四种定时定点任务实现

Posted 2021-02-14

在我们实际工作与学习中我们经常使用定时任务，例如：

1>定点备份数据库，凌晨对重要数据进行备份；
2>定时生生成token；
.....

下面我们来介绍Python中常用的定时任务实现：

1>循环等待；
2>使用Timer模块；
3>sched模块；
4>定时框架：APScheduler

在开始之前我们设定一个任务（这样不用依赖外部环境）：
1：定时或者定点监测CPU与内存使用率；
2：将时间，CPU，内存使用情况保存到日志文件；

我们先来实现系统监测功能：
准备工作：安装psutil，命令：

pip install psutil

功能实现

#psutil:获取系统信息模块，可以获取CPU，内存，磁盘等的使用情况
import psutil
import time
import datetime
#logfile：监测信息写入文件
def MonitorSystem(logfile = None):
    #获取cpu使用情况
    cpuper = psutil.cpu_percent()
    #获取内存使用情况：系统内存大小，使用内存，有效内存，内存使用率
    mem = psutil.virtual_memory()
    #内存使用率
    memper = mem.percent
    #获取当前时间
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    line = f‘{ts} cpu:{cpuper}%, mem:{memper}%‘
    print(line)
    if logfile:
        logfile.write(line)

代码运行结果：

2019-03-21 14:23:41 cpu:0.6%, mem:77.2%

接下来我们要实现定时监测，比如3s监测一下系统资源使用情况。

最简单使用方式：sleep

这种方式最简单，直接使用while+sleep就可以实现：

def loopMonitor():
    while True:
        MonitorSystem()
        #2s检查一次
        time.sleep(3)
loopMonitor()

输出结果：

2019-03-21 14:28:42 cpu:1.5%, mem:77.6%
2019-03-21 14:28:45 cpu:1.6%, mem:77.6%
2019-03-21 14:28:48 cpu:1.4%, mem:77.6%
2019-03-21 14:28:51 cpu:1.4%, mem:77.6%
2019-03-21 14:28:54 cpu:1.3%, mem:77.6%

这种方式存在问题：只能处理单个定时任务。
又来了新任务：需要每秒监测网络收发字节，代码实现如下：

def MonitorNetWork(logfile = None):
    #获取网络收信息
    netinfo = psutil.net_io_counters()
    #获取当前时间
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    line = f‘{ts} bytessent={netinfo.bytes_sent}, bytesrecv={netinfo.bytes_recv}‘
    print(line)
    if logfile:
        logfile.write(line)
MonitorNetWork()

代码执行结果：

2019-03-21 14:47:21 bytessent=169752183, bytesrecv=1107900973

如果我们同时在while循环中监测两个任务会有等待问题，不能每秒监测网络情况。

Timer实现方式

timer最基本理解就是定时器，我们可以启动多个定时任务，这些定时器任务是异步执行，所以不存在等待顺序执行问题。
先来看Timer的基本使用：
导入：from threading import Timer
主要方法：

Timer方法	说明
Timer(interval, function, args=None, kwargs=None)	创建定时器
cancel()	取消定时器
start()	使用线程方式执行
join(self, timeout=None)	等待线程执行结束

定时器只能执行一次，如果需要重复执行，需要重新添加任务；
我们先来看基本使用：

from threading import Timer
#记录当前时间
print(datetime.datetime.now())
#3S执行一次
sTimer = Timer(3, MonitorSystem)
#1S执行一次
nTimer = Timer(1, MonitorNetWork)
#使用线程方式执行
sTimer.start()
nTimer.start()
#等待结束
sTimer.join()
nTimer.join()
#记录结束时间
print(datetime.datetime.now())

输出结果：

2019-03-21 15:13:36.739798
2019-03-21 15:13:37 bytessent=171337324, bytesrecv=1109002349
2019-03-21 15:13:39 cpu:1.4%, mem:93.2%
2019-03-21 15:13:39.745187

可以看到，花费时间为3S，但是我们想要做的是每秒监控网络状态；如何处理。
Timer只能执行一次，所以执行完成之后需要再次添加任务，我们对代码进行修改：

from threading import Timer
import psutil
import time
import datetime
def MonitorSystem(logfile = None):
    cpuper = psutil.cpu_percent()
    mem = psutil.virtual_memory()
    memper = mem.percent
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    line = f‘{ts} cpu:{cpuper}%, mem:{memper}%‘
    print(line)
    if logfile:
        logfile.write(line)
    #启动定时器任务，每三秒执行一次
    Timer(3, MonitorSystem).start()

def MonitorNetWork(logfile = None):
    netinfo = psutil.net_io_counters()
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    line = f‘{ts} bytessent={netinfo.bytes_sent}, bytesrecv={netinfo.bytes_recv}‘
    print(line)
    if logfile:
        logfile.write(line)
    #启动定时器任务，每秒执行一次
    Timer(1, MonitorNetWork).start()
MonitorSystem()
MonitorNetWork()

执行结果：

2019-03-21 15:18:21 cpu:1.5%, mem:93.2%
2019-03-21 15:18:21 bytessent=171376522, bytesrecv=1109124678
2019-03-21 15:18:22 bytessent=171382215, bytesrecv=1109128294
2019-03-21 15:18:23 bytessent=171384278, bytesrecv=1109129702
2019-03-21 15:18:24 cpu:1.9%, mem:93.2%
2019-03-21 15:18:24 bytessent=171386341, bytesrecv=1109131110
2019-03-21 15:18:25 bytessent=171388527, bytesrecv=1109132600
2019-03-21 15:18:26 bytessent=171390590, bytesrecv=1109134008

