前言：这是我参与「第三届青训营-后端场」笔记创作活动的第4篇笔记。这篇笔记记录了「分布式定时任务那些事儿」这一节的内容。
一、本堂课重点内容
- 分布式定时任务的基本概念
- 分布式定时任务的实现原理
二、详细知识点介绍
1 分布式定时任务基本概念
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。
1.1 定时任务分类
按触发时机分类的三个概念：
- 定时任务：特定时间触发，比如今天15:06执行
- 延时任务：延时触发，比如10s后执行
- 周期任务：固定周期时间，或固定频率周期调度触发，比如每隔5s或者每天12点执行
1.2 分布式定时任务的特点
- 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运行任务调度，突破单机定时任务的性能瓶颈
- 伸缩性：采用集群方式部署，可以随时按需扩容和缩容
- 高可用：单点故障不影响最终任务结果，可以做到故障转移
1.3 分布式定时任务的执行方式
- 单机任务：随机触发一台机器执行任务，适用于计算量小、并发度低的任务
- 广播任务：广播到所有的机器上执行同一个任务，比如：清理日志
- Map任务：一个任务可以分出多个子任务， 每个子任务负责一部分的计算。适用于计算量大，单机无法满足要求的任务。
- MapReduce任务：在Map任务的基础上，还可以对所有子任务的结果做汇总计算，适用于计算量大，并且需要对子任务结果做汇总的任务。
举例：
在一个春节集卡瓜分奖金的活动中，每个用户的发奖金额计算这一部分应当使用MapReduce任务，而最终开奖环节则应当使用Map任务。
2 业内定时任务框架
其中Xxl-job框架是一个轻量级分布式任务调度框架，其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。该框架的优势在于开源且免费，开箱即用，操作简单，上手快，维护成本不高，在中小型公司中使用非常广泛。
3 分布式定时任务的实现原理
3.1 核心架构
分布式定时任务要解决的三个核心问题：触发、调度、执行
- 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
- 控制台：Admin，提供任务管理和干预的功能。
3.1.1 数据流
3.1.2 功能架构
3.2 控制台
- 任务：Job，任务元数据。是用户对任务的属性定义，包括任务类型、调度时机、执行行为等。
- 任务实例：JobInstance，周期任务会生成多个任务实例。
- 任务结果：JobResult，任务实例运行的结果。
- 任务历史：JobHistory，用户修改任务信息后，任务数据会改变，需要存储历史。
其中，任务和任务实例之间的关系可以类比成类与类生成实例之间的关系。任务定义了该任务的所有属性，而根据该任务信息可以实例化得到任务实例，任务实例通过job_id与任务进行关联。任务实例是有状态的，可以处于任务生命周期中的不同阶段，其带有运行过程信息以及结果信息。
3.3 触发器
3.3.1 核心职责
给定一系列任务，解析它们的触发规则，在规定的时间点触发任务的调度
设计约束
- 需要支持大量任务
- 需要支持秒级的调度
- 周期任务需要多次执行
- 需要保证秒级扫描的高性能，避免资源浪费
3.3.2 实现方案
3.3.2.1 定时扫描+延时消息
通过定时扫描器周期性的扫描数据库中的任务数据，将符合要求的任务交给processor，processor再通过延时消息的方式，让消息在预定的时间点被触发。
3.3.2.2 时间轮
该方案是Quartz采用的方案，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，数组中的每一个元素可以存放一个定时任务列表。
3.4 调度器
调度器面临的两大问题：资源来源、资源调度
3.4.1 资源来源
资源来源大致分为两种：业务系统提供机器资源、定时任务平台提供机器资源
| 业务系统提供 | 定时任务平台提供 | |
|---|---|---|
| 优点 | 任务执行逻辑与业务系统共用一份资源，利用率更高 | 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；可以优雅支持扩缩容 |
| 缺点 | 更容易发生定时任务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 | 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 |
3.4.2 资源调度
3.4.2.1 节点选择
3.4.2.2 任务分片
3.5 执行器
三、课后个人总结
通过本次课程，我对定时任务、分布式定时任务的概念有了深刻的认识。对分布式定时任务的分类、特点、执行方式、使用场景都有了一定的了解。在实现原理部分，我对分布式定时任务具体的实现方式有了了解。学习了基本架构模型后，再对特定的分布式定时任务框架进行学习时，可以更加清晰的确定学习路线和学习重点。
