摘要:因?yàn)檫@個(gè)狀態(tài)下,是交給一個(gè)線程在執(zhí)行的,見源碼剖析之核心庫鑒賞中的分析。并且允許等行為。上面提到過,允許運(yùn)行暫停取消等行為。維護(hù)和相應(yīng)的之間的關(guān)系。則停止執(zhí)行并觸發(fā)之前的所有。
本文首發(fā)于泊浮目的專欄:https://segmentfault.com/blog...前言
在ZStack中,當(dāng)用戶在UI上發(fā)起操作時(shí),前端會(huì)調(diào)用后端的API對(duì)實(shí)際的資源發(fā)起操作請(qǐng)求。但在一個(gè)分布式系統(tǒng)中,我們不能假設(shè)網(wǎng)絡(luò)是可靠的(同樣要面對(duì)的還有單點(diǎn)故障等)——這往往導(dǎo)致API會(huì)超時(shí)。ZStack有默認(rèn)的API超時(shí)機(jī)制,為30mins。但從UI上看來,用戶的體驗(yàn)不是很好,如下:
如果API遇到什么情況而一直沒有響應(yīng),在這里用戶也只能默默等到其超時(shí)。因?yàn)檫@個(gè)狀態(tài)下,API是交給一個(gè)線程在執(zhí)行的,見ZStack源碼剖析之核心庫鑒賞——ThreadFacade中的分析
。最可怕的是,由于隊(duì)列的存在,對(duì)該資源操作的API將全部處于隊(duì)列中而成為等待狀態(tài)。
在ZStack 2.3版本開始引入了一個(gè)新的概念——LongJob。這基于ZStack的原有設(shè)計(jì)——FlowChain(我在我的博客中詳細(xì)分析過FlowChain,如果不懂的小伙伴可以點(diǎn)這里),依靠FlowChain,我們把業(yè)務(wù)邏輯拆成一個(gè)個(gè)個(gè)Flow,并設(shè)置對(duì)應(yīng)的RollBack。為了避免之后講起來有點(diǎn)迷,先解釋一下技術(shù)名詞。
LongJob的狀態(tài)是用于被APIQuery的,也提供了進(jìn)度條。并且允許start、stop、cancel等行為。
名詞 LongJob長任務(wù)。以API可操作的概念具現(xiàn)。上面提到過,允許運(yùn)行、暫停、取消等行為。
LongJobInstance長任務(wù)實(shí)例。每個(gè)作業(yè)執(zhí)行時(shí),都會(huì)生成一個(gè)實(shí)例,實(shí)例會(huì)存放在LongJobVO這個(gè)數(shù)據(jù)庫表中。便于UI調(diào)用API查看各個(gè)LongJobInstance的狀態(tài)。
Flow最小的一個(gè)業(yè)務(wù)單元。LongJob的組成,前面說過,LongJob基于FlowChain。
LongJob ParametersLongJob參數(shù)。用于提交LongJob的參數(shù),不同的參數(shù)可以區(qū)分不同的Job。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) LongJobVO@Entity @Table public class LongJobVO extends ResourceVO { @Column private String name; @Column private String description; @Column private String apiId; @Column private String jobName; @Column private String jobData; @Column private String jobResult; @Column @Enumerated(EnumType.STRING) private LongJobState state; @Column private String targetResourceUuid; @Column @ForeignKey(parentEntityClass = ManagementNodeVO.class, onDeleteAction = ForeignKey.ReferenceOption.SET_NULL) private String managementNodeUuid; @Column private Timestamp createDate; @Column private Timestamp lastOpDate; //忽略get set方法 }
該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了如下關(guān)鍵信息:
targeResourceUuid - 用以描述 job 針對(duì)的資源,對(duì)于分類查找比較有用。通過 resourceUuid 可以在 ResourceVO 里找到類型。
apiId - 用以查詢?cè)?job 在 TaskProgressVO 中的進(jìn)度信息。
jobName - 執(zhí)行該 job 的 class 名字。參見下面的 JobExecution (類似現(xiàn)有的 AbstractSchedulerJob)
jobData - 存放執(zhí)行該 job 需要的額外參數(shù)信息。
LongJobpublic interface LongJob { void start(LongJobVO job, Completion completion); void cancel(LongJobVO job, Completion completion); }
所有LongJob都必須實(shí)現(xiàn)該接口,并實(shí)現(xiàn)start/cancel等方法。
LongJobFor@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface LongJobFor { Class> value(); }
為具體的LongJob增加該注解,表示該LongJob針對(duì)哪個(gè)APIMessage。
比如為BackupStorageMigrateImageJob增加注解:@LongJobFor(APIBackupStorageMigrateImageMsg.class)
LongJobDatainterface LongJobData { }
