.checkGuardB()) {
                System.out.println("Start GuardB.....");
                Runtime.getRuntime().exec(configure.getStartguardb());
            }
            // 检测服务器存活
            if (server.checkServer() <= 0) {
                boolean isServerDown = true;
                // trip check
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    // 如果服务是存活着
                    if (server.checkServer() > 0) {
                        isServerDown = false;
                        break;
                    }
                }
                if (isServerDown)
                    server.startServer(configure.getStartserver());
            }
            Thread.sleep(configure.getInterval());
        }
    }
}

4、Shutdown实现

 

public class ShutDown {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Configure configure = new Configure();
        System.out.println("Shutdown Guards..");
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Process p = Runtime.getRuntime().exec("jps -l");
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(p.getInputStream()));
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                if (line.toLowerCase().contains("Guard".toLowerCase())) {
                    String[] strings = line.split("\\s{1,}");
                    int pid = Integer.parseInt(strings[0]);
                    Runtime.getRuntime().exec(configure.getKillcmd() + " " + pid);
                }
            }
            p.waitFor();
            reader.close();
            p.destroy();
            Thread.sleep(2000);
        }
        System.out.println("Guards is shutdown");
    }
}

5、GuardB与GuardA类似