في عالم هندسة البرمجيات، يوجد معيار هام جداً لتحديد فيما إذا كانت البرمجية أو الخدمة (سمها ما شئت) موثوقة أم لا، هذا المعيار هو الجاهزية availability، بحيث أن النظام أو الخدمة يجب أن تكون متوفرة وجاهزة للاستعمال في أي وقت كان. مثلاً في حال كان لديك خدمة بريد الكتروني، هذه الخدمة يجب أن تكون متوفرة بشكل دائم بحيث أي زبون حاول الاتصال بهذه الخدمة يجب أن يستطيع الوصول واستعمال هذه الخدمة.
في تدوينتنا اليوم، سوف نتكلم عن كيف يمكن أدارة برنامج بسيط بحيث يحقق جاهزية عالية حتى في حال حدوث أخطاء، بشكل خاص سوف نتلكم عن أداة لأدارة ومراقبة المعالجات Supervisord.
Availability الجاهزية
لا بأس في البداية من توضيح مفهوم الجاهزية. بالتعريف الجاهزية هي نسبة الوقت المتوقع فيه أن يعمل النظام لا بأس في البداية من توضيح مفهوم الجاهزية. بالتعريف الجاهزية هي نسبة الوقت المتوقع فيه أن يعمل النظام إلى الزمن الحقيقي الذي عمل فيه النظام. مثلاً لو أخذنا مثال برنامج طبي يراقب نبضات القلب لمريض، هذا النظام مطلوب منه جهوزية عالية جداً. فمثلاً لو تم القياس على يوم كامل، لو عمل النظام بشكل فعال بدون أخطاً خلال هذا اليوم نقول أن الجاهزية هي 100٪.
availability = uptime / operatin cycle
availability = 3600 / 3600 = 1
ولكن في حال أن النظام حدث فيه خطأ لنقل لمدة خمس دقائق، فأن هذه النسبة سوف تنقص لتصبح 0.998%
availability = 3595 / 3600 = 0.998
%99.8 ربما تبدو هذه النسبة عالية، ولكن في حالة الأجهزة الطبية ربما تعتبر خطيرة جداً وغير مقبولة. وغير مقبولة.
Supervisord
في هذه التدوينة، سوف نناقش مثال بسيط، بالتأكيد لن نتطرق لأمثلة خدمة البريد الالكتروني، أو أي أجهزة طبية (تأمين جاهزية عالية لهكذا أنظمة يعتبر قصة مختلفة تماماً). في هذه التدوينة، سوف نطرح برنامج بسيط، مثل Chat bot، وسوف نقوم باستعمال أداة تدعى Supervisord لأدارة المعالجة process الخاص ببرنامجنا بحيث تقوم بمراقبته وتضمن أن هذا البرنامج يعمل بشكل دائم، وتقوم بأعادة تشغيله في حال حدوث أخطاً وتوقف البرنامج عن العمل.
سوبرفايزردي، هي برمجية مجانية ومفتوحة المصدر، تقوم بمراقبة وأدارة المعالجات Processes، على أنظمة Unix ومن الجدير بالذكر أن هذه الأداة تم بناءها باستخدام لغة البايثون. سوبرفايزرد تعتبر مثالية في السيناريوهات التالية:
- تشغيل خدمة أو برنامج بشكل آلي عند تشغيل \ أعادة أقلاع الجهاز (السيرفر)
- أعادة تشغيل الخدمة \ البرنامج عند حدوث خطأ ما (يمكن ضبط أعادة المحالة حتى عدد معين من المرات)
السيناريوهات السابقة تعتبر أساسية لضمان جاهزية عالية لأي خدمة.
في الفقرات القادمة سنقوم بشرح كيفية تنصيب برمجية Supervisord، ثم سوف نطرح برنامج بسيط كمثال ونقوم بتهيئة وضبط Supervisord للعمل على مراقبة وتشغيل برنامجنا.
The Script
لتوضيح فكرة عمل Supervisord سنقوم باستعمال برنامج بسيط جداً، هو عبارة عن خادم ويب يقوم بأرجاع جملة “Hello World” عندما يتم إرسال طلب له. البرنامج مكتوب بلغة البايثون:
# Note I got this gist from here: https://bit.ly/2KKUB1e
import http.server
import socketserver
from http import HTTPStatus
class Handler(http.server.SimpleHTTPRequestHandler):
def do_GET(self):
self.send_response(HTTPStatus.OK)
self.end_headers()
self.wfile.write(b'Hello world')
httpd = socketserver.TCPServer(('', 8000), Handler)
httpd.serve_forever()
لاحظ أننا استعملنا هنا مكتبة http، وهي أحدى المكتبات الأساسية في البايثون، بغية تبسيط المثال اكثر. الآن قم بنسخ هذا الكود إلى جهازك المحلي ثم قم بتجربة تشغيله كما يلي (على فرض أننا أسمينا الملف app.py):
python3 app.py
من خلال المتصفح، أو حتى من خلال سطر الأوامر لو قمت باستعمال cURL، يمكننا تجربة أرسال طلب GET للسيرفر كما يلي:
curl localhost:8000
Hello world
تنصيب Supervisord
لتنصيب Supervisord يمكننا استعمال مدير الحزم في أبونتو كما يلي:
sudo apt-get install -y supervisor
بعد ذلك يمكننا معاملته على أساس خدمة في النظام وتشغيله كما يلي:
sudo service supervisor start
ضبط الأعدادات في Supervisord
علينا الآن أخبار Supervisord عن البرنامج الذي قمنا بكتابته ليقوم بإدارته ومراقبة عمله. من الجدير بالذكر أن Supervisord يقوم بقراءة جميع الإعدادات الموجودة في المسار /etc/supervisor/conf.d/ لذلك كل ما علينا هو أنشاء ملف جديد داخل هذا المسار وكتابة إعدادات برنامجنا فيه.