从时间中可以看到，这两个任务可以同时进行不存在等待问题。
Timer的实质是使用线程方式去执行任务，每次执行完后会销毁，所以不必担心资源问题。

调度模块：schedule

schedule是一个第三方轻量级的任务调度模块，可以按照秒，分，小时，日期或者自定义事件执行时间；
安装方式：

pip install schedule

我们来看一个例子：

import datetime
import schedule
import time
def func():
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    print(‘do func  time :‘,ts)
def func2():
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    print(‘do func2 time：‘,ts)
def tasklist():
    #清空任务
    schedule.clear()
    #创建一个按秒间隔执行任务
    schedule.every(1).seconds.do(func)
    #创建一个按2秒间隔执行任务
    schedule.every(2).seconds.do(func2)
    #执行10S
    for i in range(10):
        schedule.run_pending()
        time.sleep(1)
tasklist()

执行结果：

do func  time : 2019-03-22 08:51:38
do func2 time： 2019-03-22 08:51:39
do func  time : 2019-03-22 08:51:39
do func  time : 2019-03-22 08:51:40
do func2 time： 2019-03-22 08:51:41
do func  time : 2019-03-22 08:51:41
do func  time : 2019-03-22 08:51:42
do func2 time： 2019-03-22 08:51:43
do func  time : 2019-03-22 08:51:43
do func  time : 2019-03-22 08:51:44
do func2 time： 2019-03-22 08:51:45
do func  time : 2019-03-22 08:51:45
do func  time : 2019-03-22 08:51:46

执行过程分析：

>1>因为老猫在jupyter下执行，所以先将schedule任务清空；
>2>按时间间在schedule中隔添加任务；
>3>老猫这里按照秒间隔添加func，按照两秒间隔添加func2;
>4>schedule添加任务后，需要查询任务并执行任务；
>5>为了防止占用资源，每秒查询到点任务，然后顺序执行；

第5个顺序执行怎么理解，我们修改func函数，里面添加time.sleep(2)
然后只执行func工作，输出结果：

do func  time : 2019-03-22 09:00:59
do func  time : 2019-03-22 09:01:02
do func  time : 2019-03-22 09:01:05

可以看到时间间隔为3S，为什么不是1S？
因为这个按照顺序执行，func休眠2S，循环任务查询休眠1S，所以会存在这个问题。
在我们使用这种方式执行任务需要注意这种阻塞现象。
我们看下schedule模块常用使用方法：

#schedule.every(1)创建Job, seconds.do(func)按秒间隔查询并执行
schedule.every(1).seconds.do(func)
#添加任务按分执行
schedule.every(1).minutes.do(func)
#添加任务按天执行
schedule.every(1).days.do(func)
#添加任务按周执行
schedule.every().weeks.do(func)
#添加任务每周1执行，执行时间为下周一这一时刻时间
schedule.every().monday.do(func)
#每周1，1点15开始执行
schedule.every().monday.at("12:00").do(job)

这种方式局限性：如果工作任务回非常耗时就会影响其他任务执行。我们可以考虑使用并发机制配置这个模块使用。

任务框架APScheduler

APScheduler是Python的一个定时任务框架，用于执行周期或者定时任务，
可以基于日期、时间间隔，及类似于Linux上的定时任务crontab类型的定时任务；
该该框架不仅可以添加、删除定时任务，还可以将任务存储到数据库中，实现任务的持久化，使用起来非常方便。
安装方式：pip install apscheduler
apscheduler组件及简单说明：

1>triggers（触发器）：触发器包含调度逻辑，每一个作业有它自己的触发器
2>job stores（作业存储）:用来存储被调度的作业，默认的作业存储器是简单地把作业任务保存在内存中,支持存储到MongoDB，Redis数据库中
3> executors（执行器）：执行器用来执行定时任务，只是将需要执行的任务放在新的线程或者线程池中运行
4>schedulers（调度器）：调度器是将其它部分联系在一起,对使用者提供接口，进行任务添加，设置，删除。

来看一个简单例子：

import time
from apscheduler.schedulers.blocking import BlockingScheduler
def func():
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    print(‘do func  time :‘,ts)

def func2():
    #耗时2S
    now = datetime.datetime.now()
    ts = now.strftime(‘%Y-%m-%d %H:%M:%S‘)
    print(‘do func2 time：‘,ts)
    time.sleep(2)

def dojob():
    #创建调度器：BlockingScheduler
    scheduler = BlockingScheduler()
    #添加任务,时间间隔2S
    scheduler.add_job(func, ‘interval‘, seconds=2, id=‘test_job1‘)
    #添加任务,时间间隔5S
    scheduler.add_job(func2, ‘interval‘, seconds=3, id=‘test_job2‘)
    scheduler.start()
dojob()

输出结果：

do func  time : 2019-03-22 10:32:20
do func2 time： 2019-03-22 10:32:21
do func  time : 2019-03-22 10:32:22
do func  time : 2019-03-22 10:32:24
do func2 time： 2019-03-22 10:32:24
do func  time : 2019-03-22 10:32:26

输出结果中可以看到：任务就算是有延时，也不会影响其他任务执行。
这里我们介绍四中方式去做定时或者定点任务，我们可以根据自己业务情况去选择使用哪种方式。使用工作中常用应用场景包括：
1：定时访问服务器，判断服务是否异常；
2：定点同步数据；
3：定点抓取数据；
4：定时上线；
......