一個系統(tǒng)中存在著大量的調(diào)度任務(wù)，同時調(diào)度任務(wù)存在時間的滯后性，而大量的調(diào)度任務(wù)如果每一個都使用自己的調(diào)度器來管理任務(wù)的生命周期的話，浪費cpu的資源而且很低效。
本文來介紹 go-zero 中 延遲操作，它可能讓開發(fā)者調(diào)度多個任務(wù)時，只需關(guān)注具體的業(yè)務(wù)執(zhí)行函數(shù)和執(zhí)行時間「立即或者延遲」。而 延遲操作，通?？梢圆捎脙蓚€方案：
Timer：定時器維護一個優(yōu)先隊列，到時間點執(zhí)行，然后把需要執(zhí)行的 task 存儲在 map 中collection 中的 timingWheel ，維護一個存放任務(wù)組的數(shù)組，每一個槽都維護一個存儲task的雙向鏈表。開始執(zhí)行時，計時器每隔指定時間執(zhí)行一個槽里面的tasks。
方案2把維護task從 優(yōu)先隊列 O(nlog(n)) 降到 雙向鏈表 O(1)，而執(zhí)行task也只要輪詢一個時間點的tasks O(N)，不需要像優(yōu)先隊列，放入和刪除元素 O(nlog(n))。
我們先看看 go-zero 中自己對 timingWheel 的使用 ：
cache 中的 timingWheel
首先我們先來在 collection 的 cache 中關(guān)于 timingWheel 的使用：
timingWheel, err := NewTimingWheel(time.Second, slots, func(k, v interface{}) {
key, ok := k.(string)
if !ok {
return
}
cache.Del(key)
})
if err != nil {
return nil, err
}
cache.timingWheel = timingWheel
這是 cache 初始化中也同時初始化 timingWheel 做key的過期處理，參數(shù)依次代表：
interval：時間劃分刻度numSlots：時間槽execute：時間點執(zhí)行函數(shù)
在 cache 中執(zhí)行函數(shù)則是 刪除過期key，而這個過期則由 timingWheel 來控制推進時間。
接下來，就通過 cache 對 timingWheel 的使用來認(rèn)識。
初始化
// 真正做初始化
func newTimingWheelWithClock(interval time.Duration, numSlots int, execute Execute, ticker timex.Ticker) (
*TimingWheel, error) {
tw := TimingWheel{
interval: interval, // 單個時間格時間間隔
ticker: ticker, // 定時器，做時間推動，以interval為單位推進
slots: make([]*list.List, numSlots), // 時間輪
timers: NewSafeMap(), // 存儲task{key, value}的map [執(zhí)行execute所需要的參數(shù)]
tickedPos: numSlots - 1, // at previous virtual circle
execute: execute, // 執(zhí)行函數(shù)
numSlots: numSlots, // 初始化 slots num
setChannel: make(chan timingEntry), // 以下幾個channel是做task傳遞的
moveChannel: make(chan baseEntry),
removeChannel: make(chan interface{}),
drainChannel: make(chan func(key, value interface{})),
stopChannel: make(chan lang.PlaceholderType),
}
// 把 slot 中存儲的 list 全部準(zhǔn)備好
tw.initSlots()
// 開啟異步協(xié)程，使用 channel 來做task通信和傳遞
go tw.run()
return tw, nil
}
以上比較直觀展示 timingWheel 的 “時間輪”，后面會圍繞這張圖解釋其中推進的細(xì)節(jié)。
go tw.run() 開一個協(xié)程做時間推動：
func (tw *TimingWheel) run() {
for {
select {
// 定時器做時間推動 -> scanAndRunTasks()
case -tw.ticker.Chan():
tw.onTick()
// add task 會往 setChannel 輸入task
case task := -tw.setChannel:
tw.setTask(task)
...
}
}
}
可以看出，在初始化的時候就開始了 timer 執(zhí)行，并以internal時間段轉(zhuǎn)動，然后底層不停的獲取來自 slot 中的 list 的task，交給 execute 執(zhí)行。
Task Operation
緊接著就是設(shè)置 cache key ：
func (c *Cache) Set(key string, value interface{}) {
c.lock.Lock()
_, ok := c.data[key]
c.data[key] = value
c.lruCache.add(key)
c.lock.Unlock()
expiry := c.unstableExpiry.AroundDuration(c.expire)
if ok {
c.timingWheel.MoveTimer(key, expiry)
} else {
c.timingWheel.SetTimer(key, value, expiry)
}
}
先看在 data map 中有沒有存在這個key存在，則更新 expire -> MoveTimer()第一次設(shè)置key -> SetTimer()
所以對于 timingWheel 的使用上就清晰了，開發(fā)者根據(jù)需求可以 add 或是 update。
同時我們跟源碼進去會發(fā)現(xiàn)：SetTimer() MoveTimer() 都是將task輸送到channel，由 run() 中開啟的協(xié)程不斷取出 channel 的task操作。
SetTimer() -> setTask()：
not exist task：getPostion -> pushBack to list -> setPositionexist task：get from timers -> moveTask()
MoveTimer() -> moveTask()
由上面的調(diào)用鏈，有一個都會調(diào)用的函數(shù)：moveTask()
func (tw *TimingWheel) moveTask(task baseEntry) {
// timers: Map => 通過key獲取 [positionEntry「pos, task」]
val, ok := tw.timers.Get(task.key)
if !ok {
return
}
timer := val.(*positionEntry)
// {delay interval} => 延遲時間比一個時間格間隔還小，沒有更小的刻度，說明任務(wù)應(yīng)該立即執(zhí)行
if task.delay tw.interval {
threading.GoSafe(func() {
tw.execute(timer.item.key, timer.item.value)
})
return
}