由于LongJob要復(fù)用現(xiàn)有邏輯以及保證可維護(hù)性,這里處理的代碼和原先邏輯為同一處。handleApiMessage和handleLongJobMessage必須要將所有的參數(shù)抽出來再傳到共用的邏輯層。不僅如此,之后定時(shí)任務(wù)也有可能做成LongJob,故此定義這個(gè)接口。
LongJobMessageDatapublic class LongJobMessageData implements LongJobData { protected final NeedReplyMessage needReplyMessage; public LongJobMessageData(NeedReplyMessage msg){ this.needReplyMessage = msg; } public NeedReplyMessage getNeedReplyMessage() { return needReplyMessage; } }
該接口實(shí)現(xiàn)了LongJobData(這里L(fēng)ongJobData僅僅用于標(biāo)識(shí)一個(gè)類型),用于完成目前的需求——部分LongJob Feature來自于APIMessage的改進(jìn)。而InnerMessage和APIMessage都繼承于NeedReplyMessage,為加強(qiáng)代碼可讀性,將公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽取了出來,方便調(diào)用。
LongJobFactory根據(jù)jobName獲取LongJob實(shí)例。
比如當(dāng)jobName為APIBackupStorageMigrateImageMsg時(shí),獲取BackupStorageMigrateImageJob實(shí)例。
LongJobManager用以處理 Job 相關(guān)的 API,比如 APICancelJobMsg,APIRestartJobMsg 等等。維護(hù) jobUuid 和相應(yīng)的 CancellableSharedFlowChain 之間的關(guān)系。
CancellableShareFlowChain繼承 ShareFlowChain,實(shí)現(xiàn) Cancellable。每個(gè) Job 底層邏輯都必須用 CancellableSharedFlowChain 實(shí)現(xiàn)。
詳解 LongJob相關(guān)的API
在圖中我們可以看到LongJob提供了幾個(gè)API,較為重要的是QueryAPI——用戶可以使用它來查詢LongJob的一個(gè)進(jìn)度狀態(tài)。
LongJob則是基于FlowChain之上擴(kuò)展的,首先,每個(gè)LongJob調(diào)用與原有APIMessage行為相同的內(nèi)部Message。我們以APIAddImageMsg為例,看一下它的邏輯。
在這里,我們可以看到Msg們將其的參數(shù)都Copy到了相應(yīng)的LongJobData中,并進(jìn)行傳參,進(jìn)入了一個(gè)統(tǒng)一的入口。這樣便于邏輯的維護(hù),免于和原有的API handle處分為兩段邏輯。
再看調(diào)用實(shí)例那么是如何調(diào)用的呢?按照老規(guī)矩,我們來看一個(gè)TestCase——AddImageLongJobCase:
void testAddImage() { int oldSize = Q.New(ImageVO.class).list().size() int flag = 0 myDescription = "my-test" env.afterSimulator(SftpBackupStorageConstant.DOWNLOAD_IMAGE_PATH) { Object response -> //DownloadImageMsg LongJobVO vo = Q.New(LongJobVO.class).eq(LongJobVO_.description, myDescription).find() assert vo.state == LongJobState.Running flag += 1 return response } APIAddImageMsg msg = new APIAddImageMsg() msg.setName("TinyLinux") msg.setBackupStorageUuids(Collections.singletonList(bs.uuid)) msg.setUrl("http://192.168.1.20/share/images/tinylinux.qcow2") msg.setFormat(ImageConstant.QCOW2_FORMAT_STRING) msg.setMediaType(ImageConstant.ImageMediaType.RootVolumeTemplate.toString()) msg.setPlatform(ImagePlatform.Linux.toString()) LongJobInventory jobInv = submitLongJob { sessionId = adminSession() jobName = "APIAddImageMsg" jobData = gson.toJson(msg) description = myDescription } as LongJobInventory assert jobInv.getJobName() == "APIAddImageMsg" assert jobInv.state == org.zstack.sdk.LongJobState.Running retryInSecs() { LongJobVO job = dbFindByUuid(jobInv.getUuid(), LongJobVO.class) assert job.state == LongJobState.Succeeded } int newSize = Q.New(ImageVO.class).count().intValue() assert newSize > oldSize assert 1 == flag }
可以看到本質(zhì)是將原來的APIMsg轉(zhuǎn)為字符串作為LongJob的Data傳入,調(diào)用起來很方便。
實(shí)現(xiàn)再來看看它的實(shí)現(xiàn),當(dāng)APISubmitLongJobMsg被發(fā)送出去后,handle的地方做了什么呢?見LongJobManagerImpl
