golang 中的cronjob

引言

最近做了一个需求，是定时任务相关的。以前定时任务都是通过 linux crontab 去实现的，现在服务上云(k8s)了，尝试了 k8s 的 CronJob，由于公司提供的是界面化工具，使用、查看起来很不方便。于是有了本文，通过一个单 pod 去实现一个常驻服务，去跑定时任务。

经过筛选，选用了 cron 这个库，它支持 linux cronjob 语法取配置定时任务，还支持@every 10s、@hourly 等描述符去配置定时任务，完全满足我们要求，比如下面的例子：

package main

import (
    "fmt"

    "github.com/natefinch/lumberjack"
    "github.com/robfig/cron/v3"
    "github.com/sirupsen/logrus"
)

type CronLogger struct {
    clog *logrus.Logger
}

func (l *CronLogger) Info(msg string, keysAndValues ...interface{}) {
    l.clog.WithFields(logrus.Fields{
        "data": keysAndValues,
    }).Info(msg)
}

func (l *CronLogger) Error(err error, msg string, keysAndValues ...interface{}) {
    l.clog.WithFields(logrus.Fields{
        "msg":  msg,
        "data": keysAndValues,
    }).Warn(err.Error())
}

func main() {
    logger := logrus.New()
    _logger := &lumberjack.Logger{
        Filename:   "./test.log",
        MaxSize:    50,
        MaxAge:     15,
        MaxBackups: 5,
    }

    logger.SetOutput(_logger)
    logger.SetFormatter(&logrus.JSONFormatter{
        DisableHTMLEscape: true,
    })

    c := cron.New(cron.WithLogger(&CronLogger{
        clog: logger,
    }))
    c.AddFunc("*/5 * * * *", func() {
        fmt.Println("你的流量包即将过期了")
    })
    c.AddFunc("*/2 * * * *", func() {
        fmt.Println("你的转码包即将过期了")
    })
    c.Start()

    for {
        select {}
    }
}

使用了 cronjob、并结合了 golang 的 log 组建，输出日志到文件，使用很方便。

但是，在使用过程中，发现还有些不足，缺少某些功能，比如我很想使用的查看任务列表。

类库介绍

扩展性强

此类库扩展性挺强，通过 JobWrapper 去包装一个任务，NewChain(w1, w2, w3).Then(job)，相关实现如下：

type JobWrapper func(Job) Job
type Chain struct {
    wrappers []JobWrapper
}
func NewChain(c ...JobWrapper) Chain {
    return Chain{c}
}
func (c Chain) Then(j Job) Job {
    for i := range c.wrappers {
        j = c.wrappers[len(c.wrappers)-i-1](j)
    }
    return j
}

比如当前脚本如果还没有执行完，下次任务时间又到了，就可以通过如下默认提供的 wrapper 去避免继续执行。可以看到最后执行的任务 j.Run() 被包装在了一个函数闭包中，并且根据闭包中的 channel 去判断是否执行，避免重复执行。首次执行的时候，容量为 1 的 channel 中已经有数据了，重复执行时，channel 无数据，默认跳过，等上次任务执行完成后，又像 channel 中写入一条数据，下次 channel 可以读出数据，又可以执行任务了：

func SkipIfStillRunning(j Job) Job {
    var ch = make(chan struct{}, 1)
    ch <- struct{}{}
    return FuncJob(func() {
        select {
        case v := <-ch:
            defer func() { ch <- v }()
            j.Run()
        default:
            // "skip"
        }
    })
}

主流程

cron 主流程是启动一个协程，里面有双重 for 循环，下面我们来一起分析一下。

定时器

第一层循环，首先计算下次最早执行任务的时间跟当前时间间隔 gap，然后设置定时器为 gap，这里很巧妙，定时器间隔不是 1s/次，而是跟下次任务的时间相关，这样就避免了无用的定时器循环，也让执行时间更精准，不存在设置小了浪费资源，设置大了误差大的情况。接下来进入第二层循环。

sort.Sort(byTime(c.entries))
timer = time.NewTimer(c.entries[0].Next.Sub(now))

