这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第12天。
一、本堂课重点知识
今天主要的学习内容是分布式定时任务相关知识。
- 知识面扩充
- 对分布式定时任务建立起宏观的认知，并深入了解其实现原理
- 了解关联的单机定时任务、大数据处理引擎，通过了解不同实现方案的优劣来拓展知识面
- 项目实践能力加强
- 了解在哪些实际业务场景中使用分布式定时任务
- 对于实际业务场景的中间件选型、技术方案设计做到成竹在胸
二、详细知识点介绍
1. 前言
1.1 春节集卡集福
- 亿级用户规模
- 亿级资金规模
- 百万级读写QPS
分布式定时任务
- 自动化
- 定时执行
- 海量数据
- 高效稳定
2. 发展历程
2.1 Windows批处理
case 1：Windows电脑定时自动关机
2.2 Windows任务计划程序
case 2：每天定时自动疫情打卡
2.3 Linux命令-CronJob
case3：每天定时清理机器日志
- Linux系统命令，使用简单，稳定可靠
- 只能控制单台电脑，且无法适用于其他操作系统
2.4 单机定时任务
- Timer、Ticker
- case4：每隔一段时间定时刷新本地缓存数据
- 跨平台
- 仅单机可用
- ScheduledExecutorService
- case5：每隔一段时间定时执行多个任务
- 拥有线程池功能
- 仅单机可用
2.5 任务调度-Quartz
2.6 分布式定时任务
- 平台化管理
- 分布式部署
- 支持海量数据
什么是分布式定时任务
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。
按触发时机分类：
- 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，比如每天12点或者每隔5s执行
分布式定时任务特点
- 自动化
- 平台化
- 分布式
- 伸缩性
- 高可用
分布式定时任务执行方式
- 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：广播到所有机器上执行同一个任务，比如所有机器一起清理日志
- 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
2.7 业内定时任务框架
- Xxl-job
- SchedulerX
- TCT
- Elastic-job
- Saturn
分布式定时任务VS单机定时任务
关系：
- 都可以实现自动化的定时、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
- 大数据处理引擎往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
3. 实现原理
3.1 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，还需要提供一个控制台(Admin)，提供任务管理和干预的功能。
3.2 控制台
- 任务：Job,任务元数据
- 任务实例：JobInstance,任务运行的实例
- 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
3.3 触发器
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
- 需保证秒级扫描的高性能，并避免资源浪费
方案
- 定期扫描+延时消息
- 时间轮
高可用
- 核心问题
- 不同业务之间，任务的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
- 分布式锁模式
3.4 调度器
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：
- 任务执行逻辑与业务系统共用同一份资源，利用率更高
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
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
- 可以支持优雅地扩缩容
缺点：
- 消耗更多机器资源
- 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
节点选择
- 随机节点执行
- 广播执行
- 分片执行
高级特性
- 任务编排
- 故障转移
4. 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
三、实践练习例子
-
分布式定时任务可以帮助我们处理哪些业务场景？
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春节集卡瓜分20亿的玩法，发奖金额计算、实时开奖两个阶段分别用到分布式定时任务什么执行模式？
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有了分布式定时任务，单机定时任务还有适用场景么？
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时间轮这种数据结构，在定时/延时场景相比其他数据结构有哪些优势？
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分布式定时任务的调度中心怎么判断一台执行器的机器处于可被调度状态？
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你能想到哪些业务场景，实时计算引擎优于分布式定时任务？
四、课后个人总结
学习到了更多分布式定时任务的相关知识。
