这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第 10 篇笔记

前言

春节集卡瓜分20亿

面临的问题：亿级用户规模、亿级资金规模、百万级读写QPS
解决方案：分布式定时任务

概述

定义

定时任务是指系统为了自动完成特定任务，实时、延时、周期性完成任务调度的过程
分布式定时任务是把分散的、可靠性差的定时任务纳入统一的平台，并实现集群管理调度和分布式部署的一种定时任务的管理方式

特点

自动化：全自动完成定时任务的调度和执行
平台化：基于平台化的思维管控一系列的分布式定时任务
分布式：在分布式系统环境下与逆行任务调度，突破单机定时任务的性能瓶颈
伸缩性：采用集群方式部署，可以随时按需扩缩容
高可用：单点故障不影响最终任务结果，可以做到故障转移

分布式定时任务VS单机定时任务

关系

都可以实习那自动化定时、延时、周期任务调度差异
分布式定时任务可支撑更大的业务体量
分布式定时任务的性能、伸缩性、稳定性更高

分布式定时任务VS大数据处理引擎

关系

都可以对海量数据做处理
性能、伸缩性、稳定性都很高差异
定时并不是大数据处理引擎要解决的核心问题
大数据处理引擎网往致力于将源数据处理成结果数据，分布式定时任务除了能做这个之外，还可以调用HTTP和RPC服务

发展历程

1. Windows批处理

10分钟后Windows电脑自动关机
：新建文本，更改后缀为.bat，修改内容为shutdown -s -t 600双击运行，电脑会在十分钟后关机

2. Linux命令-CronJob

Linux系统下的CronJob命令可以通过cron表达式来进行定时的脚本执行

3. 单机定时任务

Java：Timer类(执行单个任务)，ScheduledExecutorService(执行多个任务，内部拥有线程池做到线程复用) Go：Ticker结构体

4. 任务调度-Quartz

业内定时任务框架

Xxl-job

大众点评2015年发布的分布式任务调度平台，是一个轻量级分布式任务调度框架，核心设计目标是开发迅速、学习简单、轻量级、易扩展。XXL-JOB支持分片，简单支持任务依赖，支持子任务依赖，不是跨平台的
Xxl-job很大优势在于开源且免费，并且轻量级，开箱即用；在中小型公司使用非常广泛

ScheculerX

SchedulerX2.0，是阿里巴巴基于Akka架构字眼的新一代分布式任务调度平台，提供定时调度、调度任务编排和分布式批量处理等功能。
可在阿里云付费使用，功能非常强大，在阿里巴巴内部广泛使用并久经考验

TCT

腾讯自主研发的一款高性能、高可靠通用的分布式任务调度中间件，通过指定时间规则阳额触发调度任务，保障调度任务的可靠有序执行。支持国际通用的时间表达式、调度任务执行生命周期管理，解决传统定时任务单点以及并发性能问题

实现原理

核心架构

分布式定时任务核心要解决触发、调度、执行三个关键问题

触发器：Trigger，解析任务，生成触发事件
调度器：Scheduler，分配任务，管理任务生命周期
执行器：Executor，获取执行任务单元，执行任务逻辑除此之外们还需要提供一个控制台Admin，提供任务管理和干预的功能

数据流

功能架构

控制台

基本概念

任务：Job，任务元数据。任务元数据是指用户对任务属性的定义，包括任务类型、调度时机、执行行为、执行方式
任务实例：JobInstance，任务运行的实例。任务实例是一个确定的Job的一次运行实例，包括任务id、触发时间、状态&结果、过程信息
任务结果：JobResult，任务实例运行的结果
任务历史：JobHistory，用户可以修改任务信息，任务实例对应的任务元数据可以不同，因而使用任务历史存储

触发器

核心职责

给定一系列任务，解析他们的触发规则，在规定的时间点触发任务的调度

设计约束

需支持大量任务
需支持秒级的调度
周期任务需要多次执行
需博爱正秒级扫描的高性能，并且避免资源浪费

方案1

定时扫描+延时消息(腾讯、字节方案)

方案2

时间轮(Quartz所用方案) 时间轮是一种高效利用线程资源进行批量化调度的一种调度模型。时间轮是一个存储环形队列，底层采用数组实现，数组钟的每个元素可以存放到定时任务列表

高可用

核心问题：

不同业务之间，任务调度相互影响怎么办？
负责扫描和触发的机器挂了怎么办？解法思路：
存储上：不同国别、业务做资源隔离
运行时：不同国别、业务分开执行
部署时：采用多机房集群化部署，避免单点故障，通过数据库锁或分布式锁保证任务只被触发一次数据库行锁模式(Quartz)：
在调度之前，更新数据库钟JobInstance的状态，成功枪锁的才会触发调度
多台机器频繁竞争数据库锁，节点越多性能越差分布式锁模式(SchedulerX)：
在触发调度之前，尝试抢占分布式锁，可使用Redis锁和Zookeeper锁

调度器

资源来源

业务系统提供机器资源

使用该方案的公司：阿里、美团、字节等
优点：任务执行逻辑和业务系统公用同一份资源，利用率更高
缺点：更容易发生定时脚本影响在线服务的事故；不能由定时任务平台控制扩缩容定时任务平台提供机器资源
使用该方案的公司：字节等
优点：任务执行逻辑与业务系统提供的在线服务隔离，避免相互影响；可以支持优雅的扩容
缺点：消耗更多的机器资源；需要额外为定时任务平台申请接口调用权限，而不能直接继承业务系统的权限

资源调度

节点选择

随机节点执行：选择集群中一个可用的执行节点执行调度任务。适用场景：定时对账
广播执行：在集群中所有的执行节点分发调度任务并执行。使用场景：批量运维
分片执行：按照用户自定义分片逻辑进行拆分，分发到集群中不同节点并行执行，提升资源利用率。使用场景：海量日志统计任务分片
通过任务分片来提高任务执行的效率和资源的利用率
N个执行器Executor，M个业务数据区段，最好M>=N，且M是N的整数倍任务编排
使用有向无环图进行可视化任务编排故障转移
确保部分执行单元执行失败时，任务最终成功
分片任务基于一致性hash策略分发任务，当某Executor异常时，调度器会将任务分发到其他Executor

高可用

调度器可以集群部署，做到完全的无状态，靠消息队列的重试机制保证任务一定会被调度

执行器

基于注册中心，可以做到执行器的弹性扩缩容

业务应用

所有需要定时、延时、周期性执行任务的业务场景，都可以考虑使用分布式定时任务

电商

订单超时未支付
定时给商家、大人推送消息、发放优惠券等

互动

支付宝集五福
字节春节集卡瓜分红包

游戏

活动结束后批量补发用户未领取的奖励
订起更新游戏内榜单

分布式定时任务|青训营笔记

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