// 如果 > interval，則通過 延遲時間delay 計算其出時間輪中的 new pos, circle
pos, circle := tw.getPositionAndCircle(task.delay)
if pos >= timer.pos {
timer.item.circle = circle
// 記錄前后的移動offset。為了后面過程重新入隊
timer.item.diff = pos - timer.pos
} else if circle > 0 {
// 轉(zhuǎn)移到下一層，將 circle 轉(zhuǎn)換為 diff 一部分
circle--
timer.item.circle = circle
// 因為是一個數(shù)組，要加上 numSlots [也就是相當(dāng)于要走到下一層]
timer.item.diff = tw.numSlots + pos - timer.pos
} else {
// 如果 offset 提前了，此時 task 也還在第一層
// 標(biāo)記刪除老的 task，并重新入隊，等待被執(zhí)行
timer.item.removed = true
newItem := timingEntry{
baseEntry: task,
value: timer.item.value,
}
tw.slots[pos].PushBack(newItem)
tw.setTimerPosition(pos, newItem)
}
}
以上過程有以下幾種情況：
delay internal：因為 單個時間精度，表示這個任務(wù)已經(jīng)過期，需要馬上執(zhí)行針對改變的 delay：new >= old：newPos, newCircle, diff>newCircle > 0：計算diff，并將 circle 轉(zhuǎn)換為 下一層，故diff + numslots如果只是單純延遲時間縮短，則將老的task標(biāo)記刪除，重新加入list，等待下一輪loop被execute
Execute
之前在初始化中，run() 中定時器的不斷推進，推進的過程主要就是把 list中的 task 傳給執(zhí)行的 execute func。我們從定時器的執(zhí)行開始看：
// 定時器 「每隔 internal 會執(zhí)行一次」
func (tw *TimingWheel) onTick() {
// 每次執(zhí)行更新一下當(dāng)前執(zhí)行 tick 位置
tw.tickedPos = (tw.tickedPos + 1) % tw.numSlots
// 獲取此時 tick位置 中的存儲task的雙向鏈表
l := tw.slots[tw.tickedPos]
tw.scanAndRunTasks(l)
}
緊接著是如何去執(zhí)行 execute：
func (tw *TimingWheel) scanAndRunTasks(l *list.List) {
// 存儲目前需要執(zhí)行的task{key, value} [execute所需要的參數(shù)，依次傳遞給execute執(zhí)行]
var tasks []timingTask
for e := l.Front(); e != nil; {
task := e.Value.(*timingEntry)
// 標(biāo)記刪除，在 scan 中做真正的刪除 「刪除map的data」
if task.removed {
next := e.Next()
l.Remove(e)
tw.timers.Del(task.key)
e = next
continue
} else if task.circle > 0 {
// 當(dāng)前執(zhí)行點已經(jīng)過期，但是同時不在第一層，所以當(dāng)前層即然已經(jīng)完成了，就會降到下一層
// 但是并沒有修改 pos
task.circle--
e = e.Next()
continue
} else if task.diff > 0 {
// 因為之前已經(jīng)標(biāo)注了diff，需要再進入隊列
next := e.Next()
l.Remove(e)
pos := (tw.tickedPos + task.diff) % tw.numSlots
tw.slots[pos].PushBack(task)
tw.setTimerPosition(pos, task)
task.diff = 0
e = next
continue
}
// 以上的情況都是不能執(zhí)行的情況，能夠執(zhí)行的會被加入tasks中
tasks = append(tasks, timingTask{
key: task.key,
value: task.value,
})
next := e.Next()
l.Remove(e)
tw.timers.Del(task.key)
e = next
}
// for range tasks，然后把每個 task->execute 執(zhí)行即可
tw.runTasks(tasks)
}
具體的分支情況在注釋中說明了，在看的時候可以和前面的 moveTask() 結(jié)合起來，其中 circle 下降，diff 的計算是關(guān)聯(lián)兩個函數(shù)的重點。
至于 diff 計算就涉及到 pos, circle 的計算：
// interval: 4min, d: 60min, numSlots: 16, tickedPos = 15
// step = 15, pos = 14, circle = 0
func (tw *TimingWheel) getPositionAndCircle(d time.Duration) (pos int, circle int) {
steps := int(d / tw.interval)
pos = (tw.tickedPos + steps) % tw.numSlots
circle = (steps - 1) / tw.numSlots
return
}
上面的過程可以簡化成下面：
steps = d / interval
pos = step % numSlots - 1
circle = (step - 1) / numSlots
總結(jié)
timingWheel 靠定時器推動，時間前進的同時會取出當(dāng)前時間格中 list「雙向鏈表」的task，傳遞到 execute 中執(zhí)行。因為是是靠 internal 固定時間刻度推進，可能就會出現(xiàn)：一個 60s 的task，internal = 1s，這樣就會空跑59次loop。
而在擴展時間上，采取 circle 分層，這樣就可以不斷復(fù)用原有的 numSlots ，因為定時器在不斷 loop，而執(zhí)行可以把上層的 slot 下降到下層，在不斷 loop 中就可以執(zhí)行到上層的task。這樣的設(shè)計可以在不創(chuàng)造額外的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，突破長時間的限制。
同時在 go-zero 中還有很多實用的組件工具，用好工具對于提升服務(wù)性能和開發(fā)效率都有很大的幫助，希望本篇文章能給大家?guī)硪恍┦斋@。
項目地址
https://github.com/tal-tech/go-zero
好未來技術(shù)
到此這篇關(guān)于go-zero 如何應(yīng)對海量定時/延遲任務(wù)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)go-zero定時/延遲任務(wù)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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