導(dǎo)語(yǔ)：本文我們從架構(gòu)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)上來(lái)為大家講解騰訊云分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)TCT(Tencent Cloud Task)如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定高效，以及任務(wù)的切分和編排。（編輯：中間件小Q妹）

01

背景介紹

緣起緣滅，自有因果

首先, 我們來(lái)思考一些幾個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景：

• XX信用卡中心，每月28日凌晨1:00到3:00需要完成全網(wǎng)用戶當(dāng)月的費(fèi)用清單的生成。

• XX服飾，需要每天上午9:00開(kāi)始向會(huì)員推送送生日祝福短信。

• XX游戲平臺(tái)，新用戶注冊(cè)后，需要為當(dāng)前用戶生成定時(shí)任務(wù)， 在月底清算虛擬貨幣兌換的傭金額度。

• XX公司，需要定時(shí)執(zhí)行Python腳本，清理掉某文件服務(wù)系統(tǒng)中無(wú)效的tmp文件。

• XX保險(xiǎn)公司，需要每天凌晨2:00統(tǒng)計(jì)前一天新增保單數(shù)量，并觸發(fā)報(bào)表生成任務(wù)，完成后抄送郵件。

類似上述批量處理海量定時(shí)任務(wù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，企業(yè)從單體架構(gòu)向微服務(wù)架構(gòu)、云化服務(wù)架構(gòu)演進(jìn)過(guò)程中已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮，基于Quartz的常規(guī)調(diào)度框架已無(wú)法應(yīng)對(duì)這種分布式場(chǎng)景下的需求，既無(wú)法實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定高效，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)任務(wù)的切分、編排、失敗補(bǔ)充。因此企業(yè)迫切需要一款一站式分布式調(diào)度任務(wù)解決方案，幫助企業(yè)統(tǒng)一管理繁雜紛亂的定時(shí)任務(wù)，增強(qiáng)企業(yè)微服平臺(tái)服務(wù)化能力，支撐企業(yè)云化服務(wù)轉(zhuǎn)型。

02

現(xiàn)有的開(kāi)源方案

它山之石可以攻玉 …

在過(guò)往的發(fā)展中, 前人留下了不少優(yōu)秀的方案, 各有利弊。常見(jiàn)開(kāi)源產(chǎn)品: Quartz、XXL-Job、ElasticJob、Antares、SIA-TASK 等。

• Quartz：該框架應(yīng)用最為廣泛，其完全基于Java實(shí)現(xiàn)，Quartz 對(duì)單個(gè)任務(wù)的控制基本做到了極致，以其強(qiáng)大功能和應(yīng)用靈活性，成為開(kāi)源任務(wù)調(diào)度領(lǐng)域的權(quán)威及同類開(kāi)源產(chǎn)品如Antares的基石；

• XXL-JOB：一個(gè)輕量級(jí)分布式任務(wù)調(diào)度平臺(tái)，其核心設(shè)計(jì)目標(biāo)是開(kāi)發(fā)迅速、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單、輕量級(jí)、易擴(kuò)展。XXL-JOB 支持分片，支持簡(jiǎn)單任務(wù)依賴，支持子任務(wù)依賴，不支持跨平臺(tái)的。

• Elastic-Job：支持任務(wù)分片（作業(yè)分片一致性），沒(méi)有任務(wù)編排，不支持跨平臺(tái)；

• SIA-TASK：具有跨平臺(tái)、可編排、高可用、無(wú)侵入、一致性、異步并行、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、實(shí)時(shí)監(jiān)控等特點(diǎn)。

開(kāi)源方案的邏輯架構(gòu)圖

開(kāi)源方案的技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖

從開(kāi)源方案的邏輯架構(gòu)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，我們也能直觀的看出開(kāi)源方案的不足：

• 架構(gòu)方面：調(diào)度器職責(zé)劃分不清晰、系統(tǒng)擴(kuò)展性不足。面對(duì)大規(guī)模虛擬化&復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程調(diào)用并不能完成勝任。

• 性能方面：ZooKeeper集群伴隨任務(wù)量和高頻事件的增多，成為系統(tǒng)性能瓶頸。簡(jiǎn)的遠(yuǎn)程調(diào)用或者任務(wù)拉取等方案, 滿足不了量大頻高的業(yè)務(wù)訴求。

• 功能方面：缺乏完整認(rèn)證鑒權(quán)方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安全性無(wú)法保障。任務(wù)干預(yù)、監(jiān)控告警等系統(tǒng)運(yùn)維方面能力較弱。

