点我达分布式任务调度系统 - DaJob

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背景

    随着互联网的发展，应用服务中的定时任务数量日益增加，常规的垂直应用架构已无法应对，分布式服务架构势在必行。同时，也迫切需要一个分布式任务调度系统来管理分布式服务中的定时任务。

单一应用架构

    当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。此时，在该应用中的定时任务如果不多还好，但是一旦比较多，则意味着每次更改一个定时任务的执行时间，就需要重新部署一遍整个应用，导致整个应用停滞一段时间。

垂直应用架构

    当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆分为互不相干的几个应用来提升效率。此时，相应的任务也会被垂直拆分，每次更改任务带来的影响相应减少。

分布式服务架构

    当垂直应用越来越多，应用之间可能会出现不可避免的交互，此时，将核心业务抽取出来，形成单独的服务，各式各样的服务逐渐形成稳定的服务中心，使得前端应用能更快地响应多变的市场需求。此时，用于提高业务复用及整合的分布式服务框架是关键，同时，由于服务独立，则一般能做到定时任务独立的情况，因此，任务的更改对于整体系统的影响小之又小。

分布式任务调度

    在分布式服务架构的基础上，由于独立业务的数量可能很多，此时如果定时任务单独在该服务中实现，很可能会出现难以管理的情况，且避免不了定时任务更改导致的业务重启，因此，一个独立的分布式任务调度系统是很必要的，可以用来全局统筹管理所有的定时任务，同时，将任务的配置单独抽离出来作为该分布式任务调度系统的功能，就能做到定时任务的更改不影响任何业务，也不影响整个系统。

架构设计

设计思想

    以Dubbo核心，将调度单独抽象出来，成为一个调度中心，调度中心本身不承担实现任何业务逻辑，只是单纯依据调度配置来发起调度请求
    将任务抽象成为ExecutorService，由任务执行者来实现具体的任务，并且负责接收调度请求并执行，这样设计可以将任务与调度中心完全解耦，提高整个系统的扩展性，方便接入
    将调度中心对任务执行者的一些调用操作提取出来，形成一个单独的管理控制台，可以用来查看任务执行情况，同时该管理控制台通过H5实现，并提供对外Restful API，方便扩展与接入
    通过各种中间件，实现一些必须的操作，例如告警，监控，日志收集统计等操作，完全对整个系统安全性，稳定性的保障

  调度中心集群通过Zookeeper存储每个Schedular的一致性HashCode，以此来分配Job与Schedular之间的关系：新增的Job将会通过每个Schedular的一致性HashCode获取其对应的Job数，依据Job数的大小以及Schedular的相关属性来计算每个Schedular的权重，根据权重的大小来确定当前新增的Job应该被分配到哪个Schedular上。
    当新增Schedular之后，该新增的Schedular的Job正常为0，因此，正常状态下，该新增的Schedular的权重会比较大。
    同时，调度中心通过Zookeeper对Schedular实现主备切换，确保系统稳定性

系统组成

Schedular

    基于Quartz实现调度，提供对执行者操作的接口，用于操作任务调度配置，调度触发等操作;自身不参与任务逻辑的实现，不会受限于任务

执行者

    负责接收调度中心发起的调度请求，实现相应业务逻辑，完成任务执行，同时会对任务逻辑进行切面处理，记录相应日志并在任务结束后发送给调度中心

管理控制台

    管理控制台负责展示任务状态，执行情况，任务执行日志等报表数据，同时可以通过管理控制台配置新增任务，操作任务的状态，暂停/恢复等;另外，提供对外Restful API与H5的接入

Dubbo Monitor

    实时监控调度中心接口调用情况，统计调度频次，成功失败，QPS等，能通过这些报表数据来优化任务调度，优化系统

ELK

    通过ELK（ElasticSearch+Logstash+Kibana）来收集调度中心以及各执行机的执行日志，并加以分析统计，形成报表，可以方便提供观察

Alarm

    报警系统，通过Chronograf控制台配置告警规则，在出现问题时第一时间通过Kapacitor进行邮件与短信报警，可以有效提高错误提示的及时性并且降低错误发生到错误解决过程中消耗的时间，降低生产环境造成的损失，告警数据通过业务仪表盘获取。例如：可以配置线上机器的cpu当前使用率，设置阀值50%，策略为超过设置阀值时短信告警，此时当线上某台机器cpu超过50%时，即会发送短信告警

