分布式定时任务 | 青训营笔记这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第9天 1. 本堂课重点内容发展历程实现原理

这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第9天

1. 本堂课重点内容

发展历程
实现原理

2. 发展历程

2.1 Windows批处理

Case 1: 10分钟后windows电脑自动关机

2.2 Windows任务计划程序

Case 2: 每天12：00 自动疫情打卡

2.3 Linux命令 -CronJob

Case 3: 每天02：30定时清理机器日志

30 2 * * * clean_log.sh

分时日月周图片.png

Linux系统命令，使用简单，稳定可靠
只能控制单台机器，且无法适用于其他操作系统

2.4 单机定时任务-Timer、Ticker

Case 4: 每隔5分钟定时刷新本地缓存数据

java Timer

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
    @Override
    public void run() {
        SyncLocalCache();
    }
}, 5000, 5 * 60 * 1000);

go Ticker

ticker := time.NewTicker(5 * time.Minute)
for {
    select {
        case <- ticker.C:
        SyncLocalCache();
    }
}

跨平台
仅单机可用

2.5 单机定时任务- ScheduledExecutorService

Java.util.concurrent.ScheduleExecutorService是一种安排任务执行的ExecutorService，任务可以延迟执行，或者在一个固定的时间间隔内重复执行。任务通过工作线程并且不能被正在处理任务的线程异步执行。

Case 5: 每隔5分钟定时执行多个任务

ScheduledExecutorService sc = Executors.newScheduledThreadPool(5);
// 任务一
sc.scheduleAtFixedRate(((
        new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello");
            }
        }
        )), 0, 300, TimeUnit.SECONDS);
 
 // 任务二
 sc.scheduleAtFixedRate(((
        new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello1");
            }
        }
        )), 0, 300, TimeUnit.SECONDS);

拥有线程池功能
仅单机可用

2.6 任务调度 Quartz

图片.png

单任务极致控制
没有负载均衡机制

2.7 分布式定时任务

图片.png

平台化管理
分布式部署
支持海量数据

2.7.1 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。
分布式定时任务是吧分散的、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

2.7.2 分布式定时任务-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

2.7.3 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，适用于计算机量小、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

2.8 业内定时任务框架

图片.png

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功能。

3.2 数据流

图片.png

3.3 功能架构

图片.png

3.4 控制台

3.4.1 基本概念

图片.png

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

3.4.2 任务元数据

任务元数据是用户对任务属性定义，包括任务类型调度时机，执行行为等。

图片.png

3.4.3 任务实例

任务实例是一个确定job的一次运行实例

图片.png

3.5 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
- 需保证秒级扫描的高性能，并避免资源浪费

3.5.1 方案一

定期扫描＋延时消息（腾讯、字节方案）

图片.png

3.5.2 方案二

时间轮（Quartz 所用方案）

图片.png

3.5.3 触发器高可用

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触发一次。

3.5.4 数据库行锁方式

在触发调度之前，更新数据库中JobInstance的状态，成功枪锁的才会触发调度

图片.png

3.6 调度器

资源来源
资源调度
任务执行

3.6.1 资源来源

业务系统提供机器资源
- 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
- 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地权限