2021-02-23

联童科技基于incubator-dolphinscheduler从0到1构建大数据调度平台之路

联童科技是一家智能化母婴童产业平台，从事母婴童行业以及互联网技术多年，拥有丰富的母婴门店运营和系统开发经验，在会员经营和商品经营方面，能够围绕会员需求，深入场景，更贴近合作伙伴和消费者，提供最优服务产品，公司致力于以技术来驱动母婴童产业的发展，公司也希望借助于大数据为客户提供更多智能数据分析和决策分析，大数据是公司重点发展的一部分，公司从成立初期起就搭建了大数据团队，有了大数据团队后，大数据调度平台的构建自然是最基础也是最重要的环节。

一、为什么选择incubator-dolphinscheduler

1、incubator-dolphinscheduler是一个由国内公司发起的开源项目，中国本土社区成员非常活跃，更加容易去进行社区沟通，同时联童也希望能加入到这个社区中，一起把这个由本土成员为主成立的社区做的更好。

2、incubator-dolphinscheduler 能够支撑非常多的应用场景

  • 以DAG图的方式将Task按照任务的依赖关系关联起来，可实时可视化监控任务的运行状态
  • 支持丰富的任务类型：Shell、MR、Spark、SQL(mysql、postgresql、hive、sparksql),Python,Sub_Process、Procedure，flink，datax，sqoop，http等
  • 支持工作流定时调度、依赖调度、手动调度、手动暂停/停止/恢复，同时支持失败重试/告警、从指定节点恢复失败、Kill任务等操作
  • 支持工作流优先级、任务优先级及任务的故障转移及任务超时告警/失败
  • 支持工作流全局参数及节点自定义参数设置
  • 支持资源文件的在线上传/下载，管理等，支持在线文件创建、编辑
  • 支持任务日志在线查看及滚动、在线下载日志等
  • 实现集群HA，通过Zookeeper实现Master集群和Worker集群去中心化
  • 支持对Master/Worker cpu load，memory，cpu在线查看
  • 支持工作流运行历史树形/甘特图展示、支持任务状态统计、流程状态统计
  • 支持补数
  • 支持多租户
  • 支持国际化

其中DAG图 借鉴自spark ，在dolphinscheduler 一个工作流可以对应多个工作任务，每一个工作任务对应一个DAG中的节点。

 

3、incubator-dolphinscheduler在保证了高并发和高可用的设计时，架构思路也相对简单，技术架构中没有引入非常多的复杂技术组件，降低了学习和维护的成本。

 备注：此架构图摘自社区官方网站

 incubator-dolphinscheduler在设计时，除了zookeeper外，没有引入太多复杂的技术组件。整个架构以zookeeper 作为集群管理，采用去中心化思想进行设计。

二、incubator-dolphinscheduler功能的不足

1、无法支持串行调度策略

 incubator-dolphinscheduler 在一开始设计时，只支持并行调度，不支持串行调度，而在联童中，大部分场景都是需要串行运行的，也就是每一个工作流任务都只能有一个实例在运行，同一个工作流任务中必须要等前一个实例执行结束，下一个实例才能开始执行，这种场景大多出现在准实时任务中。

2、任务依赖不够强大，只能支持被动等待依赖执行成功，无法主动触发下游工作流实例运行

如下图所示，只能支持在创建任务时，被动去等待依赖执行成功，无法在当前任务执行成功后，主动去触发别的工作流任务执行。

 3、部分模块中用户体验不足，并且在数据量大时，部分模块数据查询性能较慢

 4、缺少比较完备的监控体系

在 incubator-dolphinscheduler 只提供了一些简单的监控，当有多大几千个任务在运行时，很难做到完备监控，更是缺少对每一个任务运行的性能分析。

三、我们对于incubator-dolphinscheduler的功能升级开发

1、增加串行调度的支持

如下图所示，我们在原有并行执行的基础上，增加了串行执行方式。 

在串行执行时，我们还增加了串行执行的队列功能，每一任务都可以指定队列的长度大小。

 2、增加主动触发下游工作流实例运行

如下图所示，我们在原有并行执行的基础上，增加主动触发下游一个或者多个工作流实例运行。

 运行后效果如下：

 

