分布式任务调度平台Antares

haolin
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原文链接： github.com

分布式任务调度平台(Distributed Job Schedule Platform)

Antares特性

基于Quartz的分布式调度

  • 一个任务仅会被服务器集群中的某个节点调度，调度机制基于成熟的Quartz，antares内部会重写执行逻辑；

并行执行

  • 用户可通过对任务预分片，有效提升任务执行效率；

失效转移

  • 客户端实效转移：当某个客户端实例在执行任务中宕机时，其正在执行的分片将重新由其他客户端实例执行；

  • 服务器失效转移：当服务器集群中某个节点宕机时，其正在调度的任务将转移到其他节点去调度；

弹性扩容

  • 客户端扩容：客户端可通过增加应用实例，提升任务执行的效率；
  • 服务器扩容：服务器集群可通过增加节点，提升集群任务调度的服务能力；

进程级的应用实例

  • antares通过ip+进程号标识客户端应用实例，因此支持单机多应用实例部署；

管理控制台

  • 用户可通过控制台antares-tower对任务进行基本操作，如触发，暂停，监控等；

任务依赖

  • 计划开发中。

名称术语

  • 应用(App)

    用于标识或分组，如用户服务，订单服务等；

  • 应用实例(App Instance)

    某应用下的客户端实例，即某个进程实例；

  • 任务(Job)

    即被调度的实体，仅会由某一服务器节点调度；

  • 任务实例(Job Instance)

    每当任务被触发时，则会生产一个任务实例，执行完成后，则为任务历史；

  • 任务分片(Job Instance Shard)

    即任务的预分片配置，包含分片数和分片参数，用户可通过客户端实例执行任务时被分配的分片项及其分片参数，自己实现分片逻辑；

  • 分片项(shardItem)、分片参数(shardParam)

    分片项(shardItem)，即当应用实例任务执行时，被分配的任务下标，从0开始；分片参数，即任务下标对应的配置参数。

应用场景

通常，对于有以下场景或需求时，可以考虑使用分布式任务调度：

  • 需要保证任务执行的高可用性：即当执行任务的应用实例崩溃后，其他应用实例可以继续执行该任务；

  • 要求任务执行效率足够高：在业务数据量级比较大时，可以使用预分片配置来将数据进行逻辑分片，使得多个应用实例能并行执行任务分片，以提升任务的执行效率。

Antares架构

Antares整体架构

antares-arch.png

Antares中的任务状态机

job-state-machine.png

快速开始

环境准备

编译打包

  • 下载最新的压缩包；

  • 或者通过源码构建:

    mvn clean package -DskipTests -Prelease

安装服务器( antares-server)

  • 解压安装包：

    tar zxf antares-server-{version}.tar.gz
ll antares-server-{version}
bin     # 执行脚本
conf    # 配置目录
lib     # 依赖包

  • 编辑配置文件antares.conf：

    # 服务器绑定的IP
BIND_ADDR=127.0.0.1

# 服务器的监听端口
LISTEN_PORT=22122

# Redis主机地址
REDIS_HOST=127.0.0.1

# Redis主机端口
REDIS_PORT=6379

# Redis的数据键前缀
REDIS_NAMESPACE=ats

# 日志目录，相对或绝对路径
LOG_PATH=./logs

# Zookeeper地址
ZK_SERVERS=localhost:2181

# Zookeeper命名空间
ZK_NAMESPACE=ats

# 服务器宕机后，启动Failover前的等待时间(单位为秒，通常大于服务器正常重启的时间，避免因为重启服务器，导致不必要的Failover)
SERVER_FAILOVER_WAIT_TIME=30

# 调度器的线程数
SCHEDULE_THREAD_COUNT=32

# JVM堆参数
JAVA_HEAP_OPTS="-Xms512m -Xmx512m -XX:MaxNewSize=256m"

  • 启动/关闭/重启服务器：

    ./bin/antares.sh start
./bin/antares.sh stop
./bin/antares.sh restart

安装控制台( antares-tower)

  • 解压安装包：

    tar zxf antares-tower-{version}.tar.gz
ll antares-tower-{version}
bin     # 执行脚本
conf    # 配置目录
lib     # 依赖包

  • 编辑配置文件antares.conf：

    # 控制台绑定的IP
BIND_ADDR=127.0.0.1

# 控制台的监听端口
LISTEN_PORT=22111

# Redis的主机地址
REDIS_HOST=127.0.0.1

# Redis的端口
REDIS_PORT=6379

# Redis的数据键前缀
REDIS_NAMESPACE=ats

# 日志目录，相对或绝对路径
LOG_PATH=./logs

# Zookeeper地址
ZK_SERVERS=localhost:2181

# Zookeeper命名空间
ZK_NAMESPACE=ats

# 控制台用户名
TOWER_USER=admin

# 控制台密码
TOWER_PASS=admin

# JVM堆参数配置
JAVA_HEAP_OPTS="-Xms512m -Xmx512m -XX:MaxNewSize=256m"

  • 启动/关闭/重启控制台：

    ./bin/antares.sh start
./bin/antares.sh stop
./bin/antares.sh restart

  • 这样便可以进入控制台(如http://localhost:22111)，在控制台事先添加应用及任务：

    • 编辑应用：

      app_edit.png

    • 编辑任务：

      job_edit.png

客户端使用

基础知识

  • Job类型：antares支持两种Job类型，DefaultJob和ScriptJob:

