はじめに (対象読者・この記事でわかること)

本記事は、サーバー管理者やDevOpsエンジニア、あるいはミドルウェアやバックエンドサービスを運用・開発しているエンジニアを対象としています。サービスの更新時に「再起動が必要」なツールを、稼働中のまま安全に更新できる手法の正式名称や、実際に利用できる技術・ツールを体系的に把握したい方に最適です。この記事を読むことで、以下のことが理解・実践できるようになります。

  • 再起動不要で更新を行う手法の一般的な呼称（例：Hot Reload、Live Patch など）
  • 代表的な実装例（Linux カーネルの kpatch、Java の HotSwap、Kubernetes の Rolling Update 等）
  • それぞれの手法が持つメリット・デメリット、導入時の注意点

バックエンドの可用性向上や、ユーザーへの影響を最小限に抑えるための知見を得られるでしょう。

前提知識

この記事を読み進める上で、以下の知識があるとスムーズです。
- 基本的な Linux システム管理（サービスの起動・停止、systemd の概念）
- コンテナ技術（Docker、Kubernetes）の基礎概念
- プログラミング言語（Java、Go、Node.js 等）の実行環境とデプロイ手法

再起動不要で更新する手法の概要と呼称

ソフトウェアやサービスの更新は、従来は「停止 → アップデート → 再起動」のサイクルが一般的でした。しかし、サービスレベルでの可用性が求められる現代のインフラでは、ダウンタイムを極力減らすことが重要です。そこで登場したのが 「ホットアップデート（Hot Update）」 系列の手法です。代表的な呼称は次の通りです。

呼称 意味・特徴 主な利用シーン
Hot Reload / Hot Swap 実行中のプロセスに対し、コードや設定を差し替えて即座に反映させる。 開発環境（Webpack Dev Server）、Web アプリのコード変更反映
Live Patch / Hot Patch カーネルやライブラリのバイナリを実行中に置き換える。 高可用性が必須のサーバー（Linux kpatch、Oracle Ksplice）
Graceful Restart / Rolling Update 新しいプロセスを起動し、古いプロセスを徐々に停止させる。 コンテナオーケストレーション（Kubernetes の Deployment）
Zero‑Downtime Deployment 完全にダウンタイムなしで新バージョンを展開する総称。 大規模 Web サービス、マイクロサービスアーキテクチャ

これらは概念的に重なる部分がありますが、「再起動が不要」 という共通点を持ちます。実装の方法は、対象となるツールやプラットフォームに依存しますが、基本は「状態を保持したままコードやバイナリを差し替える」ことです。

具体的な手順と実装例

以下では、代表的な3つのシナリオを取り上げ、実際に「再起動なしで更新」する手順を詳しく解説します。
- シナリオA：Linux カーネルの Live Patch（kpatch）
- シナリオB：Java アプリケーションの HotSwap（JRebel / DCEVM）
- シナリオC：Kubernetes 上の Rolling Update（Deployment）

シナリオA：Linux カーネルの Live Patch（kpatch）

ステップ1　kpatch のインストールと設定

Bash

# 必要なパッケージをインストール
sudo yum install -y kpatch kpatch-dkms

# kpatch モジュールをロード
sudo modprobe kpatch

# カーネルの現在バージョンを確認
uname -r

ステップ2　パッチモジュールの作成

  1. カーネルソースツリーを取得し、該当箇所を修正
  2. make -C /usr/src/kernels/$(uname -r) M=$(pwd) modules でビルド
  3. ビルドした .ko ファイルを /lib/modules/$(uname -r)/extra/ に配置

ステップ3　パッチの適用

Bash

# パッチをロード
sudo kpatch load ./my_patch.ko

# 適用状況を確認
sudo kpatch list

ハマった点やエラー解決

  • エラー：modprobe: ERROR: could not insert 'kpatch': Unknown symbol
    解決策：カーネルヘッダーと実行中カーネルのバージョンが一致しているか確認し、yum update 後に再ビルドする。

解決策まとめ

  • カーネルとモジュールのバージョン整合性を必ずチェック
  • kpatch 用の特別なコンフィグオプション（CONFIG_KPATCH）を有効にしてビルド

シナリオB：Java アプリケーションの HotSwap（JRebel / DCEVM）

ステップ1　DCEVM の導入

Bash

# OS に合わせた DCEVM のインストーラを取得
wget https://downloads.github.com/.../dcevm-8u312-installer.jar
java -jar dcevm-8u312-installer.jar

ステップ2　IDE（IntelliJ IDEA）で HotSwap の有効化

  1. Run → Edit Configurations → VM options に -XXaltjvm=dcevm を追加
  2. 「Build → Make Project」を実行した後、Ctrl+F9（HotSwap）で変更を即時適用

ステップ3　JRebel の利用（商用版）

Bash

# JRebel エージェントをダウンロード
wget https://download.zeroturnaround.com/jrebel/jrebel.jar

# アプリ起動時にエージェントを付与
java -javaagent:/path/to/jrebel.jar -jar myapp.jar

ハマった点やエラー解決

  • エラー：Unsupported major.minor version
    解決策：JRE と DCEVM のバージョンが一致しているか確認し、JDK8 → JDK11 へ統一する。

解決策まとめ

  • DCEVM は JDK のパッチレベルに厳密に依存するため、アップデート時は必ず再インストール
  • JRebel は商用サブスクリプションが必要だが、IDE と連携すれば自動リロードが快適

シナリオC：Kubernetes 上の Rolling Update（Deployment）

ステップ1　Deployment マニフェストの作成

Yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: webapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: webapp
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1        # 更新時に一時的に追加する Pod の数
      maxUnavailable: 0 # ダウンさせない Pod の数
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webapp
    spec:
      containers:
      - name: webapp
        image: myrepo/webapp:1.0
        ports:
        - containerPort: 8080

ステップ2　イメージの更新とデプロイ

Bash

# 新しいイメージをビルドしてプッシュ
docker build -t myrepo/webapp:1.1 .
docker push myrepo/webapp:1.1

# Deployment のイメージタグを上書き
kubectl set image deployment/webapp webapp=myrepo/webapp:1.1

ステップ3　ロールアウト状況の確認

Bash

kubectl rollout status deployment/webapp

ハマった点やエラー解決

  • エラー：FailedCreatePodSandBox（ネットワークプラグインの不具合）
    解決策：CNI の設定を見直し、kube-proxy の再起動で解消。

  • エラー：Readiness probe failed（新 Pod がすぐに Ready にならない）
    解決策：initialDelaySeconds と periodSeconds を調整し、起動待ち時間を長めに設定。

解決策まとめ

  • maxSurge と maxUnavailable の組み合わせで、ダウンタイムゼロを実現できるか検証
  • ヘルスチェック（readiness / liveness）を適切に設定し、ロールアウト中にトラフィックが不健康な Pod に流れないようにする

まとめ

本記事では、再起動不要でツールやサービスを更新する手法の正式名称と実装例 を解説しました。

  • 呼称：Hot Reload / Live Patch / Graceful Restart など、目的に応じた名称が存在する。
  • 代表的な実装：Linux カーネルの kpatch、Java の DCEVM/JRebel、Kubernetes の Rolling Update。
  • ポイント：バージョン整合性の確保、ヘルスチェックの適切設定、デプロイ戦略のチューニングが成功の鍵。

これらを活用すれば、サービス停止時間を最小限に抑えつつ、セキュリティパッチや機能追加を迅速に展開できます。今後は、マイクロサービス間でのリアルタイム構成変更や Service Mesh を用いた更なるゼロダウンタイム戦略 についても取り上げていく予定です。

参考資料