Koupleless 合并部署完整教程

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Key Insights

Koupleless 简介

Koupleless 是一种模块化的 Serverless 技术解决方案，它能让普通应用以较低的代价演进为 Serverless 研发模式，让代码与资源解耦，轻松独立维护，同时支持秒级构建部署、合并部署、动态伸缩等能力，为用户提供极致的研发运维体验。

适用场景

应用构建发布慢或 SDK 升级繁琐：传统应用构建发布需要 6-10 分钟，使用 Koupless 可降至 10 秒级
长尾应用资源浪费：企业 80% 的应用 CPU 使用率低于 10%，合并部署可显著降低资源成本
研发协作效率低：多人开发一个应用时，需要统一时间窗口发布， Koupless 支持模块独立迭代
中台应用难以沉淀业务资产：通过基座沉淀公共能力，模块实现具体业务逻辑
微服务演进成本高：支持应用在单体、模块化、微服务架构间平滑过渡

合并部署概述

什么是合并部署

合并部署是指将多个独立的应用（在 Koupless 中称为"模块"）部署到同一个 JVM 进程中，共享基座的资源和依赖，但保持代码和运行时的隔离。

合并部署的优势

节省资源：多个模块共享基座的内存（Metaspace 和 Heap），CPU 使用率有效提升
快速启动：模块构建产物从数百 MB 瘦身到几十 MB，启动时间大幅缩短
简化运维：统一管理多个模块，降低维护成本
灵活扩展：支持动态添加、移除模块，无需重启基座

架构原理

Koupleless 基于 SOFAArk 框架实现类隔离和合并部署：

基座（Base）：提供公共依赖和基础能力，如 SpringBoot 框架、中间件 SDK 等
模块（Biz）：业务功能模块，依赖基座提供的公共能力
类加载机制：模块优先从自己的 ClassLoader 查找类，找不到再委托给基座 ClassLoader

环境准备

前置条件

JDK 8 或更高版本
Maven 3.6+
SpringBoot 2.x 或 3.x
可用的 IDE（IntelliJ IDEA、Eclipse 等）

版本选择

当前 Koupleless 主要版本：

<koupleless.runtime.version>0.5.6</koupleless.runtime.version>
<sofa.ark.version>2.2.14</sofa.ark.version>

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工具准备

下载 Arkctl 工具（用于模块部署）：

# Mac/Linux
wget https://github.com/koupleless/koupleless/releases/download/arkctl-release-0.2.0/arkctl-darwin-amd64
mv arkctl-darwin-amd64 /usr/local/bin/arkctl
chmod +x /usr/local/bin/arkctl

# Linux
wget https://github.com/koupleless/koupleless/releases/download/arkctl-release-0.2.0/arkctl-linux-amd64
mv arkctl-linux-amd64 /usr/local/bin/arkctl
chmod +x /usr/local/bin/arkctl

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基座改造

1. 添加依赖

在基座的 pom.xml 中添加 Koupleless 基座依赖：

<properties>
    <koupleless.runtime.version>0.5.6</koupleless.runtime.version>
    <sofa.ark.version>2.2.14</sofa.ark.version>
</properties>

<dependencies>
    <!-- Koupleless 基座启动器 -->
    <dependency>
        <groupId>com.alipay.sofa.koupleless</groupId>
        <artifactId>koupleless-base-starter</artifactId>
        <version>${koupleless.runtime.version}</version>
    </dependency>
    
    <!-- Web 插件（支持多 Web 模块合并部署） -->
    <dependency>
        <groupId>com.alipay.sofa</groupId>
        <artifactId>web-ark-plugin</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

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2. 配置应用名

在 application.properties 或 application.yml 中配置应用名：

# application.properties
spring.application.name=base-application

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3. 配置基座构建插件

在 pom.xml 的 build 部分添加基座构建插件：

<build>
    <plugins>
        <!-- Koupleless 基座构建插件 -->
        <plugin>
            <groupId>com.alipay.sofa.koupleless</groupId>
            <artifactId>koupleless-base-build-plugin</artifactId>
            <version>${koupleless.runtime.version}</version>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>add-patch</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
            <configuration>
                <!-- 生成 starter 的 artifactId，需要替换为实际的应用名 -->
                <dependencyArtifactId>${baseAppName}-dependencies-starter</dependencyArtifactId>
                <!-- 生成 jar 的版本号 -->
                <dependencyVersion>0.0.1-SNAPSHOT</dependencyVersion>
            </configuration>
        </plugin>
        
        <!-- SpringBoot 打包插件 -->
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>repackage</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