    • DefaultJob为最常用的Job类型，开发人员只需要实现该接口即可，如：

      public class DemoJob implements DefaultJob {

    @Override
    public JobResult execute(JobContext context) {

        // 可以获取到当前应用实例被分配的分片信息
        // 分片号，从0开始
        context.getShardItem(); 
        // 分片号对应的分片参数
        context.getShardParam();

        // 执行任务逻辑...
        // 如有需要，可通过分片信息处理不同的数据集
        // 注意catch异常

        return JobResult;
    }
}

    • 实现DefaultJob的任务类的返回结果有三种类型：

      • JobResult.SUCCESS：分片执行成功；

      • JobResult.FAIL：分片执行失败，可以通过JobResult.failed(error)返回，可记录对应的错误信息，便于排查问题；

      • JobResult.LATER：重新分配，这将使得当前分片会重新被分配执行。

    • ScriptJob为脚本任务，开发人员只需要继承该类，不需要具体的实现代码，然后配置Job的自定义参数，即为需要执行的命令，如：

      /**
 * 只需继承ScriptJob即可
 */
public class MyScriptJob extends ScriptJob {

}

      script_job_edit.gif

  • Job分片配置：Job分片配置，主要用于将业务数据进行逻辑分片，需要开发人员自行实现分片逻辑，分片配置只是协助开发人员进行分片，这些配置通常比较有规律，同一应用实例同一时刻只会分配到其中一片，执行完，再拉取其他剩余的任务分片，直到任务执行完成，如：

    job_shard_edit.png

    分片参数由分号隔开，从0开始，每个参数可以是数字，字母或是JSON字符串，比如上面将任务分为3片，这3片对应的参数为0，1，2，我们可以假定将业务数据分为三份，第1份表示记录id % 3 = 0的数据，第2份为记录id % 3 = 1的数据，第3份为记录id % 3 = 2的数据。更常见的场景可能是在分库分表时，同分片参数去划分不同的库或表，当然，如果数据量不大或任务执行的时间可接受，也不用分片。

客户端使用(编程模式)

  • 引入maven包：

    <dependency>
    <groupId>me.hao0</groupId>
    <artifactId>antares-client</artifactId>
    <version>${version}</version>
</dependency>

  • antares-client日志处理使用的是slf4j-api，开发人员只需额外引入其实现即可，如log4j，log4j2，logback等，zookeeper操作主要依赖curator，若有版本冲突，注意解决。

  • 启动SimpleAntaresClient：

    SimpleAntaresClient client = 
        new SimpleAntaresClient(
            "dev_app",          // 应用名称
            "123456",           // 应用密钥
            "localhost:2181",   // zookeeper地址 
            "ats"               // zookeeper命名空间
        );              

// 执行任务的线程数
client.setExecutorThreadCount(32);

// 启动客户端          
client.start();

// 创建job实例，需要实现DefaultJob或ScriptJob
DemoJob demoJob = new DemoJob();

// 注册job
client.registerJob(demoJob);

  • 具体可见单元测试。

客户端使用(Spring模式)

  • 引入maven包：

    <dependency>
    <groupId>me.hao0</groupId>
    <artifactId>antares-client-spring</artifactId>
    <version>${version}</version>
</dependency>

  • 在Spring上下文配置SpringAntaresClient，及其Job实例即可：

    <!-- Spring Antares Client -->
<bean class="me.hao0.antares.client.core.SpringAntaresClient">
    <!-- 应用名称 -->
    <constructor-arg index="0" value="dev_app" />
    <!-- 应用密钥 -->
    <constructor-arg index="1" value="123456" />
    <!-- zookeeper地址 -->
    <constructor-arg index="2" value="localhost:2181" />
    <!-- zookeeper命名空间 -->
    <constructor-arg index="2" value="ats" />
    <!-- 执行job的线程数 -->
    <property name="executorThreadCount" value="32" />
</bean>

<!-- Job实例 -->
<bean class="me.hao0.antares.demo.jobs.DemoJob" />

<!-- ... -->

  • 具体可见单元测试。

Job监听

  • 对于想做一些任务监听的操作，开发人员可选择实现JobListener或JobResultListner，如：

    public class DemoJob implements DefaultJob, JobListener, JobResultListener {

    @Override
    public JobResult execute(JobContext context) {
       return ...
    }

    @Override
    public void onBefore(JobContext context) {
        // 任务执行前调用
    }

    @Override
    public void onAfter(JobContext context, JobResult res) {
         // 任务执行后调用
    }

    @Override
    public void onSuccess() {
        // 任务执行成功后调用
    }

    @Override
    public void onFail() {
        // 任务执行失败后调用
    }
}

使用控制台

应用运行过程中，开发人员便可通过控制台作一些基本操作，如：

  • 应用管理：

  • 任务配置：

  • 任务管控：

  • 任务历史：

  • 集群管理：

最佳实践

  • 应将任务应用与业务应用独立部署，这两类系统不应相互影响，无论从其属性还是运行环境(如GC)都是有区别的；

  • 对任务配置合理的cron表达式，应保证任务执行的间隔时间大于任务执行的总时间，以免同一时刻同一任务发生多次触发执行(antares同一任务同一时刻，只会有一个实例在执行)，其余情况将取决于Quartz的misfire机制；

  • 为了防止任务分片重复执行，应用应尽量保证幂等性；

  • 合理划分应用，单个任务应用的任务数量不宜太多(如2 * executorThreadCount)，防止单个应用实例执行任务太多，影响任务执行效率。

常见问题

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