03

TCT簡(jiǎn)介

為了解決上述問(wèn)題，我們進(jìn)行了深入的探索，并設(shè)計(jì)出了一套企業(yè)級(jí)的分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)TCT（Tencent Cloud Task）。TCT提供一站式分布式調(diào)度任務(wù)解決方案，支持隨機(jī)、廣播多種任務(wù)類型，具備任務(wù)分片、任務(wù)編排能力，提供完善的監(jiān)控告警體系。我們結(jié)合了用戶實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，吸取了歷史經(jīng)驗(yàn)，主要解決了面幾個(gè)核心問(wèn)題：

以上核心要素，對(duì)系統(tǒng)的要求各不相同，可提供如下總結(jié)進(jìn)行參考:

04

技術(shù)架構(gòu)

技術(shù)架構(gòu)圖

下面我們解釋下架構(gòu)圖中的各個(gè)功能模塊：

05

功能架構(gòu)

功能架構(gòu)圖

這樣設(shè)計(jì)分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)一：模塊化微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì), 職責(zé)清晰

觸發(fā)器

• 只需根據(jù)任務(wù)執(zhí)行規(guī)則，計(jì)算解析出不同時(shí)點(diǎn)的任務(wù)觸發(fā)事件。通過(guò)MQ的實(shí)現(xiàn)可靠性投遞(后續(xù)文章會(huì)逐步講解如何實(shí)現(xiàn)可靠性投遞)，起到削峰填谷，避免高峰IO等問(wèn)題, 提高吞吐量。

• 通過(guò)合理的分片策略和容災(zāi)策略，解決傳統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)鎖競(jìng)爭(zhēng)輪訓(xùn)的解析加載策略，降低對(duì)存儲(chǔ)的壓力。

• 冷熱數(shù)據(jù)隔離加載機(jī)制，進(jìn)一步降低對(duì)存儲(chǔ)壓力和系統(tǒng)開(kāi)銷。

• 根據(jù)高頻的任務(wù)執(zhí)行策略，采取預(yù)加載策略和動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)加載算法，解決高頻觸發(fā)導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載高的問(wèn)題。

調(diào)度器

• 整個(gè)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)中控制邏輯最為復(fù)雜的組件，IO密集型組件。

• 通過(guò)訂閱MQ消息事件，與觸發(fā)器解耦，有效提升系統(tǒng)的吞吐。

• 專注于任務(wù)調(diào)度的邏輯控制，如任務(wù)執(zhí)行調(diào)度、負(fù)載均衡、容錯(cuò)、限流、計(jì)費(fèi)等。

接入網(wǎng)關(guān)

• 獨(dú)立承擔(dān)客戶端的接入認(rèn)證和鑒權(quán)，提供有效的權(quán)限校驗(yàn)策略。

• 負(fù)責(zé)上下行信道的回話管理，與復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯完成解耦。

• 客戶端節(jié)點(diǎn)及服務(wù)節(jié)點(diǎn)上下線自動(dòng)探測(cè)感知機(jī)制，有效實(shí)現(xiàn)會(huì)話管理。

• 數(shù)據(jù)透?jìng)骷奥酚?，?shí)現(xiàn)組件內(nèi)閉環(huán)。

• 配合SDK/Agent側(cè)設(shè)計(jì)，有效避免了單節(jié)點(diǎn)連接數(shù)瓶頸以及服務(wù)節(jié)點(diǎn)冷起場(chǎng)景下的高并發(fā)tcp建立連接問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)二：無(wú)狀態(tài)化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)便水平擴(kuò)展

觸發(fā)器

• 通過(guò)有效的分片策略，在實(shí)現(xiàn)避免觸發(fā)壓力集中化的情況下，可快捷的完成服務(wù)的彈性擴(kuò)縮容，實(shí)現(xiàn)近似無(wú)狀態(tài)的水平擴(kuò)展。

調(diào)度器

• 完全無(wú)狀態(tài)的設(shè)計(jì)方案，無(wú)需考慮任務(wù)的回源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)狀態(tài)的水平擴(kuò)容。

接入網(wǎng)關(guān)

• 完全無(wú)狀態(tài)的設(shè)計(jì)方案，可實(shí)現(xiàn)無(wú)狀態(tài)的水平擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)理論上TCP連接數(shù)無(wú)上限。