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4. 生成依赖 Starter

执行以下命令生成基座的依赖 starter：

mvn com.alipay.sofa.koupleless:koupleless-base-build-plugin::packageDependency -f pom.xml

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这个命令会生成一个 ${baseAppName}-dependencies-starter 的依赖包，模块项目可以将其作为 parent 来继承基座的所有依赖。

5. 启动基座

完成上述配置后，可以直接通过 IDE 或命令行启动基座：

mvn spring-boot:run

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模块改造

1. 创建模块项目

模块可以是现有的 SpringBoot 应用，也可以是新创建的项目。建议使用 Maven 多模块结构管理多个模块。

2. 配置模块依赖

在模块的 pom.xml 中添加模块依赖和打包插件：

<properties>
    <koupleless.runtime.version>0.5.6</koupleless.runtime.version>
    <sofa.ark.version>2.2.14</sofa.ark.version>
</properties>

<dependencies>
    <!-- Koupleless 模块启动器（provided 作用域） -->
    <dependency>
        <groupId>com.alipay.sofa.koupleless</groupId>
        <artifactId>koupleless-app-starter</artifactId>
        <version>${koupleless.runtime.version}</version>
        <scope>provided</scope>
    </dependency>
    
    <!-- 可选：继承基座依赖 starter -->
    <parent>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>base-application-dependencies-starter</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    </parent>
</dependencies>

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3. 配置打包插件

在模块的 pom.xml 中添加 SOFAArk 打包插件：

<build>
    <finalName>${project.artifactId}</finalName>
    <plugins>
        <!-- SOFAArk 打包插件 -->
        <plugin>
            <groupId>com.alipay.sofa</groupId>
            <artifactId>sofa-ark-maven-plugin</artifactId>
            <version>${sofa.ark.version}</version>
            <executions>
                <execution>
                    <id>default-cli</id>
                    <goals>
                        <goal>repackage</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
            <configuration>
                <!-- 不生成可执行 jar -->
                <skipArkExecutable>true</skipArkExecutable>
                <!-- 输出目录 -->
                <outputDirectory>./target</outputDirectory>
                <!-- 模块名称（唯一标识） -->
                <bizName>module1</bizName>
                <!-- Web 上下文路径（需要与其他模块不同） -->
                <webContextPath>/module1</webContextPath>
                <!-- 开启声明模式 -->
                <declaredMode>true</declaredMode>
                <!-- 模块瘦身配置文件 -->
                <packExcludesConfig>rules.txt</packExcludesConfig>
            </configuration>
        </plugin>
        
        <!-- SpringBoot 打包插件（可选，用于独立部署） -->
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>repackage</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

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4. 配置模块瘦身

下载自动排包配置文件 rules.txt，放在模块的 conf/ark/ 目录下：

# 创建目录
mkdir -p conf/ark

# 下载配置文件
wget https://github.com/koupleless/samples/raw/master/springboot-samples/slimming/log4j2/biz1/conf/ark/rules.txt -O conf/ark/rules.txt

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rules.txt 内容示例：

# 排除的依赖（groupId:artifactId:version）
excludes=org.springframework.boot:spring-boot-starter-logging,commons-logging:commons-logging

# 排除的 groupId
excludeGroupIds=org.slf4j

# 排除的 artifactId
excludeArtifactIds=logback-classic

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5. 开发模块代码

创建模块的业务代码，例如 REST Controller：

package com.example.module1.controller;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.context.ApplicationContext;

@RestController
@RequestMapping("/")
public class SampleController {
    
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SampleController.class);
    
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;
    
    @GetMapping("/")
    public String hello() {
        String appName = applicationContext.getApplicationName();
        LOGGER.info("{} web test: into sample controller", appName);
        return String.format("hello to %s deploy", appName);
    }
    
    @GetMapping("/health")
    public String health() {
        return "OK";
    }
}

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6. 配置应用名

在模块的 application.properties 中配置应用名：

spring.application.name=module1

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模块瘦身

为什么要模块瘦身

模块瘦身可以：

减小模块包大小：从数百 MB 降低到几十 MB
减少内存占用：降低 Metaspace 占用，基座可以安装更多模块
加快启动速度：模块启动时间从分钟级降低到秒级
提高部署效率：小体积包更容易传输和部署

瘦身原理

模块瘦身的核心思想是：移除模块中与基座重复的依赖，让模块复用基座的类

通过以下方式实现：

继承基座依赖 starter：模块以 ${baseAppName}-dependencies-starter 作为 parent
自动排包：使用 rules.txt 配置文件排除不需要的依赖
依赖委托：模块依赖设置为 provided 作用域，委托给基座加载

