Elastic-Job - 分布式定时任务框架

摘要

Elastic-Job是ddframe中dd-job的作业模块中分离出来的分布式弹性作业框架。去掉了和dd-job中的监控和ddframe接入规范部分。该项目基于成熟的开源产品Quartz和Zookeeper及其客户端Curator进行二次开发。ddframe其他模块也有可独立开源的部分，之前当当曾开源过dd-soa的基石模块DubboX。项目开源地址：https://github.com/dangdangdotcom/elastic-job

Elastic-Job是ddframe中dd-job的作业模块中分离出来的分布式弹性作业框架。去掉了和dd-job中的监控和ddframe接入规范部分。

该项目基于成熟的开源产品Quartz和Zookeeper及其客户端Curator进行二次开发。

项目开源地址：https://github.com/dangdangdotcom/elastic-job

ddframe其他模块也有可独立开源的部分，之前当当曾开源过dd-soa的基石模块DubboX。

elastic-job和ddframe关系见下图

Elastic-Job主要功能

定时任务： 基于成熟的定时任务作业框架Quartz cron表达式执行定时任务。

作业注册中心： 基于Zookeeper和其客户端Curator实现的全局作业注册控制中心。用于注册，控制和协调分布式作业执行。

作业分片： 将一个任务分片成为多个小任务项在多服务器上同时执行。

弹性扩容缩容： 运行中的作业服务器崩溃，或新增加n台作业服务器，作业框架将在下次作业执行前重新分片，不影响当前作业执行。

支持多种作业执行模式： 支持OneOff，Perpetual和SequencePerpetual三种作业模式。

失效转移： 运行中的作业服务器崩溃不会导致重新分片，只会在下次作业启动时分片。启用失效转移功能可以在本次作业执行过程中，监测其他作业服务器空闲，抓取未完成的孤儿分片项执行。

运行时状态收集： 监控作业运行时状态，统计最近一段时间处理的数据成功和失败数量，记录作业上次运行开始时间，结束时间和下次运行时间。

**作业停止，恢复和禁用：**用于操作作业启停，并可以禁止某作业运行（上线时常用）。

**被错过执行的作业重触发：**自动记录错过执行的作业，并在上次作业完成后自动触发。可参考Quartz的misfire。

**多线程快速处理数据：**使用多线程处理抓取到的数据，提升吞吐量。

**幂等性：**重复作业任务项判定，不重复执行已运行的作业任务项。由于开启幂等性需要监听作业运行状态，对瞬时反复运行的作业对性能有较大影响。

**容错处理：**作业服务器与Zookeeper服务器通信失败则立即停止作业运行，防止作业注册中心将失效的分片分项配给其他作业服务器，而当前作业服务器仍在执行任务，导致重复执行。

**Spring支持：**支持spring容器，自定义命名空间，支持占位符。

**运维平台：**提供运维界面，可以管理作业和注册中心。

目录结构说明

elastic-job-core

elastic-job核心模块，只通过Quartz和Curator就可执行分布式作业。

elastic-job-spring

elastic-job对spring支持的模块，包括命名空间，依赖注入，占位符等。

elastic-job-console

elastic-job web控制台，可将编译之后的war放入tomcat等servlet容器中使用。

elastic-job-example

使用例子。

elastic-job-test

测试elastic-job使用的公用类，使用方无需关注。

引入maven依赖

elastic-job已经发布到中央仓库，可以在pom.xml文件中直接引入maven坐标。

    com.dangdang
    elastic-job-core
    1.0.1
    com.dangdang
    elastic-job-spring
    1.0.1

代码开发

提供3种作业类型，分别是OneOff, Perpetual和SequencePerpetual。需要继承相应的抽象类。

方法参数shardingContext包含作业配置，分片和运行时信息。可通过getShardingTotalCount(),getShardingItems()等方法分别获取分片总数，运行在本作业服务器的分片序列号集合等。

OneOff类型作业

OneOff作业类型比较简单，需要继承AbstractOneOffElasticJob，该类只提供了一个方法用于覆盖，此方法将被定时执行。用于执行普通的定时任务，与Quartz原生接口相似，只是增加了弹性扩缩容和分片等功能。

     
    
       context 
        
    

Perpetual类型作业

Perpetual作业类型略为复杂，需要继承AbstractPerpetualElasticJob并可以指定返回值泛型，该类提供两个方法可覆盖，分别用于抓取和处理数据。可以获取数据处理成功失败次数等辅助监控信息。**需要注意fetchData方法的返回值只有为null或长度为空时，作业才会停止执行，否则作业会一直运行下去。**这点是参照TbSchedule的设计。Perpetual作业类型更适用于流式不间歇的数据处理。

作业执行时会将fetchData的数据传递给processData处理，其中processData得到的数据是通过多线程（线程池大小可配）拆分的。建议processData处理数据后，更新其状态，避免fetchData再次抓取到，从而使得作业永远不会停止。processData的返回值用于表示数据是否处理成功，抛出异常或者返回false将会在统计信息中归入失败次数，返回true则归入成功次数。

     
    
       context 
         result  
         result
    
    
    
       context  data 
        
         
    

SequencePerpetual类型作业

SequencePerpetual作业类型和Perpetual作业类型极为相似，所不同的是Perpetual作业类型可以将获取到的数据多线程处理，但不会保证多线程处理数据的顺序。如：从2个分片共获取到100条数据，第1个分片40条，第2个分片60条，配置为两个线程处理，则第1个线程处理前50条数据，第2个线程处理后50条数据，无视分片项；SequencePerpetual类型作业则根据当前服务器所分配的分片项数量进行多线程处理，每个分片项使用同一线程处理，防止了同一分片的数据被多线程处理，从而导致的顺序问题。如：从2个分片共获取到100条数据，第1个分片40条，第2个分片60条，则系统自动分配两个线程处理，第1个线程处理第1个分片的40条数据，第2个线程处理第2个分片的60条数据。由于Perpetual作业可以使用多余分片项的任意线程数处理，所以性能调优的可能会优于SequencePerpetual作业。