優(yōu)點(diǎn)三：功能完備

靈活的觸發(fā)規(guī)則

• 支持Cron表達(dá)式，例如 * 0/5 * * * ? 等。

• 特定周期頻率的觸發(fā)規(guī)則，例如 間隔36分鐘等。

便捷的管理能力，提供暫停、恢復(fù)、停止、重試等多種多樣的管控能力。

任務(wù)管理

支持三種執(zhí)行方式

• 隨機(jī)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行：選擇集群中一個(gè)可用的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)執(zhí)行調(diào)度任務(wù)。適用場(chǎng)景：定時(shí)對(duì)賬。

• 廣播執(zhí)行：在集群中所有的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)分發(fā)調(diào)度任務(wù)并執(zhí)行。適用場(chǎng)景：批量運(yùn)維。

• 分片執(zhí)行：按照用戶自定義分片邏輯進(jìn)行拆分，分發(fā)到集群中不同節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行，提升資源利用效率。適用場(chǎng)景：海量日志統(tǒng)計(jì)。

任務(wù)調(diào)度執(zhí)行方式

支持三種觸發(fā)方式

• 手動(dòng)觸發(fā)：用戶在任務(wù)管理列表選擇特定任務(wù)手動(dòng)執(zhí)行一次，調(diào)度器立即進(jìn)行任務(wù)分發(fā)，并產(chǎn)生一個(gè)執(zhí)行批次。適用場(chǎng)景：周期執(zhí)行任務(wù)補(bǔ)充。

• 周期觸發(fā)：通過(guò)設(shè)置任務(wù)觸發(fā)的間隔時(shí)間來(lái)設(shè)置任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間；可支持 cron 表達(dá)式所不支持的周期設(shè)置。適用場(chǎng)景：定時(shí)備份。

• 工作流觸發(fā)：工作流是一組任務(wù)集合，可以編排任務(wù)的上下游邏輯依賴，進(jìn)行任務(wù)觸發(fā)。適用場(chǎng)景：海量數(shù)據(jù)處理，如數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)過(guò)濾，數(shù)據(jù)清洗，數(shù)據(jù)聚合的流程編排。

任務(wù)觸發(fā)方式

日志溯源能力

通過(guò)日志服務(wù), 方便用戶查詢?nèi)蝿?wù)執(zhí)行日志。用戶可以通過(guò)執(zhí)行記錄所有任務(wù)的執(zhí)行批次詳情，能夠?qū)Ξ?dāng)前狀態(tài)為執(zhí)行中的批次進(jìn)行停止執(zhí)行操作，能夠?qū)Ξ?dāng)前已經(jīng)終止的批次觸發(fā)重新執(zhí)行操作；點(diǎn)擊批次ID進(jìn)入該批次的執(zhí)行詳情，點(diǎn)擊任務(wù)ID進(jìn)入該任務(wù)的執(zhí)行批次列表，點(diǎn)擊執(zhí)行部署組進(jìn)入資源詳情列表。

日志查詢

支持復(fù)雜的任務(wù)編排能力

可以實(shí)現(xiàn)多種場(chǎng)景的任務(wù)工作流。通過(guò)構(gòu)建調(diào)度任務(wù)的上下游依賴關(guān)系完成復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度邏輯。適用于大數(shù)據(jù)流程處理、任務(wù)執(zhí)行工單、批量運(yùn)維流程編排等應(yīng)用場(chǎng)景。

任務(wù)編排

06

總結(jié)

一個(gè)平臺(tái)性的系統(tǒng)，從產(chǎn)品功能到技術(shù)架構(gòu)都存在著方方面面的挑戰(zhàn)，需要層層抽象和逐步優(yōu)化才能完成一個(gè)成熟產(chǎn)品落地。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，面對(duì)海量的數(shù)據(jù)和用戶規(guī)模，任何一種架構(gòu)設(shè)計(jì)，都面臨著網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)、 容錯(cuò)、冪等、數(shù)據(jù)可靠性/一致性等諸多問(wèn)題。

對(duì)于平臺(tái)而言，任務(wù)的可靠性是第一優(yōu)先級(jí)需要考慮的，次之任務(wù)執(zhí)行的時(shí)效性。合理地進(jìn)行功能模塊化拆分，針對(duì)不同場(chǎng)景，設(shè)計(jì)不同的擴(kuò)展方案，保證SLA的前提下提升系統(tǒng)整體吞吐，實(shí)現(xiàn)可靠有效觸達(dá)，應(yīng)對(duì)頻高量大的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

對(duì)于用戶而言，多樣化的管理手段、多維度的運(yùn)行指標(biāo)查詢， 全方位的鏈路監(jiān)控則是用戶追求的，只有讓用戶從復(fù)雜混亂的定時(shí)任務(wù)場(chǎng)景中抽離出來(lái)，才能更加專注在業(yè)務(wù)研發(fā)。

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