配置方法

方法一：继承基座依赖 starter（推荐）

在模块的 pom.xml 中配置：

<parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>base-application-dependencies-starter</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</parent>

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这样模块会自动继承基座的所有依赖，无需手动配置版本。

方法二：手动配置依赖作用域

在模块的 pom.xml 中，将基座已有的依赖设置为 provided 作用域：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

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方法三：使用排除配置

在 sofa-ark-maven-plugin 中配置排除项：

<configuration>
    <excludeGroupIds>org.springframework,org.slf4j</excludeGroupIds>
    <excludeArtifactIds>spring-boot-starter-logging</excludeArtifactIds>
</configuration>

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验证瘦身效果

构建模块并查看包大小：

# 构建模块
mvn clean package

# 查看构建产物
ls -lh target/*.jar

# 瘦身前
-rw-r--r--  1 user  staff   250M  1 15 10:00 module1-1.0.0.jar
-rw-r--r--  1 user  staff   180M  1 15 10:00 module1-1.0.0-ark-biz.jar

# 瘦身后
-rw-r--r--  1 user  staff   250M  1 15 10:30 module1-1.0.0.jar
-rw-r--r--  1 user  staff    15M  1 15 10:30 module1-1.0.0-ark-biz.jar

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可以看到，瘦身后的 ark-biz.jar 从 180M 降低到 15M，效果显著。

部署与验证

1. 启动基座

首先启动基座应用：

cd base-application
mvn spring-boot:run

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或使用 IDE 启动主类。

2. 构建模块

在模块项目中执行构建：

cd module1
mvn clean package

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构建成功后会生成两个 jar 包：

module1-1.0.0.jar：普通 SpringBoot fat jar，可独立运行
module1-1.0.0-ark-biz.jar：Koupleless 模块包，用于合并部署

3. 使用 Arkctl 部署模块

使用 Arkctl 工具将模块部署到基座：

# 部署模块
arkctl deploy target/module1-1.0.0-ark-biz.jar

# 或者使用 curl 命令
curl -X POST http://localhost:1238/installBiz \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"bizName":"module1","bizVersion":"1.0.0","bizUrl":"file:///path/to/module1-1.0.0-ark-biz.jar"}'

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4. 验证部署

部署成功后，可以通过以下方式验证：

查看模块状态

arkctl status

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输出示例：

Biz count: 1
bizName: module1
bizVersion: 1.0.0
bizState: ACTIVATED
mainClass: com.example.module1.Module1Application
webContextPath: /module1

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访问模块接口

# 访问模块1的接口
curl http://localhost:8080/module1/
# 输出: hello to module1 deploy

curl http://localhost:8080/module1/health
# 输出: OK

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查看日志

在基座控制台可以看到模块启动日志：

[INFO] Install biz: module1, version: 1.0.0, state: ACTIVATED
[INFO] Module module1 started successfully

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5. 部署多个模块

重复上述步骤部署 module2：

cd module2
mvn clean package
arkctl deploy target/module2-1.0.0-ark-biz.jar

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验证多模块部署：

# 查看所有模块
arkctl status

# 访问不同模块
curl http://localhost:8080/module1/
curl http://localhost:8080/module2/

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6. 卸载模块

# 卸载指定模块
arkctl uninstall --bizName=module1 --bizVersion=1.0.0

# 或者使用 curl
curl -X POST http://localhost:1238/uninstallBiz \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"bizName":"module1","bizVersion":"1.0.0"}'

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常见问题与解决方案

1. 类冲突问题

问题描述：模块和基座存在相同类名的类，导致类冲突。

解决方案：

使用类隔离机制，模块优先加载自己的类
公共类下沉到基座，模块通过依赖委托复用
避免在模块和基座中定义相同包名和类名的类

2. 静态字段共享问题

问题描述：多个模块共享静态字段，导致数据混乱。

解决方案：

使用 StaticFieldMapWrapper 适配静态字段：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.function.Supplier;

public class StaticFieldMapWrapper<T> {
    private final ConcurrentHashMap<ClassLoader, T> classLoaderTMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private Supplier<T> getDefaultMethod;
    
    public StaticFieldMapWrapper(Supplier<T> getDefaultMethod) {
        this.getDefaultMethod = getDefaultMethod;
    }
    
    public T getOrPutDefault() {
        T t = classLoaderTMap.get(Thread.currentThread().getContextClassLoader());
        if (t == null && getDefaultMethod != null) {
            t = getDefaultMethod.get();
            classLoaderTMap.put(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), t);
        }
        return t;
    }
}

