Erlang热部署 – 模块更新

Erlang的热部署做的很完善，参见Release Handling，这篇文章只关心最基本的模块更新。模块是Erlang程序组织的最基本单元。如下代码就是一个最简单的hello模块（为了说明问题，我们添加了一个init函数）：

 

-module(hello).
-export([init/0, hello/1]).

init() ->
    Db = dict:new(),
    dict:store(name, "jzh", Db).

hello(Db) ->
    Value = dict:fetch(name, Db),
io:format("hello: ~p!~n", [Value]).

 

 运行一下：

 

1> c(hello).
{ok,hello}
2> Db = hello:init().
{dict,1,16,16,8,80,48,
      {[],[],[],[],[],[],[],[],[],[],[],[],[],[],[],[]}
      {{[],[],[],[],[],
        [[name,106,122,104]],
        [],[],[],[],[],[],[],[],[],[]}}}
3> hello:hello(Db).
hello: "jzh"!
ok

 （c命令的作用是编译和加载指定模块）

 

hello:hello打印出hello的字样，但是，假如我们现在希望输出hi，而不是hello，要怎么做呢？Java里面一般需要重新编译和运行程序，但是先前的运行状态也会丢失（dict中存储的name），需要重新运行init方法。

我们将hello改成hi，并在同一个控制台直接调用hello:hello（未调用hello:init），看看结果是怎么样的：

 

4> c(hello).
{ok,hello}
5> hello:hello(Db).
hi: "jzh"!
ok

 可以看到，代码更新后打印出hi字样（保存在dict中的name，并没有因为新代码的加载而失效）。

 

 

         从上面的示例可以看到，Erlang可以在运行时进行代码的替换，而不会影响到运行时状态（数据）。在Java中要完成类似的功能比较难，那Erlang背后实现这种功能的原理是什么呢？原来，在任何时候，一个模块都可以有两个版本加载到运行时系统，一个旧版本，一个当前版本。在加载一个模块时，运行时系统会先检查这个模块是否已经有一份代码存在，如果存在，则把已存在的代码作为旧的代码，新加载的代码作为当前版本。如果有第三份代码加载进系统，则原来的旧版本代码会被清理掉，跟此版本代码相关的所有进程都会被结束；原来的当前代码变为当前的旧版本代码，第三份代码成为当前版本。

 

         函数调用有两种方式：一种完全限定调用（Mod:Func），包括模块内、模块之间这种方式的调用，以及模块之间通过import指令导入其它模块，再直接通过函数名调用；一种直接调用（Func），只存在于模块内的函数调用。完全限定的函数调用总是引用当前版本代码。旧版本代码只可能通过直接调用的方式引用到。

 

-module(m).
-export([loop/0]).

loop() ->
    receive
        code_switch ->
            m:loop();
        Msg ->
            ...
            loop()
    end.

 如上代码，如果有代码更新，并且进程没有收到code_switch消息，那么进程就会通过loop调用一直在引用旧版本代码；而收到code_switch消息后，进程便通过m:loop引用到当前版本代码。

 

（这一块，《Erlang编程指南》软件升级一章，幕后一节对原理讲的有点复杂）

 

从虚拟机实现角度来看，这两者的区别在哪里呢？看一下如下代码：

 

-module(test).
-import(hello, [hello/0]).

test2() ->
	ok.

test() ->
	test2(),
	test:test2(),
	hello(),
	hello:hello(),
	ok.

 

 我们来看看test函数生成的opcode：

 

i_call_f test:test2/0
i_call_ext_e test:test2/0
i_call_ext_e hello: hello/0
i_call_ext_e hello: hello/0

可以看出，直接调用test2生成的opcode是i_call_f，而其它的全限定调用（包括hello()调用）都生成的是i_call_ext_e指令。这两者有什么区别？i_call_f指令会直接跳到相应函数的入口（进程生成后，地址确定）并执行，而i_call_ext_e会根据模块导出函数列表中的地址跳转（详见[$OTP_SRC/erts/emulator/beam/beam_emu.c --> process_main）。这个地址在模块更新时会更新为当前版本代码导出函数的地址（详见[$OTP_SRC/erts/emulator/beam/beam_bif_load.c --> load_module_2] ，导出函数地址通过[$OTP_SRC/erts/emulator/beam/export.h]中Export结构的address定义）。从这里也可以看出来，除非有进程在引用旧版本的代码，模块更新后，其它进程是无法再通过任何方式引用到旧版本的代码（模块导出函数列表中的地址已更新）。