事件循环

事件循环中，包含了很多事件，比如 添加任务、停止、移除任务，当 cron 启动之后，这些任务都是异步的。比如添加任务，不会直接将任务信息写入内存中，而是进入事件循环，加入之后，重新计算第一二层循环，避免了正在修改任务信息，又执行任务信息，然后出错的情况。

有人可能会问了，为何不在事件中加锁，这样也能避免内存竞争。我想说，我们执行的是脚本任务，有的事件可能很长，可能会阻塞有些事件，所以这些事件都放在循环中，避免了加锁，也满足了要求。

for {
    select {
    case now = <-timer.C:
        // 执行任务
    case newEntry := <-c.add:
        // 添加任务
    case replyChan := <-c.snapshot:
        // 获取任务信息
    case <-c.stop:
        //  停止任务
    case id := <-c.remove:
        // 移除任务
    }
    break
}

类库改造

在了解了项目的基本情况之后，对项目做了部分改造，方便使用。

打印任务列表信息

在主循环汇总加入了信号量监听，当触发信号量 SIGUSR1，将任务信息输出到日志：

usrSig := make(chan os.Signal, 1)
signal.Notify(usrSig, syscall.SIGUSR1)

for {
    select {
    case <-usrSig:
        // 启动单独的协程去打印定时任务执行信息
        continue
    }
    break
}

根据名称移除脚本

目前脚本只能根据脚本 id 去移除要执行的任务，执行过程中，也不能通过命令去移除任务，不是太方便。比如有个脚本马上要执行了，但是该脚本发现问题了，这时候生产环境的话，就需要更新代码，然后重启服务去下线脚本任务，这时候，黄花菜可能都凉了。

所以我也是通过信号量，来处理运行之后，运行中移除任务的问题，收到信号量之后，读取文件中的内容，根据命令去处理 runing 中的内存：

usrSig2 := make(chan os.Signal, 1)
signal.Notify(usrSig2, syscall.SIGUSR2)

......
case <-usrSig2:
    actionByte, err := os.ReadFile("/tmp/cron.action")
    ...... //校验命令正确性
    action := strings.Fields(string(actionByte))
    switch action[0] {
    case "removeTag":
        timer.Stop()
        now = c.now()
        c.removeEntryByTag(action[1])
        c.logger.Info("removedByTag", "tag", action[1])
    }
......

改造效果

由于原项目已经 2 年多没有个更新过了，就算发起 pr 估计也不会被处理，所以 fork 一份放在了这里 aizuyan/cron 进行改造，下面是改进之后的代码：

package main

import (
    // 加载配置文件

    "fmt"

    "github.com/aizuyan/cron/v3"
)

func main() {
    c := cron.New(cron.WithLogger(cron.DefaultLogger))
    c.AddFuncWithTag("流量包过期", "*/5 * * * *", func() {
        fmt.Println("你的流量包即将过期了")
    })
    c.AddFuncWithTag("转码包过期", "*/2 * * * *", func() {
        fmt.Println("你的转码包即将过期了")
    })
    c.Start()

    for {
        select {}
    }
}

对每个定时任务增加了一个名称标识，当任务启动后，当我们执行 kill -SIGUSR1 <pid> 的时候，会看到 stdout 输出了运行的任务列表信息：

+----+------------+-------------+---------------------+---------------------+
| ID |    TAG     |    SPEC     |        PREV         |        NEXT         |
+----+------------+-------------+---------------------+---------------------+
|  2 | 转码包过期 | */2 * * * * | 0001-01-01 00:00:00 | 2023-04-02 17:22:00 |
|  1 | 流量包过期 | */5 * * * * | 0001-01-01 00:00:00 | 2023-04-02 17:25:00 |
+----+------------+-------------+---------------------+---------------------+

执行 kill -SIGUSR2 <pid>，移除转码包过期任务，避免了使用 ID 容易出错的问题。

cat /tmp/cron.action 
removeTag 转码包过期
// {"data":["tag","转码包过期"],"level":"info","msg":"removedByTag","time":"2023-04-02T18:32:56+08:00"}

放目前为止，是不是更好用了，基本能满足我们的需求了，也可以自己去再做各种扩展。