业务仪表盘

    通过打点的方式，来实时收集接口监控数据，通过logstash传输到kafka，通过kafka再分发到jstorm进行处理，处理完之后再存储到influxdb，形成业务仪表盘，最后通过Grafana控制台产生监控报表

配置中心

    整个系统各服务，通过配置中心统一管理相应配置，形成分布式配置管理机制，方便系统内各服务的配置一致性以及准确性

 

   在使用上，对于接入者而言，只需做一些简单的配置即可接入，接入界面简单易懂

 在配置完之后，就可以实现自己的任务逻辑了

接入之后，可以通过日志管理控制台线上实时查看任务执行状态

    另外，由于有告警系统，在任务执行异常时，会产生告警邮件与短信，实时发送，告知任务接入者与相应研发人员
  配置中心属性配置

特性

   支持动态暂停/恢复任务

    任务状态停止时，任务将不再被触发，若任务在执行过程中被暂停，则正在执行的任务不会被阻塞（由于任务执行结果状态中存在超时失败状态，因此如果点击暂停按钮时阻塞了当前正在执行的任务，会使当前任务的执行状态变为超时，不符合超时状态真正的意义），会延迟停止，即等到当前任务执行完再真正停止任务
    调度中心基于Quartz实现，通过Zookeeper实现主备隔离，保证调度中心HA
     当活跃节点宕机，冷备节点就会载入所有活跃节点中正在调度状态的任务，成为新的活跃节点，保证任务调度的准确执行
    执行机支持集群部署，任务分布式执行，通过调度中心统一调度
     执行机负载均衡，默认根据任务在某个执行机上的执行次数计算执行机调度权重，按照权重来选择本次任务调度分发给哪台执行机，实现负载均衡，可手动更改执行机选择策略

执行机集群方式,

failover,failfast,failsafe,failback,forking，默认为failover(故障切换)，调用失败时，重试其他服务器;failfast(快速失败)，只会发起一次调用，不会重试，失败立即报错;failsafe(失败安全)，出现异常时，直接忽略;failback(失败恢复)，调用失败时，定时重发，直到成功，重启会丢失; forking，并行调用多个执行机，只要一个成功即返回

   分片任务，支持任务分片，通过参数发送给任务执行机，执行机可以通过判断参数来进行分片作业的开发，同时支持动态分片，以分片参数和执行机为纬度进行分片，支持动态扩容执行机以及分片参数

    例如，某张订单表按照订单ID来进行简单纬度分片，且以取模3来进行分片，则可以设置三个分片参数，(0，1，2)，执行机在通过context拿到其中的一个分片参数之后可以对该分片参数做判断，来做具体的数据操作，例如当拿到的分片参数为0时，则对于0相应的分片做数据查询操作，依次类推
    再例如，某张订单表按照订单ID和Status来进行二维分片，ID取模以3来进行分片，状态以成功，失败两种状态来进行分片，此时就可以设置6个分片参数，({‘id’:0,’status’:0},{‘id’:1,’status’:0},{‘id’:2,’status’:0},{‘id’:0,’status’:1},{‘id’:1,’status’:1},{‘id’:2,’status’:1}),执行机在通过context拿到其中的一个分片参数之后，就可以对其json参数进行判断，来实现分片操作

   任务执行一致性，每次任务只会被一个执行机所执行;对于分片任务，在执行机集群部署时，一次任务调度将会广播触发对应集群中相应数量的执行器执行一次任务，同时传递分片参数，可根据分片参数开发分片任务。

