分布式集群架构场景化解决⽅案（四）分布式调度问题

调度—>定时任务，分布式调度—>在分布式集群环境下定时任务这件事

Elastic-job（当当⽹开源的分布式调度框架）

一. 定时任务的场景

定时任务形式：每隔⼀定时间/特定某⼀时刻执⾏

例如：

订单审核、出库

订单超时⾃动取消、⽀付退款

礼券同步、⽣成、发放作业

物流信息推送、抓取作业、退换货处理作业

数据积压监控、⽇志监控、服务可⽤性探测作业

定时备份数据

⾦融系统每天的定时结算

数据归档、清理作业

报表、离线数据分析作业

二. 什么是分布式调度

什么是分布式任务调度？有两层含义

1）运⾏在分布式集群环境下的调度任务（同⼀个定时任务程序部署多份，只应该有⼀个定时任务在执⾏）

2）分布式调度—>定时任务的分布式—>定时任务的拆分（即为把⼀个⼤的作业任务拆分为多个⼩的作业任务，同时执⾏）

三.  定时任务与消息队列的区别

（一）共同点

异步处理

⽐如注册、下单事件

应⽤解耦

不管定时任务作业还是MQ都可以作为两个应⽤之间的⻮轮实现应⽤解耦，这个⻮轮可以中转

数据，当然单体服务不需要考虑这些，服务拆分的时候往往都会考虑

流量削峰

双⼗⼀的时候，任务作业和MQ都可以⽤来扛流量，后端系统根据服务能⼒定时处理订单或者

从MQ抓取订单抓取到⼀个订单到来事件的话触发处理，对于前端⽤户来说看到的结果是已经

下单成功了，下单是不受任何影响的

（二）本质不同

定时任务作业是时间驱动，⽽MQ是事件驱动；

时间驱动是不可代替的，⽐如⾦融系统每⽇的利息结算，不是说利息来⼀条（利息到来事件）就算

⼀下，⽽往往是通过定时任务批量计算；

所以，定时任务作业更倾向于批处理，MQ倾向于逐条处理；

四. 定时任务的实现⽅式

定时任务的实现⽅式有多种。早期没有定时任务框架的时候，我们会使⽤JDK中的Timer机制和多线程机制（Runnable+线程休眠）来实现定时或者间隔⼀段时间执⾏某⼀段程序；后来有了定时任务框架，⽐ 如⼤名鼎鼎的Quartz任务调度框架，使⽤时间表达式（包括：秒、分、时、⽇、周、年）配置某⼀个任务什么时间去执⾏：

（一）任务调度框架Quartz回顾示意(我们课程主要内容不是Quartz)

1. 引入jar

<!--任务调度框架quartz-->
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.quartz-scheduler/quartz -->
        <dependency>
            <groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
            <artifactId>quartz</artifactId>
            <version>2.3.2</version>
        </dependency>

2. 定时任务作业主调度程序

package quartz;

import org.quartz.*;
import org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;

public class QuartzMan {

    // 1、创建任务调度器（好比公交调度站）
    public static Scheduler createScheduler() throws SchedulerException {
        SchedulerFactory schedulerFactory = new StdSchedulerFactory();
        Scheduler scheduler = schedulerFactory.getScheduler();
        return scheduler;
    }


    // 2、创建一个任务（好比某一个公交车的出行）
    public static JobDetail createJob() {
        JobBuilder jobBuilder = JobBuilder.newJob(DemoJob.class); // TODO 自定义任务类
        //设置任务的基本属性
        jobBuilder.withIdentity("jobName","myJob");
        JobDetail jobDetail = jobBuilder.build();
        return jobDetail;
    }


    /**
     * 3、创建作业任务时间触发器（类似于公交车出车时间表）
     * cron表达式由七个位置组成，空格分隔
     * 1、Seconds（秒）  0~59
     * 2、Minutes（分）  0~59
     * 3、Hours（小时）  0~23
     * 4、Day of Month（天）1~31,注意有的月份不足31天
     * 5、Month（月） 0~11,或者 JAN,FEB,MAR,APR,MAY,JUN,JUL,AUG,SEP,OCT,NOV,DEC
     * 6、Day of Week(周)  1~7,1=SUN或者  SUN,MON,TUE,WEB,THU,FRI,SAT
     * 7、Year（年）1970~2099  可选项
     *示例：
     * 0 0 11 * * ? 每天的11点触发执行一次
     * 0 30 10 1 * ? 每月1号上午10点半触发执行一次
     */
    public static Trigger createTrigger() {
        // 创建时间触发器
        CronTrigger cronTrigger = TriggerBuilder.newTrigger()
                .withIdentity("triggerName","myTrigger")
                .startNow()
                //设置时间表达式：每隔2秒执行一次
                .withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("*/2 * * * * ?")).build();
        return cronTrigger;
    }