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3. Dubbo 兼容性问题

问题描述：模块中使用 Dubbo 泛化调用时出现问题。

解决方案：

确保 Dubbo 相关依赖下沉到基座
为 Dubbo 配置正确的 ClassLoader 切换
参考官方 adapter 仓库的解决方案

4. Nacos 线程过多

问题描述：每个模块启动时创建 Nacos 客户端，导致线程数过多。

解决方案：

在基座中缓存 Nacos 客户端：

private static final Map<Properties, ConfigService> CONFIG_SERVICE_MAP = new ConcurrentHashMap<>();

public static ConfigService getConfigService(Properties properties) {
    return CONFIG_SERVICE_MAP.computeIfAbsent(properties, k -> {
        try {
            return NacosFactory.createConfigService(k);
        } catch (NacosException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    });
}

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5. 模块启动顺序问题

问题描述：模块之间有依赖关系，需要按顺序启动。

解决方案：

在基座中配置模块启动顺序
使用依赖关系控制启动顺序
避免循环依赖

6. 内存泄漏

问题描述：模块卸载后，内存没有释放，导致 Metaspace 持续增长。

解决方案：

确保模块卸载时清理所有资源（线程池、连接等）
使用弱引用管理缓存
定期重启基座或进行内存整理

7. Spring 上下文冲突

问题描述：模块和基座的 Spring Bean 冲突。

解决方案：

使用不同的 Bean 名称
模块中使用 @Primary 注解明确优先级
避免模块和基座定义相同的 Bean ---

生产环境部署

1. 部署架构

生产环境推荐部署架构：

用户流量 -> Nginx/SLB -> 基座应用（K8s Pod）
                                    |
                                    +-> 模块1
                                    +-> 模块2
                                    +-> 模块3

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2. K8s 部署配置

基座 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: base-application
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: base-application
  template:
    metadata:
      labels:
        app: base-application
    spec:
      containers:
      - name: base-application
        image: registry.example.com/base-application:1.0.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        env:
        - name: MODULE_AUTO_INSTALL
          value: "true"
        - name: MODULE_OSS_ENDPOINT
          value: "oss-cn-region.aliyuncs.com"
        - name: MODULE_OSS_BUCKET
          value: "koupleless-modules"
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 5
        volumeMounts:
        - name: module-storage
          mountPath: /opt/modules
      volumes:
      - name: module-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: module-pvc

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模块发布流水线

# 模块 CI/CD Pipeline
stages:
  - build
  - test
  - package
  - deploy

build_module:
  stage: build
  script:
    - mvn clean compile

test_module:
  stage: test
  script:
    - mvn test

package_module:
  stage: package
  script:
    - mvn clean package
    - cp target/*.ark-biz.jar module.ark-biz.jar
  artifacts:
    paths:
      - module.ark-biz.jar

deploy_module:
  stage: deploy
  script:
    # 上传模块到 OSS
    - ossutil cp module.ark-biz.jar oss://koupleless-modules/module1/${CI_COMMIT_SHA}.ark-biz.jar
    
    # 通知基座更新模块
    - curl -X POST http://base-service:8080/install \
        -H "Content-Type: application/json" \
        -d '{"module":"module1","version":"'${CI_COMMIT_SHA}'"}'

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3. 模块动态部署

方案一：OSS 监听模式

基座监听 OSS 目录变化，自动部署新模块：

@Service
public class ModuleDeploymentService {
    
    @Autowired
    private OssClient ossClient;
    
    @Scheduled(fixedDelay = 5000)
    public void checkModuleUpdates() {
        // 检查 OSS 上的模块版本
        List<String> modules = getModuleList();
        
        for (String module : modules) {
            String latestVersion = getLatestVersion(module);
            String currentVersion = getCurrentVersion(module);
            
            if (!latestVersion.equals(currentVersion)) {
                // 下载新模块
                downloadModule(module, latestVersion);
                
                // 卸载旧模块
                uninstallModule(module, currentVersion);
                
                // 安装新模块
                installModule(module, latestVersion);
            }
        }
    }
}

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方案二：配置中心模式

通过配置中心控制模块部署：

# 配置中心配置
modules:
  module1:
    version: 1.0.0
    enabled: true
    healthCheck: /health
  module2:
    version: 2.0.0
    enabled: true
    healthCheck: /health

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基座监听配置变化：

@NacosConfigListener(dataId = "modules.json")
public void onModuleConfigChange(String config) {
    ModulesConfig modulesConfig = JSON.parseObject(config, ModulesConfig.class);
    