3、一些较大的Bug修复

  联童在使用 incubator-dolphinscheduler时，同样也踩过不少的坑，这里我们举其中一个例子，比如在内部使用时，同事反馈最多的问题就是调度任务的日志刷新不及时，有时候很久才能刷新出日志。后来经过源码分析，发现是源码中存在了一些不太健壮的处理导致了这个问题。

 incubator-dolphinscheduler 中AbstractCommandExecutor.java 部分源码

/* * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more * contributor license agreements. See the NOTICE file distributed with * this work for additional information regarding copyright ownership. * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0 * (the "License"); you may not use this file except in compliance with * the License. You may obtain a copy of the License at * *  * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. */package org.apache.dolphinscheduler.server.worker.task;import static org.apache.dolphinscheduler.common.Constants.EXIT_CODE_FAILURE;import static org.apache.dolphinscheduler.common.Constants.EXIT_CODE_KILL;import static org.apache.dolphinscheduler.common.Constants.EXIT_CODE_SUCCESS;import org.apache.dolphinscheduler.common.Constants;import org.apache.dolphinscheduler.common.enums.ExecutionStatus;import org.apache.dolphinscheduler.common.thread.Stopper;import org.apache.dolphinscheduler.common.thread.ThreadUtils;import org.apache.dolphinscheduler.common.utils.HadoopUtils;import org.apache.dolphinscheduler.common.utils.LoggerUtils;import org.apache.dolphinscheduler.common.utils.OSUtils;import org.apache.dolphinscheduler.common.utils.StringUtils;import org.apache.dolphinscheduler.server.entity.TaskExecutionContext;import org.apache.dolphinscheduler.server.utils.ProcessUtils;import org.apache.dolphinscheduler.server.worker.cache.TaskExecutionContextCacheManager;import org.apache.dolphinscheduler.server.worker.cache.impl.TaskExecutionContextCacheManagerImpl;import org.apache.dolphinscheduler.service.bean.SpringApplicationContext;import java.io.BufferedReader;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.lang.reflect.Field;import java.nio.charset.StandardCharsets;import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.LinkedList;import java.util.List;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.function.Consumer;import java.util.regex.Matcher;import java.util.regex.Pattern;import org.slf4j.Logger;/** * abstract command executor */public abstract class AbstractCommandExecutor { /**  * rules for extracting application ID  */ protected static final Pattern APPLICATION_REGEX = Pattern.compile(Constants.APPLICATION_REGEX); protected StringBuilder varPool = new StringBuilder(); /**  * process  */ private Process process; /**  * log handler  */ protected Consumer<List<String>> logHandler; /**  * logger  */ protected Logger logger; /**  * log list  */ protected final List<String> logBuffer; /**  * taskExecutionContext  */ protected TaskExecutionContext taskExecutionContext; /**  * taskExecutionContextCacheManager  */ private TaskExecutionContextCacheManager taskExecutionContextCacheManager; public AbstractCommandExecutor(Consumer<List<String>> logHandler,         TaskExecutionContext taskExecutionContext,         Logger logger) {  this.logHandler = logHandler;  this.taskExecutionContext = taskExecutionContext;  this.logger = logger;  this.logBuffer = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());  this.taskExecutionContextCacheManager = SpringApplicationContext.getBean(TaskExecutionContextCacheManagerImpl.class); } /**  * build process  *  * @param commandFile command file  * @throws IOException IO Exception  */ private void buildProcess(String commandFile) throws IOException {  // setting up user to run commands  List<String> command = new LinkedList<>();  //init process builder  ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder();  // setting up a working directory  processBuilder.directory(new File(taskExecutionContext.getExecutePath()));  // merge error information to standard output stream  processBuilder.redirectErrorStream(true);  // setting up user to run commands  command.add("sudo");  command.add("-u");  command.add(taskExecutionContext.getTenantCode());  command.add(commandInterpreter());  command.addAll(commandOptions());  command.add(commandFile);  // setting commands  processBuilder.command(command);  process = processBuilder.start();  // print command  printCommand(command); } .......... /**  * get the standard output of the process  *  * @param process process  */ private void parseProcessOutput(Process process) {  String threadLoggerInfoName = String.format(LoggerUtils.TASK_LOGGER_THREAD_NAME + "-%s", taskExecutionContext.getTaskAppId());  ExecutorService parseProcessOutputExecutorService = ThreadUtils.newDaemonSingleThreadExecutor(threadLoggerInfoName);  parseProcessOutputExecutorService.submit(new Runnable() {   @Override   public void run() {    BufferedReader inReader = null;    try {     inReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));     String line;     long lastFlushTime = System.currentTimeMillis();     while ((line = inReader.readLine()) != null) {      if (line.startsWith("${setValue(")) {       varPool.append(line.substring("${setValue(".length(), line.length() - 2));       varPool.append("$VarPool$");      } else {       logBuffer.add(line);       lastFlushTime = flush(lastFlushTime);      }     }    } catch (Exception e) {     logger.error(e.getMessage(), e);    } finally {     clear();     close(inReader);    }   }  });  parseProcessOutputExecutorService.shutdown(); }................ /**  * when log buffer siz or flush time reach condition , then flush  *  * @param lastFlushTime last flush time  * @return last flush time  */ private long flush(long lastFlushTime) {  long now = System.currentTimeMillis();  /**   * when log buffer siz or flush time reach condition , then flush   */  if (logBuffer.size() >= Constants.DEFAULT_LOG_ROWS_NUM || now - lastFlushTime > Constants.DEFAULT_LOG_FLUSH_INTERVAL) {   lastFlushTime = now;   /** log handle */   logHandler.accept(logBuffer);   logBuffer.clear();  }  return lastFlushTime; } /**  * close buffer reader  *  * @param inReader in reader  */ private void close(BufferedReader inReader) {  if (inReader != null) {   try {    inReader.close();   } catch (IOException e) {    logger.error(e.getMessage(), e);   }  } } protected List<String> commandOptions() {  return Collections.emptyList(); } protected abstract String buildCommandFilePath(); protected abstract String commandInterpreter(); protected abstract void createCommandFileIfNotExists(String execCommand, String commandFile) throws IOException;}