    /**
     * main函数中开启定时任务
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws SchedulerException {
        // 1、创建任务调度器（好比公交调度站）
        Scheduler scheduler = QuartzMan.createScheduler();
        // 2、创建一个任务（好比某一个公交车的出行）
        JobDetail job = QuartzMan.createJob();
        // 3、创建任务的时间触发器（好比这个公交车的出行时间表）
        Trigger trigger = QuartzMan.createTrigger();
        // 4、使用任务调度器根据时间触发器执行我们的任务
        scheduler.scheduleJob(job,trigger);
        scheduler.start();
    }
}

3. 定义⼀个job，需实现Job接⼝

package quartz;

import org.quartz.Job;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;

public class DemoJob implements Job {
    @Override
    public void execute(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {
        System.out.println("我是一个定时任务执行逻辑");
    }
}

以上，是回顾⼀下任务调度框架Quartz的⼤致⽤法，那么在分布式架构环境中使⽤Quartz已经不能更好的满⾜我们需求，我们可以使⽤专业的分布式调度框架，这⾥我们推荐使⽤Elastic-job。

五. 分布式调度框架Elastic-Job

（一）Elastic-Job介绍

Elastic-Job是当当⽹开源的⼀个分布式调度解决⽅案，基于Quartz⼆次开发的，由两个相互独⽴的⼦项⽬Elastic-Job-Lite和Elastic-Job-Cloud组成。我们要学习的是 Elastic-Job-Lite，它定位为轻量级⽆中⼼ 化解决⽅案，使⽤Jar包的形式提供分布式任务的协调服务，⽽Elastic-Job-Cloud⼦项⽬需要结合Mesos 以及Docker在云环境下使⽤。

Elastic-Job的github地址：https://github.com/elasticjob

主要功能介绍：

• 分布式调度协调
• 在分布式环境中，任务能够按指定的调度策略执⾏，并且能够避免同⼀任务多实例重复执⾏
• 丰富的调度策略 基于成熟的定时任务作业框架Quartz cron表达式执⾏定时任务
• 弹性扩容缩容 当集群中增加某⼀个实例，它应当也能够被选举并执⾏任务；当集群减少⼀个实例时，它所执⾏的任务能被转移到别的实例来执⾏。
• 失效转移 某实例在任务执⾏失败后，会被转移到其他实例执⾏
• 错过执⾏作业重触发 若因某种原因导致作业错过执⾏，⾃动记录错过执⾏的作业，并在上次作业完成后⾃动触发。
• ⽀持并⾏调度 ⽀持任务分⽚，任务分⽚是指将⼀个任务分为多个⼩任务项在多个实例同时执⾏。
• 作业分⽚⼀致性 当任务被分⽚后，保证同⼀分⽚在分布式环境中仅⼀个执⾏实例

（二）Elastic-Job-Lite应⽤

jar包（API） + 安装zk软件

Elastic-Job依赖于Zookeeper进⾏分布式协调，所以需要安装Zookeeper软件（3.4.6版本以上），关于 Zookeeper，此处我们不做详解，在阶段三会有深度学习，我们此处需要明⽩Zookeeper的本质功能： 存储+通知。

1. 安装Zookeeper（此处单例配置）

我们使⽤3.4.10版本，在linux平台解压下载的zookeeper-3.4.10.tar.gz

2）进⼊conf⽬录，cp zoo_sample.cfg zoo.cfg

3) 进⼊bin⽬录，启动zk服务

启动 ./zkServer.sh start

停⽌ ./zkServer.sh stop

查看状态 ./zkServer.sh status

2. Zookeeper的树形节点结构图

 3. 引入jar包

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.dangdang/elastic-job-lite-core -->
        <!--elastic-job-lite核心包-->
        <dependency>
            <groupId>com.dangdang</groupId>
            <artifactId>elastic-job-lite-core</artifactId>
            <version>2.1.5</version>
        </dependency>

4. 定时任务实例

需求：每隔两秒钟执⾏⼀次定时任务（resume表中未归档的数据归档到resume_bak表中，

每次归档1条记录）

1）resume_bak和resume表结构完全⼀样

2）resume表中数据归档之后不删除，只将state置为"已归档"

数据

-- ----------------------------
-- Table structure for resume
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `resume`;