    // 对比配置差异
    List<ModuleChange> changes = compareModuleConfig(modulesConfig);
    
    // 应用变更
    for (ModuleChange change : changes) {
        switch (change.getType()) {
            case INSTALL:
                installModule(change.getModule());
                break;
            case UNINSTALL:
                uninstallModule(change.getModule());
                break;
            case UPDATE:
                updateModule(change.getModule());
                break;
        }
    }
}

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下面把教程里没展开的两件事一次讲透：

静态合并部署（Static Packaged Deployment）——一次性把基座 + N 个模块打成一个可执行 Fat Jar，启动即“全员就位”；
端口隔离——让每个模块真的监听自己的端口，实现“进程内多 WebServer”。

------------------------------------------------

方案三、静态合并部署（Static Packaged Deployment）

适用场景

上线流程极简，不允许运维侧再敲 arkctl deploy；
容器镜像只启一个进程，K8s liveness/readiness 探针直接探测基座即可；
模块版本固定，不需要热卸载/热加载。

打包思路
基座 pom 里把各模块的 ark-biz.jar 当资源一起打进 BOOT-INF/lib 目录；
基座启动时借助 SOFAArk 的 “static-biz” 机制，让这些 ark-biz.jar 随基座生命周期一起 install + start。
实操步骤
step-1 模块端正常 mvn package 得到 moduleX-1.0.0-ark-biz.jar
step-2 基座 pom 增加 profile（只在打静态包时激活）

<!-- 基座 pom.xml -->
<profiles>
  <profile>
    <id>static-pack</id>
    <dependencies>
      <!-- 把模块 ark-biz 当 jar 依赖进来 -->
      <dependency>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>module1</artifactId>
        <version>1.0.0</version>
        <classifier>ark-biz</classifier>
        <type>jar</type>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>module2</artifactId>
        <version>1.0.0</version>
        <classifier>ark-biz</classifier>
        <type>jar</type>
      </dependency>
    </dependencies>
  </profile>
</profiles>

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step-3 基座启动类加 @StaticBiz 注解（0.5.6+ 支持），告诉 SOFAArk 把 classpath 下所有 ark-biz.jar 静态安装：

@SpringBootApplication
@StaticBiz   // 关键
public class BaseApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(BaseApplication.class, args);
    }
}

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step-4 打静态包

mvn clean package -Pstatic-pack

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生成的 base-application-1.0.0-exec.jar 里同时包含 module1-ark-biz.jar & module2-ark-biz.jar；
java -jar base-application-1.0.0-exec.jar 启动后，arkctl status 能看到两个模块已经是 ACTIVATED，无需再 deploy。

让模块监听自己的端口

默认行为

所有模块与基座共用同一个嵌入式 Tomcat（端口 8080），仅靠 webContextPath 区分；
好处：节省线程、节省内存；
坏处：无法“端口级”隔离，也做不到“模块单独暴露管理口”。

Koupleless 0.5.6 开始支持 “多 WebServer 模式”，即每个模块可以起独立的 Netty/Tomcat，真正 bind 自己的端口。

模块端增加依赖

<!-- 模块 pom.xml -->
<dependency>
    <groupId>com.alipay.sofa</groupId>
    <artifactId>web-ark-plugin</artifactId>
    <classifier>multi-web</classifier>   <!-- 关键 classifier -->
    <scope>provided</scope>
</dependency>

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配置端口 & 上下文

# module1/application.yml
server:
  port: 8081          # 模块独占
  servlet:
    context-path: /   # 可以为 /
spring:
  application:
    name: module1

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打包插件声明

<plugin>
  <groupId>com.alipay.sofa</groupId>
  <artifactId>sofa-ark-maven-plugin</artifactId>
  <configuration>
    <bizName>module1</bizName>
    <webContextPath>/</webContextPath>
    <!-- 开启多 web 模式 -->
    <webMultiFlag>true</webMultiFlag>
  </configuration>
</plugin>

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部署验证
基座仍跑 8080，module1 会额外监听 8081，module2 可再配 8082，互不影响；
curl http://localhost:8081/ 直接返回模块 1 的响应，无需再加前缀。

注意

端口多占 n 个，内存/线程也会相应增加，按需权衡；
生产环境需在 K8s Service 里把 8081、8082… 也声明出来，或走 Istio 多端口即可。

参考资源

官方文档：https://koupleless.io/docs/
GitHub 仓库：https://github.com/koupleless/koupleless
示例代码：https://github.com/koupleless/samples
社区支持：https://github.com/koupleless/koupleless/issues

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