这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 13 天

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。

按触发时机分类:

• 定时任务 => 特定时间触发
• 延时任务 => 延时触发
• 周期任务 => 固定周期时间，或固定频率周期调度触发

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

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

业内流行框架:

Xxl-job、SchedulerX、TCT

实现原理

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

实现细节

• 任务 => Job，任务元数据
• 任务实例 => Joblnstance，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，解析它们的触发规则，在规定的时间点触发任务的调度

• 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

实现方案

• 定期扫描 + 延时消息
• 时间轮: 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，数组中的每个元素可以存放一个定时任务列表。

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被触发一次

  • Trigger集群模式：可避免单点故障，需要避免同一任务被多次触发,导致业务紊乱
  • ·数据库行锁模式：在触发调度之前，更新数据库中JobInstance的状态，成功抢锁的才会触发调度
  • 分布式锁模式：在触发调度之前，尝试抢占分布式锁,可使用Redis锁或Zookeeper锁

调度器

资源来源

• 业务系统提供机器资源
• 定时任务平台提供机器资源

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。适用场景: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，提升资源利用效率。适用场景: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

调度器-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障任务一定会被调度