CREATE TABLE `resume` (
 `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
 `sex` varchar(255) DEFAULT NULL,
 `phone` varchar(255) DEFAULT NULL,
 `address` varchar(255) DEFAULT NULL,
 `education` varchar(255) DEFAULT NULL,
 `state` varchar(255) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1001 DEFAULT CHARSET=utf8;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

5. 定时任务类

package elasticjob;

import com.dangdang.ddframe.job.api.ShardingContext;
import com.dangdang.ddframe.job.api.simple.SimpleJob;

import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * ElasticJobLite定时任务业务逻辑处理类
 */
public class ArchivieJob implements SimpleJob {

    /**
     * 需求：resume表中未归档的数据归档到resume_bak表中，每次归档1条记录
     * execute方法中写我们的业务逻辑（execute方法每次定时任务执行都会执行一次）
     * @param shardingContext
     */
    @Override
    public void execute(ShardingContext shardingContext) {
        //获取当前的分片
        int shardingItem = shardingContext.getShardingItem();
        System.out.println("=====>>>>当前分片：" + shardingItem);

        // 获取分片参数shardingItemParameters("0=bachelor,1=master,2=doctor").build();在ElasticJobMain类中设置的
        String shardingParameter = shardingContext.getShardingParameter(); // 0=bachelor,1=master,2=doctor


        // 1 从resume表中查询出1条记录（未归档）
        String selectSql = "select * from resume where state='未归档' and education='"+ shardingParameter +"' limit 1";
        List<Map<String, Object>> list = JdbcUtil.executeQuery(selectSql);
        if(list == null || list.size() ==0 ) {
            System.out.println("数据已经处理完毕！！！！！！");
            return;
        }
        // 2 "未归档"更改为"已归档"
        Map<String, Object> stringObjectMap = list.get(0);
        long id = (long) stringObjectMap.get("id");
        String name = (String) stringObjectMap.get("name");
        String education = (String) stringObjectMap.get("education");

        System.out.println("=======>>>>id：" + id + "  name：" + name + " education：" + education);

        String updateSql = "update resume set state='已归档' where id=?";
        JdbcUtil.executeUpdate(updateSql,id);

        // 3 归档这条记录，把这条记录插入到resume_bak表
        String insertSql = "insert into resume_bak select * from resume where id=?";
        JdbcUtil.executeUpdate(insertSql,id);
    }
}

6. 主类

package elasticjob;

import com.dangdang.ddframe.job.config.JobCoreConfiguration;
import com.dangdang.ddframe.job.config.simple.SimpleJobConfiguration;
import com.dangdang.ddframe.job.lite.api.JobScheduler;
import com.dangdang.ddframe.job.lite.config.LiteJobConfiguration;
import com.dangdang.ddframe.job.reg.base.CoordinatorRegistryCenter;
import com.dangdang.ddframe.job.reg.zookeeper.ZookeeperConfiguration;
import com.dangdang.ddframe.job.reg.zookeeper.ZookeeperRegistryCenter;

public class ElasticJobMain {

    public static void main(String[] args) {
        // 配置分布式协调服务（注册中心）Zookeeper
        ZookeeperConfiguration zookeeperConfiguration = new ZookeeperConfiguration("192.168.200.128:2181","data-archive-job");
        CoordinatorRegistryCenter coordinatorRegistryCenter = new ZookeeperRegistryCenter(zookeeperConfiguration);
        coordinatorRegistryCenter.init();

        // 配置任务（时间事件、定时任务业务逻辑、调度器）
        JobCoreConfiguration jobCoreConfiguration = JobCoreConfiguration
                .newBuilder("archive-job", "*/2 * * * * ?", 3)
                .shardingItemParameters("0=bachelor,1=master,2=doctor").build();
        SimpleJobConfiguration simpleJobConfiguration = new SimpleJobConfiguration(jobCoreConfiguration,ArchivieJob.class.getName());

        //这里加overwrite(true)的时候当重写上面的配置信息时会重写进zookeeper中
        JobScheduler jobScheduler = new JobScheduler(coordinatorRegistryCenter, LiteJobConfiguration.newBuilder(simpleJobConfiguration).overwrite(true).build());
        jobScheduler.init();


    }
}

7. JdbcUtil⼯具类

package elasticjob;

import java.sql.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class JdbcUtil {
    //url
    private static String url = "jdbc:mysql://192.168.200.128:3306/jpa?characterEncoding=utf8&useSSL=false";
    //user
    private static String user = "root";
    //password
    private static String password = "PcPc@123";
    //驱动程序类
    private static String driver = "com.mysql.jdbc.Driver";

    static {
        try {
            Class.forName(driver);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Connection getConnection() {

        try {
            return DriverManager.getConnection(url, user, password);
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return null;

