浅析如何利用Go的plugin机制实现热更新

什么是热更新？

先简单说下什么是热更新。

热更新，或称热重载或动态更新，是一种软件更新技术，允许程序在运行时，不停机更新代码或资源。这种技术特别适用于需要高可用性的场景，如线上服务和游戏等，从而减少或消除因更新而造成的服务中断时间。

热更新有不同场景，常见的如：

代码热替换

动态替换或更新应用程序中的一部分代码。这通常需要特定的编程语言支持或运行时支持，如 Java 的类加载机制或 Go 的插件系统（其实无法实现）。

资源热更新

在不更改任何执行代码的情况下，更新应用程序使用的资源文件，如配置文件、图像或其他媒体资源。

状态热迁移

在更新过程中，将应用程序的状态从旧版本迁移到新版本，确保数据的连续性和一致性，如要考虑登录态、连接状态、执行中的事务等等。

简单归纳，这三种场景分别主要作用于代码层、资源层和逻辑层。而不同的场景有不同的方案，而后两者具有语言无关性。

实现方案

本文将主要关心的是第一种场景，即与编程语言相关的方案。具体描述为，如何在 Go 中动态替换或者说更新应用中的一部分代码。

Go 语言（通常被称为 Golang）在设计上是一种静态、编译型的语言。这意味着 Go 程序在运行前要被编译成机器代码。相比动态语言，静态编译型语言在实现热更新方面面临更多挑战。不过还是想尝试下 Go 能否可以实现热更新。

我们上面提到 Go 中实现这个代码层面的热更新能力，要借助于一个叫 plugin 系统的技术，我在网上搜索了半天，也是这个方案。不过我提前打个预防针，我的测试告诉我，Go 的插件机制其实不支持这个能力。

• • go 的 plugin 机制是从 go1.8 引入，是一个实验特性。
• • 支持的是系统是类 Unix 系统（Linux 和 MacOS），不支持 win。
• • 只能加载不能卸载，且加载内容无法修改。

主要是最后一点，不支持 plugin 库的重载和卸载，我们就无法用它实现热更新了。Go 本身是基于静态库编译，这是它的优势，易于分享部署和发布。而这个 plugin 动态库机制，就只有动态库节省内存这个不是优势的优势。

不仅感慨，怪不得看到不少评论说 Go 的插件机器很鸡肋。

如果你关心验证过程，可继续源码实现部分。

开始验证

Go 1.8 引入的这个的插件系统（plugin 包），允许 Go 程序动态地加载其他编译好的 Go 代码作为插件。这个机制可以用来实现某种形式的热更新：

如何实现呢？

假设，我们要实现一个名为 greetings.so 的插件，源码文件是 greetings.go，部分源码如下所示：

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

为了将其编译为一个插件，我们要使用 -buildmode=plugin 选项编译。

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

在程序中加载这个插件，核心代码如下所示：

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

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

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

  // 使用字符串参数调用Greet函数
  greetFunc("World")
}

运行程序，输出如下：

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

是我们预期的结果。

尝试热更新

既然，我们能在主程序动态加载 .so 文件，那是不是就能通过检查 .so 文件的状态，确定是否要重新加载这个代码片段呢？

基本思路：加载 .so 文件时，记录其更新时间，在每次调用它实现的函数时，检查当前 .so 文件的更新时间，如果大于最新加载时间，重新加载执行即可。

我们可以定义个结构体，管理在 greetings.so 中的所有函数。

// Greetings 管理greetings插件的加载和调用
type Greetings struct {
  Path        string        // 插件文件路径
  lastModTime time.Time     // 插件最后更新时间

  greetFunc   func(string)  // Greet 函数引用
}

// NewGreetings 创建并返回一个新的 Greetings 实例
func NewGreetings(pluginPath string) *Greetings {
  return &Greetings{Path: pluginPath}
}

实现一个内部方法，在调用 .so 文件中的函数时，检查插件库的更新状态，如果发现当前的库更新时间大于之前加载时的更新时间，重新加载。

// tryLoadPlugin 尝试加载或重新加载插件
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，则重新加载插件
  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")
    }
  }
}

现在，将 Greet 添加为 Greetings 结构体的方法即可，实现起来非常简单，如下所示：

// Greet 调用插件中的 Greet 函数
func (g *Greetings) Greet(name string) {
    g.tryLoadPlugin() // 首次运行或插件更新后，尝试加载插件

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

我尝试修改了函数中的打印内容：

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

我测试后发现，输出显示的确监听到了 .so 的更新，但在重新载入后，打印的依旧是之前版本的信息。

如果你执着于 plugin 实现热更新，或许还有一个方法可尝试。既然不能卸载，那可以直接加载不同名的 .so 库，替换掉原来的插件。考虑它只能存在于实验中，我就不继续尝试了。

其他策略

不能通过 plugin 实现热更新的话，我们也有其他方式可用的，如采用服务重启或者利用微服务架构来减少更新对用户的影响。

快速重启

通过优化应用的启动时间和状态恢复逻辑，实现快速重启，从而减少服务不可用的时间。

微服务架构

将应用分解为多个小型服务，每个服务独立部署和更新。这样，更新某一部分的服务时，只会影响到该服务，而不会影响到整个应用。这也算是另一种程序上代码热更新了。

还可以与其他策略配合，如下是一些主流的思路。

代理和版本控制

使用代理服务器来控制流量，根据请求的版本号动态地路由到不同版本的服务实例。这样可以同时运行多个版本的服务，并逐渐将用户流量迁移到新版本，实现无缝更新。

容器编排

利用 Docker、Kubernetes 等容器和编排工具可以更容易地实现服务的滚动更新，尽管这不是热更新的传统意义，但它提供了类似的用户体验，减少了更新过程中的停机时间。

总结

综上所述，Go 在设计上不是为热更新而设计的，它的 plugin 系统确实很鸡肋。

如果要实现热更新，通过一些通用策略和工具，还是可以实现类似热更新的效果，尤其是在微服务架构中。可根据具体的应用场景和需求，选择最合适的更新策略。

到此这篇关于浅析如何利用Go的plugin机制实现热更新的文章就介绍到这了,更多相关Go plugin热更新内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！