ملاحظة سريعة: عرفنا مسار الإعدادات من خلال ملف الأعدادات الأساسية الموجود في
/etc/supervisor/supervisord.confحيث لو فتحته لوجدت أنه يتم تضمين جميع الملفات الموجودة ضمن مسار conf.d كما يلي:[include] files = /etc/supervisor/conf.d/*.conf
قم بإنشاء ملف لإعدادات برنامجنا كما يلي:
sudo touch /etc/supervisor/conf.d/hello_world.conf
وبعدها قم بالدخل إلى هذا الملف باستخدام محرر النصوص المفضل لديك (nano, vim, …) ثم أكتب الأعدادات التالية:
[program:hello_world]
command=python3 app.py
directory=/home/ubuntu/hello_world
autostart=true
autorestart=true
startretries=3
strerr_logfile=/home/ubuntu/hello_world/out.log
stdout_logfile=/home/ubuntu/hello_world/out.log
user=www-data
الآن لنشرح قليلاً الأعدادات التي قمنا بكتابتها:
- السطر الأول قمنا بتعريف اسم البرنامج الذي سيقوم supervisord بإدارته، في مثالنا hello_world
- في السطر الثاني، الأمر الذي سيتم تنفيذه لتشغيل البرنامج
- السطر الثالث، المسار الذي سيقوم supervisord بتشغيل الأمر فيه
- السطر الرابع، autostart=true لكي يتم تشغيل البرنامج عند تشغيل السيرفر
- السطر الخامس مهم جداً، هنا autorestart=true، معناها أن البرنامج سيتم إعادة تشغيله بشكل تلقائي في حال حدوث خلل ما أثناء عمله
- السطر السادس، startretries=3، يوضح عدد المرات التي سيتم محاولة تشغيل البرنامج قبل أن يتم اعتبار أن حالة التشغيل فاشلة
- السطر السابع والثامن، هنا تم ضبط الملف الذي سيتم كتابة خرج البرنامج عليه
- السطر التاسع، يوضح المستخدم الذي سيقوم بتشغيل هذا البرنامج
تحديث الأعدادات في Supervisord
في الفقرة السابقة قمنا بكتابة ملف الأعدادات الذي من خلاله يمكن لـ supervisord أن يتعرف ويقوم بتشغيل البرنامج الذي قمنا بكتابته، ولكن قبل ذلك علينا أن نقوم بتحديث الأعدادات لنخبر Supervisord أننا قمنا بعمل تغيير في الأعدادات. يمكن ذلك من خلال تنفيذ أمر reread وبعده أمر update كما يلي:
sudo supervisorctl reread
sudo supervisorctl update
الآن برنامجنا يجب أن يكون يعمل، يمكننا سؤال supervisord أن يقوم بعرض البرامج التي يقوم بإدارتها من خلال:
sudo supervisorctrl status
وسوف تظهر لنا النتيجة:
hello_world RUNNING pid 180772, uptime 0:01:31
ولو أردنا أيضاً أن نقوم بإرسال طلب للسيرفر من المتصفح أو من خلال سطر الأوامر كما فعلنا سابقاً:
curl localhost:8000
Hello world
نلاحظ أن البرنامج يعمل كما هو متوقع.
الآن بالإضافة إلى تعليمة status التي رأيناها يمكننا أيضاً أرسال عدة أوامر ل supervisord، يمكننا معرفة الأوامر المتاحة من خلال help كما يلي:
sudo supervisorctl help
default commands (type help <topic>):
=====================================
add exit open reload restart start tail
avail fg pid remove shutdown status update
clear maintail quit reread signal stop version
فمثلاً يمكننا أيقاف البرنامج من خلال تعليمة stop أو أعادة تشغيلها restart أو تشغيل الخدمة في حال لم تكن تعمل start. يمكنك استكشاف جميع هذه التعليمات المفيدة لو أحببت عزيزي القارئ.
الآن فأن برنامجنا يعمل في الخلفية على شكل خدمة، تعمل بشكل تلقائي عند إقلاع الجهاز، وتعيد تشغيل نفسها في حال حدوث خلل ما أثناء التشغيل.
الخاتمة
في هذه التدوينة، قمنا بالتعرف على مفهوم الجاهزية Availability، كما تعرفنا على برمجية Supervisord، والتي تقوم بمراقبة وإدارة المعالجات لتحقيق جاهزية عالية. قمنا ببناء مثال بسيط عن ويب سيرفر يقوم بطباعة جملة hello world عند إرسال طلب له. وقمنا بضبط Supervisord ليقوم بتشغيل هذا السيرفر بشكل تلقائي.
أتمنى أن تكون هذه التدوينة مفيدة للجميع.