ElasticJob分片机制

Posted 2023-04-27

参考技术A     ElasticJob是一个弹性的分布式任务调度框架，这里的分布式就是采用分片的来进行任务调度和业务执行的解耦，分片信息就是中间进行解耦的。ElasticJob任务调度框架调度触发执行的是分片，然后业务可以在框架触发对应分片信息的时候，增加自己业务的处理。分片这个思想挺不错的，把任务调度框架和实际业务解耦的相当好。

     ShardingListenerManager分片管理监听器在ElasticJob启动的就是开启了监听，这里是开启了2个监听器ShardingTotalCountChangedJobListener(分片节点总数变化监听器)和ListenServersChangedJobListener(服务器改变监听器)。

    获取zookeeper下发的分片个数变化事件的通知，判断新分片数和原分片数是否相等，不相等的话设置需要重新分片的标记，创建/leader/sharding/neccessary持久节点。

    instance和servers节点下有子节点变化会被监听到，这个时候也会去设置下需要重新分片的标记/leader/sharding/neccessary节点。

    上面是触发生成了需要重新分片的标记，具体分片的执行时在任务执行的过程中。在作业任务执行的时候需要获取分片信息，这个时候会完成重新分片的执行。

源码分析ElasticJob任务错过机制(misfire)与幂等性

任务在调度执行中，由于某种原因未执行完毕，下一次调度任务触发后，在同一个Job实例中，会出现两个线程处理同一个分片上的数据，这样就会造成两个线程可能处理相同的数据，因此Elastic-Job引入幂等机制来解决上述问题。再重申一次ElastciJob的分布式是数据的分布式，一个任务在多个Job实例上运行，每个Job实例处理该Job的部分数据（数据分片）。
本文重点分析ElasticJob是如何做到如下两点的。

1. ElasticJob如何确保在同一个Job实例中多个线程不会处理相同的数据

2. ElasticJob如何确保数据不会被多个Job实例处理

为了解决上述这种情况，ElasticJob引入任务错过补偿执行(misfire)与幂等机制。

ElasticJob幂等原理

场景：例如任务调度周期为每5s执行一次，正常每次调度任务处理需要耗时2s，如果在某一段时间由于数据库压力变大，导致原本只需要2s就能处理完成的任务，现在需要16s才能运行，在一批数据处理未完成的情况下，每5s又会触发一次调度，如果不加以控制的话，在同一个实例上根据分片条件去查询数据库，查询到的数据有可能相同（部分相同），这样同一条任务数据将被多次处理，如果业务方法未实现幂等，则会引发非常严重的问题，那ElasticJob是否可以避免这个问题呢？

答案是肯定。elasticJob提供了一个配置参数：monitorExecution=true，开启幂等性。

一个任务触发后，将执行任务处理逻辑，其入口：

1AbstractElasticJobExecutor#misfireIfRunning
2if (jobFacade.misfireIfRunning(shardingContexts.getShardingItemParameters().keySet())) {  // @1
3       if (shardingContexts.isAllowSendJobEvent()) {  // @2
4             jobFacade.postJobStatusTraceEvent(shardingContexts.getTaskId(), State.TASK_FINISHED, String.format(
5                    "Previous job '%s' - shardingItems '%s' is still running, misfired job will start after previous job completed.", jobName, 
6                    shardingContexts.getShardingItemParameters().keySet()));
7       }
8      return;
9}

代码@1：在一个调度任务触发后如果上一次任务还未执行，则需要设置该分片状态为mirefire,表示错失了一次任务执行。
代码@2：如果该分片被设置为mirefire并开启了事件跟踪，将事件跟踪保存在数据库中。

接下来详细分析JobFacade.misfireIfRu-nning的实现逻辑：

 1/**
 2     * 如果当前分片项仍在运行则设置任务被错过执行的标记.
 3     * 
 4     * @param items 需要设置错过执行的任务分片项
 5     * @return 是否错过本次执行
 6     */
 7    public boolean misfireIfHasRunningItems(final Collection<Integer> items) {
 8        if (!hasRunningItems(items)) {
 9            return false;
10        }
11        setMisfire(items);
12        return true;
13    }

如果存在未完成的分片，则调用setMis-fire(items)方法，在开启monitorExecut-ion(true)的情况下，在分片任务开始时会创建{namespace}/jobname/sharding/{item}/running节点，在任务结束后会删除该目录，所以在判断是否有分片正在运行时，只需判断是否存在上述节点即可。如果存在，调用setMisfire方法。

PS：ElasticJob只有在monitorExecuti-on=true的情况下，才会创建{namespa-ce}/jobname/sharding/{item}/running,m-isfire机制才能生效。

 1ExecutionService#setMisfire
 2/**
 3     * 设置任务被错过执行的标记.
 4     *
 5     * @param items 需要设置错过执行的任务分片项
 6     */
 7    public void setMisfire(final Collection<Integer> items) {
 8        for (int each : items) {
 9            jobNodeStorage.createJobNodeIfNeeded(ShardingNode.getMisfireNode(each));
10        }
11    }

其实现方式为分配给该实例下的所有分片创建持久节点{namespace}/jobname/shading/{item}/misfire节点，注意，只要分配给该实例的任何一分片未执行完毕，则在该实例下的所有分片都增加m-isfire节点，然后忽略本次任务触发，等待任务结束后再执行。

1AbstractElasticJobExecutor#execute
2execute(shardingContexts, JobExecutionEvent.ExecutionSource.NORMAL_TRIGGER);
3     while (jobFacade.isExecuteMisfired(shardingContexts.getShardingItemParameters().keySet())) {
4         jobFacade.clearMisfire(shardingContexts.getShardingItemParameters().keySet());
5        execute(shardingContexts, JobExecutionEvent.ExecutionSource.MISFIRE);
6}

在任务执行完成后检查是否存在{name-space}/jobname/sharding/{item}/misfire节点，如果存在，则首先清除misfie相关的文件，然后执行任务。

幂等实现方案总结：
在下一个调度周期到达之后，只要发现这个分片的任何一个分片正在执行，则为该实例分片的所有分片都设置为mis-fire，等任务执行完毕后，再统一执行下一次任务调度。

ElasticJob数据分片

ElasticJob基于数据分片，不同分片根据分片参数(人为配置)，从数据库中查询各自数据(任务数据分片)，如果当节点宕机，数据会重新分片，如果任务未执行完成，然后执行分片动作，数据是否会被不同的任务同时处理呢？

答案是不会，因为当节点宕机后是否需要重新分片事件监听器会监听到Job实例代表的节点删除，设置重新分片，在任务被调度执行具体处理逻辑之前，需要重新分片，重新分片的前提又是要所有的分片的任务全部执行完毕，这也依赖是否开启幂等控制(monitorExecution)。

如果开启，ElasticJob能感知正在执行处理的分片，重新分片需要等待当前所有任务全部运行完毕后才会触发，故不会存在不同节点处理相同数据的问题。

问答：

1、如果一个任务JOB的调度频率为每10s一次，在某个时间，该job执行耗时用了33s（平时只需执行5s），按照正常调度，应该后续会触发3次调度，那该job后执行完，会连续执行3次调度吗？

答案：在33s这次任务执行完成后，如果后面的任务执行在10s内执行完毕的话，只会触发一次，不会补偿3次，因为Ela-sticJob记录任务错失执行，只是创建了misfire节点，并不会记录错失的次数。

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