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详解Django定时任务模块设计与实践

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在开发后台与任务相关的功能中,遇到一个需求:用户需要能够为任务配置定时策略,使任务定时执行某个操作。

需求分析

根据需求,我们可以拆解成如下几个步骤:

其中步骤 1 与本文无关不提;对于定时任务的实现,在上节Celery异步任务队列 有简单提到 celery 也支持定时任务。

Celery 的定时任务策略配置于代码中,在启动 celery 时写入本地shelve 文件,不利于管理。

因此在 celery 的文档中也提到一个扩展模块 django-celery-beat ,该模块将定时任务的配置写入 Django 配置的数据库中,当程序启动后可以通过 admin 后台进行管理,并且可以直接通过 ORM 对定时任务配置进行修改,无需修改代码然后重启 celery,符合我们预期。

当然还有很多其他库也能实现,因为我们已经使用 celery 执行异步任务,所以本文还是用 django-celery-beat 解决问题。

Celery 的定时任务使用的是类似 crontab 的语法,因此在用户体验上,要考虑普通用户的学习成本,可以提供一些常用的配置,例如每周的工作日每天 1 点执行任务;也要考虑后期的扩展性,可以提供输入框方便配置。

设计与实现

基本用法

定时策略(CrontabSchedule)

CrontabSchedule 支持类 crontab 语法,同样是 5 个配置域,分别为:

每个配置域使用空格隔开。

对每个配置域常用语法:

举个例子: 每个工作日1点执行: 0 1 1-5 * *

创建定时策略代码如下:

from django_celery_beat.models import CrontabSchedule, PeriodicTask
>>> schedule, _ = CrontabSchedule.objects.get_or_create(
... minute='30',
... hour='*',
... day_of_week='*',
... day_of_month='*',
... month_of_year='*',
... )

定时任务

定时任务可以依赖不同的定时策略,例如 crontab, interval 等,创建时指定 schedule 即可。以 crontab 定时任务为例:

>>> import json
>>> from datetime import datetime, timedelta

>>> PeriodicTask.objects.create(
... crontab=schedule,   # we created this above.
... name='Importing contacts',  # simply describes this periodic task.
... task='proj.tasks.import_contacts', # name of task.
... args=json.dumps(['arg1', 'arg2']),
... kwargs=json.dumps({
... 'be_careful': True,
... }),
... expires=datetime.utcnow() + timedelta(seconds=30)
... )

其中 name 为定时任务的名称,每个任务名必须唯一; task 为需要执行的 celery 任务。加上定时策略调度器,这三个是一个定时任务所必须的属性。

定时任务还有其他配置,如 args / kwargs 对应一个 celery 任务的入参; expires 设置了该定时任务的过期时间。

Django配置

最基础的配置只需要在 INSTALLED_APPS 中添加引用,并设置定时任务调度器即可:

settings.py

INSTALLED_APPS = [
 ...
 'django_celery_beat'
]

# 配置 celery 定时任务使用的调度器
CELERY_BEAT_SCHEDULER = 'django_celery_beat.schedulers:DatabaseScheduler'

时区问题

在使用 django-celery-beat 过程中遇到两个关于时区的问题:

创建的定时任务,实际触发时间与配置的时间存在8小时时间差

解决方案:

8小时明显是因为时区不同导致,而 django-celery-beat 对时区的处理似乎总有问题(若不对请指教)。

修改 settings.py 中的时区配置:

settings.py

# 设置 Django 大部分应用通用的时区
TIME_ZONE = 'Asia/Shanghai'
# 关闭 UTC
USE_TZ = False
CELERY_ENABLE_UTC = False
# 设置 django-celery-beat 真正使用的时区
CELERY_TIMEZONE = TIME_ZONE
# 使用 timezone naive 模式
DJANGO_CELERY_BEAT_TZ_AWARE = False

关于 timezone naive 与 timezone aware 模式的区别可以参考文章:Django时区详解

简单来说就是,naive 模式不存储时区信息,只存储经过时区转换后的时间;反之 aware 模式则存储了 UTC 时间和 UTC 时区信息。

根据文档,在修改了时区后,需要将已执行过的定时任务的 last_run_at 重置为 None

python manage.py shell
>>> from django_celery_beat.models import PeriodicTask
>>> PeriodicTask.objects.all().update(last_run_at=None)

修改完成后,重启 celery beat

PS: 就算是经过这样配置,我也仍然遇到了任务不断执行的问题,并且在我多次重启 celery 后不再复现,因此本配置可能还有问题。

数据库中, CrontabScheduletimezone 配置始终是 UTC

解决方案:

查看 CrontabSchedule 模型的源码,找到数据库中 timezone 字段的属性:

class CrontabSchedule(models.Model):
 ...
 timezone = timezone_field.TimeZoneField(
 default='UTC',
 verbose_name=_('Cron Timezone'),
 help_text=_(
  'Timezone to Run the Cron Schedule on. Default is UTC.'),
 )

由于我们在创建 CrontabSchedule 实例时并未指定 timezone ,因此在创建任务时,添加该字段的配置即可:

from django_celery_beat.models import CrontabSchedule
>>> schedule, _ = CrontabSchedule.objects.get_or_create(
... minute='30',
... hour='*',
... day_of_week='*',
... day_of_month='*',
... month_of_year='*',
... timezone='Asia/Shanghai'
... )

*业务前后端设计

本节内容仅供参考,不一定适用其他场景。

前端

设计前端定时任务配置项,包含一个开关,一个三选一单选组件,以及一个输入框:

为了方便非技术人员设置定时任务,优化用户体验,定时任务除了「自定义」的输入模式,还有一个「每天」与「每周」的选项:

单选框与字符串双向绑定,在后端返回上面两个字符串之一时选中每天或每周,否则选中自定义选项。

后端

假设对于我的业务来说,前端需要的任务数据字段为:

{
 "task_id": 1,
 "is_periodic_task": true,
 "periodic_task_id": 1,
 "crontab": "* * * * *"
}

ER 模型如图:

返回给前端的数据中,若 periodic_task 不为空,则 is_periodic_taskTrue ,并通过 periodic_task.crontab_id 获取到 CrontabSchedule 实例,转化为字符串返回。

要注意, CrontabSchedule__str__ 方法除了返回 crontab 配置,还会返回时区等信息,而这些信息前端展示时并不需要。

因此可以新建一个方法:

def get_crontab_str(contab) -> str:
 """
 获取前端配置需要的 5 项值
 :param contab: CrontabSchedule对象
 :return:
 """
 return '{0} {1} {2} {3} {4}'.format(
 cronexp(contab.minute), cronexp(contab.hour),
 cronexp(contab.day_of_week), cronexp(contab.day_of_month),
 cronexp(contab.month_of_year)
 )

序列化时调用该方法返回给前端即可。

修改任务

修改任务包括以下三种情况

对应流程图如下:

1:

2, 3:

图中「修改配置中的」指前端传来的修改请求中的新配置信息

具体代码就不赘述,只提一下暂停定时任务的方法:

修改 PeriodicTask.objects.enabledFalse/0 即可

>>> periodic_task.enabled = False
>>> periodic_task.save()

版本说明

参考

http://docs.celeryproject.org/en/latest/userguide/periodic-tasks.html
https://django-celery-beat.readthedocs.io/en/latest/
https://docs.djangoproject.com/en/2.2/topics/i18n/timezones/
https:

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