Java实现Linux下服务器程序的双守护进程

作者：Vinkn 来自http://www.cnblogs.com/Vinkn/

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

五、下载与使用

下载地址：http://files.cnblogs.com/files/Vinkn/guard_demo.zip

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