private void handle(APISubmitLongJobMsg msg) { // create LongJobVO LongJobVO vo = new LongJobVO(); if (msg.getResourceUuid() != null) { vo.setUuid(msg.getResourceUuid()); } else { vo.setUuid(Platform.getUuid()); } if (msg.getName() != null) { vo.setName(msg.getName()); } else { vo.setName(msg.getJobName()); } vo.setDescription(msg.getDescription()); vo.setApiId(msg.getId()); vo.setJobName(msg.getJobName()); vo.setJobData(msg.getJobData()); vo.setState(LongJobState.Waiting); vo.setTargetResourceUuid(msg.getTargetResourceUuid()); vo.setManagementNodeUuid(Platform.getManagementServerId()); vo = dbf.persistAndRefresh(vo); logger.info(String.format("new longjob [uuid:%s, name:%s] has been created", vo.getUuid(), vo.getName())); tagMgr.createTagsFromAPICreateMessage(msg, vo.getUuid(), LongJobVO.class.getSimpleName()); acntMgr.createAccountResourceRef(msg.getSession().getAccountUuid(), vo.getUuid(), LongJobVO.class); msg.setJobUuid(vo.getUuid()); // wait in line thdf.chainSubmit(new ChainTask(msg) { @Override public String getSyncSignature() { return "longjob-" + msg.getJobUuid(); } @Override public void run(SyncTaskChain chain) { APISubmitLongJobEvent evt = new APISubmitLongJobEvent(msg.getId()); LongJobVO vo = dbf.findByUuid(msg.getJobUuid(), LongJobVO.class); vo.setState(LongJobState.Running); vo = dbf.updateAndRefresh(vo); // launch the long job right now ThreadContext.put(Constants.THREAD_CONTEXT_API, vo.getApiId()); ThreadContext.put(Constants.THREAD_CONTEXT_TASK_NAME, vo.getJobName()); LongJob job = longJobFactory.getLongJob(vo.getJobName()); job.start(vo, new Completion(msg) { LongJobVO vo = dbf.findByUuid(msg.getJobUuid(), LongJobVO.class); @Override public void success() { vo.setState(LongJobState.Succeeded); vo.setJobResult("Succeeded"); dbf.update(vo); logger.info(String.format("successfully run longjob [uuid:%s, name:%s]", vo.getUuid(), vo.getName())); } @Override public void fail(ErrorCode errorCode) { vo.setState(LongJobState.Failed); vo.setJobResult("Failed : " + errorCode.toString()); dbf.update(vo); logger.info(String.format("failed to run longjob [uuid:%s, name:%s]", vo.getUuid(), vo.getName())); } }); evt.setInventory(LongJobInventory.valueOf(vo)); logger.info(String.format("longjob [uuid:%s, name:%s] has been started", vo.getUuid(), vo.getName())); bus.publish(evt); chain.next(); } @Override public String getName() { return getSyncSignature(); } }); }
這段邏輯大致為:
創(chuàng)建一個(gè)LongJob記錄,以及相關(guān)的SystemTag和賬戶資源管理引用
提交至線程池。使用LongJobFactory獲取一個(gè)LongJob實(shí)例。并執(zhí)行LongJob對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的start,在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)變化。
