從0到1搭建大數(shù)據(jù)平臺(tái)之調(diào)度系統(tǒng)(建議收藏)
目前大數(shù)據(jù)平臺(tái)經(jīng)常會(huì)用來跑一些批任務(wù)，跑批處理當(dāng)然就離不開定時(shí)任務(wù)。比如定時(shí)抽取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，定時(shí)跑hive/spark任務(wù)，定時(shí)推送日報(bào)、月報(bào)指標(biāo)數(shù)據(jù)。任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)儼然成為了大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)不可或缺的一部分。
一、原始任務(wù)調(diào)度
記得第一次參與大數(shù)據(jù)平臺(tái)從無到有的搭建，最開始任務(wù)調(diào)度就是用的Crontab，分時(shí)日月周，各種任務(wù)腳本配置在一臺(tái)主機(jī)上。crontab 使用非常方便，配置也很簡單。剛開始任務(wù)很少，用著還可以，每天起床巡檢一下日志。隨著任務(wù)越來越多，出現(xiàn)了任務(wù)不能在原來計(jì)劃的時(shí)間完成，出現(xiàn)了上級任務(wù)跑完前，后面依賴的任務(wù)已經(jīng)起來了，這時(shí)候沒有數(shù)據(jù)，任務(wù)就會(huì)報(bào)錯(cuò)，或者兩個(gè)任務(wù)并行跑了，出現(xiàn)了錯(cuò)誤的結(jié)果。排查任務(wù)錯(cuò)誤原因越來麻煩，各種任務(wù)的依賴關(guān)系越來越負(fù)責(zé)，最后排查任務(wù)問題就行從一團(tuán)亂麻中，一根一根梳理出每天麻繩。crontab雖然簡單，穩(wěn)定，但是隨著任務(wù)的增加和依賴關(guān)系越來越復(fù)雜，已經(jīng)完全不能滿足我們的需求了，這時(shí)候就需要建設(shè)自己的調(diào)度系統(tǒng)了。
二、調(diào)度系統(tǒng)
多個(gè)任務(wù)單元之間往往有著強(qiáng)依賴關(guān)系，上游任務(wù)執(zhí)行并成功，下游任務(wù)才可以執(zhí)行。比如上游任務(wù)1結(jié)束后拿到結(jié)果，下游任務(wù)2、任務(wù)3需結(jié)合任務(wù)1的結(jié)果才能執(zhí)行，因此下游任務(wù)的開始一定是在上游任務(wù)成功運(yùn)行拿到結(jié)果之后才可以開始。而為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，就必須要求這些任務(wù)按照上下游依賴關(guān)系有序、高效的執(zhí)行，最終確保能按時(shí)正常生成業(yè)務(wù)指標(biāo)。
Airflow
Apache Airflow是一種功能強(qiáng)大的工具，可作為任務(wù)的有向無環(huán)圖（DAG）編排、任務(wù)調(diào)度和任務(wù)監(jiān)控的工作流工具。Airflow在DAG中管理作業(yè)之間的執(zhí)行依賴，并可以處理作業(yè)失敗，重試和警報(bào)。開發(fā)人員可以編寫Python代碼以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工作流中的操作。
主要有如下幾種組件構(gòu)成：
web server: 主要包括工作流配置，監(jiān)控，管理等操作
scheduler: 工作流調(diào)度進(jìn)程，觸發(fā)工作流執(zhí)行，狀態(tài)更新等操作
消息隊(duì)列：存放任務(wù)執(zhí)行命令和任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)報(bào)告
worker: 執(zhí)行任務(wù)和匯報(bào)狀態(tài)
mysql: 存放工作流，任務(wù)元數(shù)據(jù)信息
具體執(zhí)行流程：
scheduler掃描dag文件存入數(shù)據(jù)庫，判斷是否觸發(fā)執(zhí)行
到達(dá)觸發(fā)執(zhí)行時(shí)間的dag,生成dag_run，task_instance 存入數(shù)據(jù)庫
發(fā)送執(zhí)行任務(wù)命令到消息隊(duì)列
worker從隊(duì)列獲取任務(wù)執(zhí)行命令執(zhí)行任務(wù)
worker匯報(bào)任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)到消息隊(duì)列
schduler獲取任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)，并做下一步操作
schduler根據(jù)狀態(tài)更新數(shù)據(jù)庫
Kettle
將各個(gè)任務(wù)操作組件拖放到工作區(qū)，kettle支持各種常見的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。此外，用戶可以將Python，Java，JavaScript和SQL中的自定義腳本拖放到畫布上。kettle可以接受許多文件類型作為輸入，還可以通過JDBC，ODBC連接到40多個(gè)數(shù)據(jù)庫，作為源或目標(biāo)。社區(qū)版本是免費(fèi)的，但提供的功能比付費(fèi)版本少。
XXL-JOB