     
    
       context 
         result  
         result
    
    
    
       context  data 
        
         
    

作业配置

与Spring容器配合使用作业，可以将作业Bean配置为Spring Bean， 可在作业中通过依赖注入使用Spring容器管理的数据源等对象。可用placeholder占位符从属性文件中取值。

Spring命名空间配置

<job:bean />命名空间属性详细说明

<reg:zookeeper />命名空间属性详细说明

基于Spring但不使用命名空间

不使用Spring配置

如果不使用Spring框架，可以用如下方式启动作业。

import comdangdangddframejobapiJobConfiguration
import comdangdangddframejobscheduleJobController
import comdangdangddframeregbaseCoordinatorRegistryCenter
import comdangdangddframeregzookeeperZookeeperConfiguration
import comdangdangddframeregzookeeperZookeeperRegistryCenter
import comdangdangexampleelasticjobcorejobOneOffElasticDemoJob
import comdangdangexampleelasticjobcorejobPerpetualElasticDemoJob
import comdangdangexampleelasticjobcorejobSequencePerpetualElasticDemoJob
public class JobDemo 
    
    private ZookeeperConfiguration zkConfig  new ZookeeperConfiguration    
    
    
    private CoordinatorRegistryCenter regCenter  new ZookeeperRegistryCenterzkConfig
    
    
    private JobConfiguration jobConfig1  new JobConfiguration OneOffElasticDemoJobclass  
    
    
    private JobConfiguration jobConfig2  new JobConfiguration PerpetualElasticDemoJobclass  
    
    
    private JobConfiguration jobConfig3  new JobConfiguration SequencePerpetualElasticDemoJobclass  
    
    public static void mainfinal  args 
        new JobDemoinit
    
    
    private void init 
        
        regCenterinit
        
        new JobControllerregCenter jobConfig1init
        
        new JobControllerregCenter jobConfig2init
        
        new JobControllerregCenter jobConfig3init
    

使用限制

作业一旦启动成功后不能修改作业名称，如果修改名称则视为新的作业。

同一台作业服务器只能运行一个相同的作业实例，因为作业运行时是按照IP注册和管理的。

作业根据/etc/hosts文件获取IP地址，如果获取的IP地址是127.0.0.1而非真实IP地址，应正确配置此文件。

一旦有服务器波动，或者修改分片项，将会触发重新分片；触发重新分片将会导致运行中的Perpetual以及SequencePerpetual作业再执行完本次作业后不再继续执行，等待分片结束后再恢复正常。

开启monitorExecution才能实现分布式作业幂等性（即不会在多个作业服务器运行同一个分片）的功能，但monitorExecution对短时间内执行的作业（如每5秒一触发）性能影响较大，建议关闭并自行实现幂等性。

elastic-job没有自动删除作业服务器的功能，因为无法区分是服务器崩溃还是正常下线。所以如果要下线服务器，需要手工删除zookeeper中相关的服务器节点。由于直接删除服务器节点风险较大，暂时不考虑在运维平台增加此功能

实现原理

弹性分布式实现

第一台服务器上线触发主服务器选举。主服务器一旦下线，则重新触发选举，选举过程中阻塞，只有主服务器选举完成，才会执行其他任务。

. 

某作业服务器上线时会自动将服务器信息注册到注册中心，下线时会自动更新服务器状态。

. 

主节点选举，服务器上下线，分片总数变更均更新重新分片标记。

. 

定时任务触发时，如需重新分片，则通过主服务器分片，分片过程中阻塞，分片结束后才可执行任务。如分片过程中主服务器下线，则先选举主服务器，再分片。

. 

通过4可知，为了维持作业运行时的稳定性，运行过程中只会标记分片状态，不会重新分片。分片仅可能发生在下次任务触发前。

. 

每次分片都会按服务器IP排序，保证分片结果不会产生较大波动。

. 

实现失效转移功能，在某台服务器执行完毕后主动抓取未分配的分片，并且在某台服务器下线后主动寻找可用的服务器执行任务。

流程图

作业启动

作业执行

运维平台

    elastic-job运维平台以war包形式提供，可自行部署到tomcat或jetty等支持servlet的web容器中。

elastic-job-console.war可以通过编译源码或从maven中央仓库获取。

登录

默认用户名和密码是root/root，可以通过修改conf\auth.properties文件修改默认登录用户名和密码。

主要功能

登录安全控制

注册中心管理

作业维度状态查看

服务器维度状态查看

快捷修改作业设置

控制作业暂停和恢复运行

设计理念

运维平台和elastic-job并无直接关系，是通过读取作业注册中心数据展现作业状态，或更新注册中心数据修改全局配置。

控制台只能控制作业本身是否运行，但不能控制作业进程的启停，因为控制台和作业本身服务器是完全分布式的，控制台并不能控制作业服务器。

不支持项

添加作业。因为作业都是在首次运行时自动添加，使用运维平台添加作业并无必要。

停止作业。即使删除了Zookeeper信息也不能真正停止作业的运行，还会导致运行中的作业出问题。

删除作业服务器。由于直接删除服务器节点风险较大，暂时不考虑在运维平台增加此功能。

主要界面

总览页

注册中心管理页

作业详细信息页

服务区详细信息页