LongJobFactorypublic class LongJobFactoryImpl implements LongJobFactory, Component { private static final CLogger logger = Utils.getLogger(LongJobFactoryImpl.class); /** * Key:LongJobName */ private TreeMapallLongJob = new TreeMap<>(); @Override public LongJob getLongJob(String jobName) { LongJob job = allLongJob.get(jobName); if (null == job) { throw new OperationFailureException(operr("%s has no corresponding longjob", jobName)); } return job; } @Override public boolean start() { LongJob job = null; List longJobClasses = BeanUtils.scanClass("org.zstack", LongJobFor.class); for (Class it : longJobClasses) { LongJobFor at = (LongJobFor) it.getAnnotation(LongJobFor.class); try { job = (LongJob) it.newInstance(); } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } if (null == job) { logger.warn(String.format("[LongJob] class name [%s] but get LongJob instance is null ", at.getClass().getSimpleName())); continue; } logger.debug(String.format("[LongJob] collect class [%s]", job.getClass().getSimpleName())); allLongJob.put(at.value().getSimpleName(), job); } return true; } @Override public boolean stop() { allLongJob.clear(); return true; } }
該FactoryImpl繼承了Component接口。在ZStack Start的時(shí)候會(huì)利用反射收集帶有LongJobFor這個(gè)Annotation的Class。在原先的版本中則是每一次調(diào)用的時(shí)候利用反射去尋找,會(huì)造成一個(gè)不必要的開銷。故此這里也是做了一個(gè)Cache般的改進(jìn),因?yàn)樵贏pplication起來后是不會(huì)動(dòng)態(tài)的去添加一種LongJob的。
回來,還是以AddImageLongJob為例,我們來看看start時(shí)會(huì)做什么,見AddImageLongJob:
package org.zstack.image; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowire; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.beans.factory.annotation.Configurable; import org.zstack.core.Platform; import org.zstack.core.cloudbus.CloudBus; import org.zstack.core.cloudbus.CloudBusCallBack; import org.zstack.core.db.DatabaseFacade; import org.zstack.header.core.Completion; import org.zstack.header.image.APIAddImageMsg; import org.zstack.header.image.AddImageMsg; import org.zstack.header.image.ImageConstant; import org.zstack.header.longjob.LongJobFor; import org.zstack.header.longjob.LongJobVO; import org.zstack.header.message.MessageReply; import org.zstack.longjob.LongJob; import org.zstack.utils.gson.JSONObjectUtil; /** * Created by on camile 2018/2/2. */ @LongJobFor(APIAddImageMsg.class) @Configurable(preConstruction = true, autowire = Autowire.BY_TYPE) public class AddImageLongJob implements LongJob { @Autowired protected CloudBus bus; @Autowired protected DatabaseFacade dbf; @Override public void start(LongJobVO job, Completion completion) { AddImageMsg msg = JSONObjectUtil.toObject(job.getJobData(), AddImageMsg.class); bus.makeLocalServiceId(msg, ImageConstant.SERVICE_ID); bus.send(msg, new CloudBusCallBack(null) { @Override public void run(MessageReply reply) { if (reply.isSuccess()) { completion.success(); } else { completion.fail(reply.getError()); } } }); } @Override public void cancel(LongJobVO job, Completion completion) { // TODO completion.fail(Platform.operr("not supported")); } }
這里則是發(fā)送了一個(gè)inner msg出去,我們看一下handle處的邏輯:
private void handle(AddImageMsg msg) { AddImageReply evt = new AddImageReply(); AddImageLongJobData data = new AddImageLongJobData(msg); BeanUtils.copyProperties(msg, data); handleAddImageMsg(data, evt); }
可以看到這里將msg的參數(shù)全部取了出來,放入一個(gè)公共結(jié)構(gòu)里,并傳入了真正的handle處。
APIAddImageMsg也是這么做的:
private void handle(final APIAddImageMsg msg) { APIAddImageEvent evt = new APIAddImageEvent(msg.getId()); AddImageLongJobData data = new AddImageLongJobData(msg); BeanUtils.copyProperties(msg, data); handleAddImageMsg(data, evt); }
在前面提到過,為了更好的可維護(hù)性,這兩個(gè)Msg共用了一段邏輯。
復(fù)用Intercepter了解ZStack的同學(xué)都知道,任何一條APIMsg發(fā)送的時(shí)候會(huì)進(jìn)入Intercepter。那么LongJob的submit其實(shí)是把APIMsg作為參數(shù)傳入了,那么如何復(fù)用之前的Intercepter呢?我們來看看LongJobApiInterceptor
public class LongJobApiInterceptor implements ApiMessageInterceptor, Component { private static final CLogger logger = Utils.getLogger(LongJobApiInterceptor.class); /** * Key:LongJobName */ private TreeMap> apiMsgOfLongJob = new TreeMap<>(); @Override public APIMessage intercept(APIMessage msg) throws ApiMessageInterceptionException { if (msg instanceof APISubmitLongJobMsg) { validate((APISubmitLongJobMsg) msg); } else if (msg instanceof APICancelLongJobMsg) { validate((APICancelLongJobMsg) msg); } else if (msg instanceof APIDeleteLongJobMsg) { validate((APIDeleteLongJobMsg) msg); } return msg; } private void validate(APISubmitLongJobMsg msg) { Class apiClass = apiMsgOfLongJob.get(msg.getJobName()); if (null == apiClass) { throw new ApiMessageInterceptionException(argerr("%s is not an API", msg.getJobName())); } // validate msg.jobData Map config = new HashMap<>(); List serviceConfigFolders = new ArrayList<>(); serviceConfigFolders.add("serviceConfig"); config.put("serviceConfigFolders", serviceConfigFolders); ApiMessageProcessor processor = new ApiMessageProcessorImpl(config); APIMessage jobMsg = JSONObjectUtil.toObject(msg.getJobData(), apiClass); jobMsg.setSession(msg.getSession()); jobMsg = processor.process(jobMsg); // may throw ApiMessageInterceptionException msg.setJobData(JSONObjectUtil.toJsonString(jobMsg)); // msg may be changed during validation } private void validate(APICancelLongJobMsg msg) { LongJobState state = Q.New(LongJobVO.class) .select(LongJobVO_.state) .eq(LongJobVO_.uuid, msg.getUuid()) .findValue(); if (state == LongJobState.Succeeded) { throw new ApiMessageInterceptionException(argerr("cannot cancel longjob that is succeeded")); } if (state == LongJobState.Canceled) { throw new ApiMessageInterceptionException(argerr("cannot cancel longjob that is already canceled")); } if (state == LongJobState.Failed) { throw new ApiMessageInterceptionException(argerr("cannot cancel longjob that is failed")); } } private void validate(APIDeleteLongJobMsg msg) { LongJobState state = Q.New(LongJobVO.class) .select(LongJobVO_.state) .eq(LongJobVO_.uuid, msg.getUuid()) .findValue(); if (state != LongJobState.Succeeded && state != LongJobState.Canceled && state != LongJobState.Failed) { throw