XXL-JOB是一個(gè)分布式任務(wù)調(diào)度平臺(tái)，其核心設(shè)計(jì)目標(biāo)是開發(fā)迅速、學(xué)習(xí)簡單、輕量級、易擴(kuò)展。將調(diào)度行為抽象形成“調(diào)度中心”公共平臺(tái)，而平臺(tái)自身并不承擔(dān)業(yè)務(wù)邏輯，“調(diào)度中心”負(fù)責(zé)發(fā)起調(diào)度請求；將任務(wù)抽象成分散的JobHandler，交由“執(zhí)行器”統(tǒng)一管理，“執(zhí)行器”負(fù)責(zé)接收調(diào)度請求并執(zhí)行對應(yīng)的JobHandler中業(yè)務(wù)邏輯；因此，“調(diào)度”和“任務(wù)”兩部分可以相互解耦，提高系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和擴(kuò)展性。（后來才知道XXL是作者名字拼音首字母縮寫）
調(diào)度系統(tǒng)開源工具有很多，可以結(jié)合自己公司人員的熟悉程度和需求選擇合適的進(jìn)行改進(jìn)。
三、如何設(shè)計(jì)調(diào)度系統(tǒng)
調(diào)度平臺(tái)其實(shí)需要解決三個(gè)問題：任務(wù)編排、任務(wù)執(zhí)行和任務(wù)監(jiān)控。
任務(wù)編排，采用調(diào)用外部編排服務(wù)的方式，主要考慮的是編排需要根據(jù)業(yè)務(wù)的一些屬性進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，所以將易變的業(yè)務(wù)部分從作業(yè)調(diào)度平臺(tái)分離出去。如果后續(xù)有對編排邏輯進(jìn)行調(diào)整和修改，都無需操作業(yè)務(wù)作業(yè)調(diào)度平臺(tái)。
任務(wù)排隊(duì)，支持多隊(duì)列排隊(duì)配置，后期根據(jù)不同類型的開發(fā)人員可以配置不同的隊(duì)列和資源，比如面向不同的開發(fā)人員需要有不同的服務(wù)隊(duì)列，面向不同的任務(wù)也需要有不同的隊(duì)列優(yōu)先級支持。通過隊(duì)列來隔離調(diào)度，能夠更好地滿足具有不同需求的用戶。不同隊(duì)列的資源不同，合理的利用資源，達(dá)到業(yè)務(wù)價(jià)值最大化。
任務(wù)調(diào)度，是對任務(wù)、以及屬于該任務(wù)的一組子任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，為了簡單可控起見，每個(gè)任務(wù)經(jīng)過編排后會(huì)得到一組有序的任務(wù)列表，然后對每個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度。這里面，稍有點(diǎn)復(fù)雜的是，任務(wù)里還有子任務(wù)，子任務(wù)是一些處理組件，比如字段轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)抽取，子任務(wù)需要在上層任務(wù)中引用實(shí)現(xiàn)調(diào)度。任務(wù)是調(diào)度運(yùn)行的基本單位。被調(diào)度運(yùn)行的任務(wù)會(huì)發(fā)送到消息隊(duì)列中，然后等待任務(wù)協(xié)調(diào)計(jì)算平臺(tái)消費(fèi)并運(yùn)行任務(wù)，這時(shí)調(diào)度平臺(tái)只需要等待任務(wù)運(yùn)行完成的結(jié)果消息到達(dá)，然后對作業(yè)和任務(wù)的狀態(tài)進(jìn)行更新，根據(jù)實(shí)際狀態(tài)確定下一次調(diào)度的任務(wù)。
調(diào)度平臺(tái)設(shè)計(jì)中還需要注意以下幾項(xiàng)：
調(diào)度運(yùn)行的任務(wù)需要進(jìn)行超時(shí)處理，比如某個(gè)任務(wù)由于開發(fā)人員設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間過長，可以設(shè)置任務(wù)最大的執(zhí)行時(shí)長，超過最大時(shí)長的任務(wù)需要及時(shí)kill掉，以免占用大量資源，影響正常的任務(wù)運(yùn)行。
控制同時(shí)能夠被調(diào)度的作業(yè)的數(shù)量，集群資源是有限的，我們需要控制任務(wù)的并發(fā)量，后期任務(wù)上千上萬后我們要及時(shí)調(diào)整任務(wù)的啟動(dòng)時(shí)間，避免同時(shí)啟動(dòng)大量的任務(wù)，減少調(diào)度資源和計(jì)算資源壓力；
作業(yè)優(yōu)先級控制，每個(gè)業(yè)務(wù)都有一定的重要級別，我們要有限保障最重要的業(yè)務(wù)優(yōu)先執(zhí)行，優(yōu)先給與調(diào)度資源分配。在任務(wù)積壓時(shí)候，先執(zhí)行優(yōu)先級高的任務(wù)，保障業(yè)務(wù)影響最小化。
四、總結(jié)
ETL 開發(fā)是數(shù)據(jù)工程師必備的技能之一，在數(shù)據(jù)倉庫、BI等場景中起到重要的作用。但很多從業(yè)者連 ETL 對應(yīng)的英文是什么都不了解，更不要談對 ETL 的深入解析，這無疑是非常不稱職的。做ETL 你可以用任何的編程語言來完成開發(fā)，無論是 shell、python、java 甚至數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)過程，只要它最終是讓數(shù)據(jù)完成抽取（E）、轉(zhuǎn)化（T）、加載（L）的效果即可。由于ETL是極為復(fù)雜的過程，而手寫程序不易管理，所以越來越多的可視化調(diào)度編排工具出現(xiàn)了。
不管黑貓白貓，只要能逮住老鼠就是好貓。不管是哪種工具，只要具備高效運(yùn)行、易于維護(hù)兩個(gè)特點(diǎn)，都是一款好工具。
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