在这段源码中，parseProcessOutput(Process process) 方法是负责任务日志的获取以及Flush。 但是由于采用了BufferedReader 中的readLine() 方法来读取任务进程的process.getInputStream()日志，由于readLine() 是一个阻塞方法，

flush(long lastFlushTime) 方法在处理时有一个判断条件if (logBuffer.size() >= Constants.DEFAULT_LOG_ROWS_NUM || now - lastFlushTime > Constants.DEFAULT_LOG_FLUSH_INTERVAL)，只有当日志条数达到64条或者间隔1s时才会

flush。按理说，代码其实是要实现至少每隔1s会flash 一次日志，但是由于readLine() 是一个阻塞方法，所以并不会一直在执行，而是readLine()必须是读取到新数据后，才会执行flush方法。 那么在出现1s内产生的任务日志不满足64条，而任务又很久没有新日志出现时，就会触发这个bug。例如执行如下一个shell 脚本任务，由于每个执行步骤产生的日志少，而且每个步骤执行的时间又很久，时间间隔很大，就会出现很久都不会刷新上一次产生的日志。

#!/bin/bashecho "hello world"exec 10msleep 100000secho "hello world2"exec 10msleep 100000secho "hello world3"exec 10msleep 100000s　

 之后我们对这段源码进行了重写，采用了两个线程进行处理，一个线程负责readline()，一个线程负责flush.做到在readline()方法的线程阻塞时，不影响flush线程的处理。

/* * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more * contributor license agreements. See the NOTICE file distributed with * this work for additional information regarding copyright ownership. * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0 * (the "License"); you may not use this file except in compliance with * the License. You may obtain a copy of the License at * * * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. */

public abstract class AbstractCommandExecutor { /**  * rules for extracting application ID  */ protected static final Pattern APPLICATION_REGEX = Pattern.compile(Constants.APPLICATION_REGEX); /**  * process  */ private Process process; /**  * log handler  */ protected Consumer<List<String>> logHandler; /**  * logger  */ protected Logger logger; /**  * log list  */ protected final List<String> logBuffer; protected boolean logOutputIsScuccess = false; /**  * taskExecutionContext  */ protected TaskExecutionContext taskExecutionContext; /**  * taskExecutionContextCacheManager  */ private TaskExecutionContextCacheManager taskExecutionContextCacheManager;......... /**  * get the standard output of the process  *  * @param process process  */ private void parseProcessOutput(Process process) {  String threadLoggerInfoName = String.format(LoggerUtils.TASK_LOGGER_THREAD_NAME + "-%s", taskExecutionContext.getTaskAppId());  ExecutorService getOutputLogService = ThreadUtils.newDaemonSingleThreadExecutor(threadLoggerInfoName + "-" + "getOutputLogService");  getOutputLogService.submit(() -> {   BufferedReader inReader = null;   try {    inReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));    String line;while ((line = inReader.readLine()) != null) {     logBuffer.add(line);    }   } catch (Exception e) {    logger.error(e.getMessage(), e);   } finally {    logOutputIsScuccess = true;    close(inReader);   }  });  getOutputLogService.shutdown();  ExecutorService parseProcessOutputExecutorService = ThreadUtils.newDaemonSingleThreadExecutor(threadLoggerInfoName);  parseProcessOutputExecutorService.submit(() -> {   try {    long lastFlushTime = System.currentTimeMillis();    while (logBuffer.size() > 0 || !logOutputIsScuccess) {     if (logBuffer.size() > 0) {      lastFlushTime = flush(lastFlushTime);     } else {      Thread.sleep(Constants.DEFAULT_LOG_FLUSH_INTERVAL);     }    }   } catch (Exception e) {    logger.error(e.getMessage(), e);   } finally {    clear();   }  });  parseProcessOutputExecutorService.shutdown(); }....... /**  * when log buffer siz or flush time reach condition , then flush  *  * @param lastFlushTime last flush time  * @return last flush time  */ private long flush(long lastFlushTime) throws InterruptedException {  long now = System.currentTimeMillis();  /**   * when log buffer siz or flush time reach condition , then flush   */  if (logBuffer.size() >= Constants.DEFAULT_LOG_ROWS_NUM || now - lastFlushTime > Constants.DEFAULT_LOG_FLUSH_INTERVAL) {   lastFlushTime = now;   /** log handle */   logHandler.accept(logBuffer);   logBuffer.clear();  }  return lastFlushTime; }.......}

 4、将调度系统的监控接入到prometheus和grafana中
incubator-dolphinscheduler 只提供了一些如下的简单实时监控，尤其缺少对任务的监控。
 联童在此基础上，引入了prometheus和grafana。
 使用prometheus和grafana 不但可以监控到调度系统任务的总体运行，也可以监控到单个任务的运行耗时曲线等。
5、对incubator-dolphinscheduler 的性能优化
待稍后晚点补充
四、联童对于开源社区的拥抱和回馈
联童虽然是一家新兴起的母婴童公司，但是在成立的初始，就秉承着以技术来驱动母婴童产业的发展，公司拥有一个非常好的技术团队，也一直在拥抱开源社区，目前已经引入了incubator-dolphinscheduler、prometheus、grafana 、hadoop、spark、flink、hive、presto......等很多开源项目来支撑公司的技术驱动。在未来，联童也一定回不断的去回馈开源社区，去提供更多的Pull requests，贡献自己的一份力量。
 【备注】本篇文章 摘选自【联童直通车】公众号：  https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NDM3MzU0MQ==&mid=2247483996&idx=1&sn=cdb180446fa215705b21e09bdfb632fd&chksm=ec629396db151a80ee6c8b7f860cf4061b72e2bf0f1f099ef281bc914d8f5bcd60e70c54c2da&scene=126&&sessionid=1614058343&version=3.1.1.3006&platform=win#rd
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