new ApiMessageInterceptionException(argerr("delete longjob only when it"s succeeded, canceled, or failed")); } } @Override public boolean start() { Class apiClass = null; List longJobClasses = BeanUtils.scanClass("org.zstack", LongJobFor.class); for (Class it : longJobClasses) { LongJobFor at = (LongJobFor) it.getAnnotation(LongJobFor.class); try { apiClass = (Class ) Class.forName(at.value().getName()); } catch (ClassNotFoundException | ClassCastException e) { //ApiMessage and LongJob are not one by one corresponding ,so we skip it e.printStackTrace(); continue; } logger.debug(String.format("[LongJob] collect api class [%s]", apiClass.getSimpleName())); apiMsgOfLongJob.put(at.value().getSimpleName(), apiClass); } return true; } @Override public boolean stop() { apiMsgOfLongJob.clear(); return true; } }
邏輯很簡單,通過LongJob的name找出了對(duì)應(yīng)的APIMsg,并將APIMsg發(fā)向了對(duì)應(yīng)Intercepter。
在查找APIMsg這一步也是采用了Cache的思想,在Start的時(shí)候就進(jìn)行了收集。
展望在前面的定義中,我們提到了LongJob是允許暫停和取消行為的。這在接口中也可以看到類似的期許:
public interface LongJob { void start(LongJobVO job, Completion completion); void cancel(LongJobVO job, Completion completion); }
那么該如何實(shí)現(xiàn)它呢?在這里我們僅僅做一個(gè)展望,到時(shí)還是以釋放出來的代碼為準(zhǔn)。
Stop首先,在CancellableSharedFlowChain 定義一個(gè)必須被實(shí)現(xiàn)的接口。如`stop
Condition`,返回一個(gè)boolean。在每個(gè)Flow執(zhí)行前會(huì)判斷該boolean是否為true,如果為true。則保存context到db,并停止執(zhí)行。
同樣,也是在CancellableSharedFlowChain 定義一個(gè)必須被實(shí)現(xiàn)的接口。如cancelCondition,返回一個(gè)boolean。在每個(gè)Flow執(zhí)行前會(huì)判斷該boolean是否為true,如果為true。則停止執(zhí)行并觸發(fā)之前的所有rollback。
Rollback的特殊技巧那么可能會(huì)有同學(xué)問了,在這樣的設(shè)計(jì)下,如果發(fā)生了如斷電的情況,必然導(dǎo)致無法Rollback。這種情況如果發(fā)生在一個(gè)數(shù)據(jù)中心,可以說是災(zāi)難也不為過。但是我們可以考慮一下如何實(shí)現(xiàn)更具有原子性Rollback。
淺談數(shù)據(jù)庫事務(wù)的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)主要是通過Undo日志來實(shí)現(xiàn)。在一條記錄更新前(更新到硬盤),一定要把相關(guān)的Undo日志寫入硬盤;而“提交事務(wù)”這種記錄,要在記錄更新完畢后再寫入硬盤。所謂的Undo日志,就是沒有操作前的日志。如果同學(xué)們聽完還是覺得有點(diǎn)迷,可以看這篇文章:
碼農(nóng)翻身:愛炫耀的數(shù)據(jù)庫老頭兒
可以考慮的方案在了解了數(shù)據(jù)庫事務(wù)的實(shí)現(xiàn)后,我們可以大致設(shè)計(jì)出一種方案,用于保證斷電后Rollback的完整性:
在一個(gè)FlowChain執(zhí)行前,在DB里存入一個(gè)類似Start FlowChain的標(biāo)記
定義每一個(gè)Flow的Number號(hào),如第一個(gè)Flow為1。在Flow執(zhí)行前,記錄當(dāng)前Flow Number到數(shù)據(jù)庫,寫Flow1開始執(zhí)行。Flow執(zhí)行完之前,寫Flow1執(zhí)行完畢。
Flow執(zhí)行完了,在DB里存入一個(gè)類似Done FlowChian的標(biāo)記。這里我們把Done的那部分也看做一個(gè)Flow。
那么在任何以步驟出問題的時(shí)候,基本都可以完成一個(gè)Rollback。我們來看一看:
還沒執(zhí)行Flow的時(shí)候斷電DB中的記錄為Start FlowChain,那么是不需要Rollback的。
執(zhí)行一個(gè)Flow的時(shí)候斷電DB中的最新記錄為Flow1開始執(zhí)行的話,不需要Rollback。這種分布式場(chǎng)景下如果需要做到強(qiáng)一致性,只能對(duì)每行代碼做類似Undo日志的記錄了。
但是如果記錄為Flow1執(zhí)行完畢,開始Rollback。
之后執(zhí)行幾個(gè)Flow都是參考這里的一個(gè)做法。
小結(jié)在本文中,筆者和大家了解了ZStack在2.3引入的新模塊——LongJob。并對(duì)其的出現(xiàn)的背景、解決的痛點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析,最后展望了一下接下來版本中可能會(huì)增強(qiáng)的功能。
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