    }

    public static void close(ResultSet rs, PreparedStatement ps, Connection con) {
        if (rs != null) {
            try {
                rs.close();
            } catch (SQLException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (ps != null) {
                    try {
                        ps.close();
                    } catch (SQLException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        if (con != null) {
                            try {
                                con.close();
                            } catch (SQLException e) {
                                // TODO Auto-generated catch block
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }


    /***
     * DML操作（增删改）
     * 1.获取连接数据库对象
     * 2.预处理
     * 3.执行更新操作
     * @param sql
     * @param obj
     */
    //调用者只需传入一个sql语句，和一个Object数组。该数组存储的是SQL语句中的占位符
    public static void executeUpdate(String sql,Object...obj) {
        Connection con = getConnection();//调用getConnection()方法连接数据库
        PreparedStatement ps = null;
        try {
            ps = con.prepareStatement(sql);//预处理
            for (int i = 0; i < obj.length; i++) {//预处理声明占位符
                ps.setObject(i + 1, obj[i]);
            }
            ps.executeUpdate();//执行更新操作
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            close(null, ps, con);//调用close()方法关闭资源
        }
    }



    /***
     * DQL查询
     * Result获取数据集
     *
     * @param sql
     * @param obj
     * @return
     */
    public static List<Map<String,Object>> executeQuery(String sql, Object...obj) {
        Connection con = getConnection();
        ResultSet rs = null;
        PreparedStatement ps = null;
        try {
            ps = con.prepareStatement(sql);
            for (int i = 0; i < obj.length; i++) {
                ps.setObject(i + 1, obj[i]);
            }
            rs = ps.executeQuery();
            //new 一个空的list集合用来存放查询结果
            List<Map<String, Object>> list = new ArrayList<>();
            //获取结果集的列数
            int count = rs.getMetaData().getColumnCount();
            //对结果集遍历每一条数据是一个Map集合，列是k,值是v
            while (rs.next()) {
                //一个空的map集合，用来存放每一行数据
                Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
                for (int i = 0; i < count; i++) {
                    Object ob = rs.getObject(i + 1);//获取值
                    String key = rs.getMetaData().getColumnName(i + 1);//获取k即列名
                    map.put(key, ob);
                }
                list.add(map);
            }
            return list;
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {

            close(rs, ps, con);
        }

        return null;
    }
}

（四）Elastic-Job-Lite轻量级去中⼼化的特点

如何理解轻量级和去中⼼化？

 （五）任务分⽚

⼀个⼤的⾮常耗时的作业Job，⽐如：⼀次要处理⼀亿的数据，那这⼀亿的数据存储在数据库中，如果⽤⼀个作业节点处理⼀亿数据要很久，在互联⽹领域是不太能接受的，互联⽹领域更希望机器的增加去 横向扩展处理能⼒。所以，ElasticJob可以把作业分为多个的task（每⼀个task就是⼀个任务分⽚），每 ⼀个task交给具体的⼀个机器实例去处理（⼀个机器实例是可以处理多个task的），但是具体每个task 执⾏什么逻辑由我们⾃⼰来指定。

 

Strategy策略定义这些分⽚项怎么去分配到各个机器上去，默认是平均去分，可以定制，⽐如某⼀个机器负载 ⽐较⾼或者预配置⽐较⾼，那么就可以写策略。分⽚和作业本身是通过⼀个注册中⼼协调的，因 为在分布式环境下，状态数据肯定集中到⼀点，才可以在分布式中沟通。

分⽚代码

 

 

（六）弹性扩容

 

新增加⼀个运⾏实例app3，它会⾃动注册到注册中⼼，注册中⼼发现新的服务上线，注册中⼼会通知ElasticJob 进⾏重新分⽚，那么总得分⽚项有多少，那么就可以搞多少个实例机器，⽐如完全可以分 1000⽚ 最多就可以有多少app实例，，，，机器能成的主，完全可以分1000⽚

那么就可以搞1000台机器⼀起执⾏作业。

注意：

1）分⽚项也是⼀个JOB配置，修改配置，重新分⽚，在下⼀次定时运⾏之前会重新调⽤分⽚算法，那么这个分⽚算法的结果就是：哪台机器运⾏哪⼀个⼀⽚，这个结果存储到zk中的，主节点会把分⽚给分好 放到注册中⼼去，然后执⾏节点从注册中⼼获取信息(执⾏节点在定时任务开启的时候获取相应的分 ⽚)。

2）如果所有的节点挂掉值剩下⼀个节点，所有分⽚都会指向剩下的⼀个节点，这也是ElasticJob的⾼可⽤。