    当分片参数大于执行器数量时，将会按照执行器路由策略，使得当前分片任务的某个或者某几个执行机执行多个分片的任务

    例如：当前分片任务分片参数为(a,b,c),当前任务执行机有3台(A,B,C)时，则会均匀随机得将分片参数发送给某一台执行机，且三台执行机一次只接收一个分片参数，做一次任务处理，即(a->A,b->B,c->C)|(a->A,b->C,c->B)|(a->B,b->A,c->C)|(a->B,b->C,c->A)|(a->C,b->A,c->B) |(a->C,b->B,c->A)；

     当任务执行机只有2台(A,B)时，每次任务调度时，某台执行机会收到两个分片参数，并分别处理这两个分片参数,即(a->A,b->B,c->A)|(a->A,b->B,c->B)|(a->B,b->A,c->A)|(a->B,b->A,c->B)；

     而当任务执行机大于分片参数个数，为4台(A,B,C,D)时，(a->A,b->B,c->C)|(a->A,b->C,c->D)|(a->A,b->D,c->B)| (a->B,b->C,c->D)|(a->B,b->D,c->A)|(a->B,b->A,c->C)|(a->C,b->A,c->B)|(a->C,b->B,c->D)| (a->C,b->D,c->A)|(a->D,b->A,c->B)|(a->D,b->B,c->C)|(a->D,b->C,c->A)，而统计下来，不管是执行机数目大于或者等于或者小于分片参数数目，被分发给执行机的分片参数始终是保持一致的（每台执行机接收到的总的分片参数是均匀的）

    告警系统，系统接入内部告警系统，任务失败时支持邮件，短信，钉钉，电话等告警

    弹性扩容缩容，调度中心将会实时探测任务执行机，因此一旦有执行机上线或者下线，都将会被探测到，而如果未被调度中心探测到，则可以进行手动探测执行机，而在探测到执行机之后，下次调度将会重新分配任务
    任务依赖，支持配置任务依赖关系，当父任务在执行完成之后会自动触发子任务的执行例如：有两个任务，分别为A和B，而B的执行条件为确认A任务执行完，B才能执行，否则，B任务不执行，此时的依赖关系就是B任务依赖A任务，此时在A任务配置完之后，设置B任务为依赖任务，而依赖关系则是A；又例如有6个任务，分别是A1,A2,A3,A4,A5,B，而B任务的执行需要确保A1-5这5个任务都执行完，B任务才执行，此时，B的依赖关系就是B任务依赖于A1-5，此时在配置完A1-5这5个任务之后再设置B为依赖任务，依赖关系则是A1-5 

    支持运行时查看任务执行情况，任务数量，调用次数，执行器数量等统计信息
    异常执行恢复机制，有时会遇到不可控情况，即执行机在执行后的执行结果因为网络断开等不可控因素导致不能发送给调度中心，此时能通过异常执行恢复机制临时记录，在下次执行机正常启动时重试发送给调度中心
    调度手动触发手动执行，特殊需求下，可能会要求调度可以手动执行，例如调度任务失败之后可能需要手动执行一次调度来补偿
    并行/串行策略，当定时时间远大于任务执行时间时，可以使用并行策略，任务异步调用执行，提高任务调度精确度;当任务执行时间可能大于定时时间，却需要任务按照某个定时规则定时调度时，可以使用串行策略，调度中心调度的当前任务的上一次触发，如果没有执行完，则当前执行机的下一次定时时间点时不会被触发，当且仅当任务执行结束，以防止某些持续性定时任务的时间不确定性导致异步触发时的数据混乱的情况发生，例如：某一任务的定时时间为10秒钟，但是任务本身可能会出现执行超过10秒的情况，而超过时，如果出现两个时间点的任务并行执行时会出现数据混乱的情况，此时就可以使用串行策略，确保当前执行机上一个任务未执行完，不会触发新的执行
    支持调度接口数据监控，产生监控报表，便于观测。

总结

   对于互联网公司来说，时间就是金钱，效率决定一切。本系统在接入到8月初将近3个月的时间内，表现不凡，调度了约100万次，给公司内部各服务实现任务调度提供了便利。