异步分布式队列Celery

异步分布式队列Celery

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Celery 是什么?

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Celery 是一个由 Python 编写的简单、灵活、可靠的用来处理大量信息的分布式系统,它同时提供操作和维护分布式系统所需的工具实现的通讯协议也可以使用ruby,php,javascript等调用。

Celery 专注于实时任务处理,支持任务调度。

它是一个分布式队列的管理工具,我们可以用 Celery 提供的接口快速实现并管理一个分布式的任务队列。

我们要理解 Celery 本身不是任务队列,它是管理分布式任务队列的工具,或者换一种说法,它封装好了操作常见任务队列的各种操作,我们用它可以快速进行任务队列的使用与管理

 它的架构组成如下图:

 

 

概念扫盲

1.Brokers

brokers 中文意思为中间人,在这里就是指任务队列本身,Celery 扮演生产者和消费者的角色,brokers 就是生产者和消费者存放/拿取产品的地方(队列)

常见的 brokers 有 rabbitmq、redis、Zookeeper 等

2 Result Stores / backend

顾名思义就是结果储存的地方,队列中的任务运行完后的结果或者状态需要被任务发送者知道,那么就需要一个地方储存这些结果,就是 Result Stores 了

常见的 backend 有 redis、Memcached 甚至常用的数据都可以。

3 Workers

就是 Celery 中的工作者,类似与生产/消费模型中的消费者,其从队列中取出任务并执行

4 Tasks

就是我们想在队列中进行的任务咯,一般由用户、触发器或其他操作将任务入队,然后交由 workers 进行处理。

broker是一个消息传输的中间件,可以理解为一个邮箱。每当应用程序调用celery的异步任务的时候,会向broker传递消息,而后celery的worker将会取到消息,进行对于的程序执行。好吧,这个邮箱可以看成是一个消息队列。那么什么又是backend,通常程序发送的消息,发完就完了,可能都不知道对方时候接受了。为此,celery实现了一个backend,用于存储这些消息以及celery执行的一些消息和结果。对于 brokers,官方推荐是rabbitmq和redis,至于backend,就是数据库啦。为了简单起见,我们都用redis。

如果你想使用其他brokers,请查看这篇文档

 

 

异步任务

使用 Celery 实现异步任务主要包含三个步骤:

创建一个 Celery 实例

启动 Celery Worker

应用程序调用异步任务

 

一、创建一个 Celery 实例

# -*- coding: utf-8 -*-
import time
from celery import Celery
broker = 'redis://127.0.0.1:6379'
backend = 'redis://127.0.0.1:6379/0'
app = Celery('my_task', broker=broker, backend=backend)
@app.task
def add(x, y):
    time.sleep(5)     # 模拟耗时操作
    return x + y

上面的代码做了几件事:

  • 创建了一个 Celery 实例 app,名称为 my_task
  • 指定消息中间件用 redis,URL 为 redis://127.0.0.1:6379
  • 指定存储用 redis,URL 为 redis://127.0.0.1:6379/0
  • 创建了一个 Celery 任务 add,当函数被 @app.task 装饰后,就成为可被 Celery 调度的任务;

 

 

二、启动 Celery Worker

在当前目录,使用如下方式启动 Celery Worker:

$ celery worker -A tasks --loglevel=info

其中:

  • 参数 -A 指定了 Celery 实例的位置,本例是在 tasks.py 中,Celery 会自动在该文件中寻找 Celery 对象实例,当然,我们也可以自己指定,在本例,使用 -A tasks.app
  • 参数 --loglevel 指定了日志级别,默认为 warning,也可以使用 -l info 来表示;

 

三、调度任务

我们可以在应用程序中使用 delay() 或 apply_async() 方法来调用任务。

在当前目录打开 Python 控制台,输入以下代码:

>>> from tasks import add
>>> add.delay(2, 8)
<AsyncResult: 2272ddce-8be5-493f-b5ff-35a0d9fe600f>

在上面,我们从 tasks.py 文件中导入了 add 任务对象,然后使用 delay() 方法将任务发送到消息中间件(Broker),Celery Worker 进程监控到该任务后,就会进行执行。我们将窗口切换到 Worker 的启动窗口,会看到多了两条日志:

[2016-12-10 12:00:50,376: INFO/MainProcess] Received task: tasks.add[2272ddce-8be5-493f-b5ff-35a0d9fe600f]
[2016-12-10 12:00:55,385: INFO/PoolWorker-4] Task tasks.add[2272ddce-8be5-493f-b5ff-35a0d9fe600f] succeeded in 5.00642602402s: 10

这说明任务已经被调度并执行成功。

另外,我们如果想获取执行后的结果,可以这样做:

>>> result = add.delay(2, 6)
>>> result.ready()   # 使用 ready() 判断任务是否执行完毕
False
>>> result.ready()
False
>>> result.ready()
True
>>> result.get()     # 使用 get() 获取任务结果
8

在上面,我们是在 Python 的环境中调用任务。事实上,我们通常在应用程序中调用任务。比如,将下面的代码保存为 client.py:

# -*- coding: utf-8 -*-
from tasks import add
# 异步任务
add.delay(2, 8)
print 'hello world'

运行命令 $ python client.py,可以看到,虽然任务函数 add 需要等待 5 秒才返回执行结果,但由于它是一个异步任务,不会阻塞当前的主程序,因此主程序会往下执行 print 语句,打印出结果。

 

使用配置

在上面的例子中,我们直接把 Broker 和 Backend 的配置写在了程序当中,更好的做法是将配置项统一写入到一个配置文件中,通常我们将该文件命名为 celeryconfig.pyCelery 的配置比较多,可以在官方文档查询每个配置项的含义。

下面,我们再看一个例子。项目结构如下:

celery_demo                    # 项目根目录
    ├── celery_app             # 存放 celery 相关文件
    │   ├── __init__.py
    │   ├── celeryconfig.py    # 配置文件
    │   ├── task1.py           # 任务文件 1
    │   └── task2.py           # 任务文件 2
    └── client.py              # 应用程序

__init__.py 代码如下:

# -*- coding: utf-8 -*-
from celery import Celery
app = Celery('demo')                                # 创建 Celery 实例
app.config_from_object('celery_app.celeryconfig')   # 通过 Celery 实例加载配置模块
celeryconfig.py 代码如下:
BROKER_URL = 'redis://127.0.0.1:6379'               # 指定 Broker
CELERY_RESULT_BACKEND = 'redis://127.0.0.1:6379/0'  # 指定 Backend
CELERY_TIMEZONE='Asia/Shanghai'                     # 指定时区,默认是 UTC
# CELERY_TIMEZONE='UTC'                             
CELERY_IMPORTS = (                                  # 指定导入的任务模块
    'celery_app.task1',
    'celery_app.task2'
)

task1.py 代码如下:

import time
from celery_app import app
@app.task
def add(x, y):
    time.sleep(2)
    return x + y

task2.py 代码如下:

import time
from celery_app import app
@app.task
def multiply(x, y):
    time.sleep(2)
    return x * y

client.py 代码如下:

# -*- coding: utf-8 -*-
from celery_app import task1
from celery_app import task2
task1.add.apply_async(args=[2, 8])        # 也可用 task1.add.delay(2, 8)
task2.multiply.apply_async(args=[3, 7])   # 也可用 task2.multiply.delay(3, 7)
print 'hello world'

现在,让我们启动 Celery Worker 进程,在项目的根目录下执行下面命令:

celery_demo $ celery -A celery_app worker --loglevel=info

接着,运行 $ python client.py,它会发送两个异步任务到 Broker,在 Worker 的窗口我们可以看到如下输出:

[2016-12-10 13:51:58,939: INFO/MainProcess] Received task: celery_app.task1.add[9ccffad0-aca4-4875-84ce-0ccfce5a83aa]
[2016-12-10 13:51:58,941: INFO/MainProcess] Received task: celery_app.task2.multiply[64b1f889-c892-4333-bd1d-ac667e677a8a]
[2016-12-10 13:52:00,948: INFO/PoolWorker-3] Task celery_app.task1.add[9ccffad0-aca4-4875-84ce-0ccfce5a83aa] succeeded in 2.00600231002s: 10
[2016-12-10 13:52:00,949: INFO/PoolWorker-4] Task celery_app.task2.multiply[64b1f889-c892-4333-bd1d-ac667e677a8a] succeeded in 2.00601326401s: 21

 

delay 和 apply_async

在前面的例子中,我们使用 delay() 或 apply_async() 方法来调用任务。事实上,delay方法封装了 apply_async,如下:

def delay(self, *partial_args, **partial_kwargs):
    """Shortcut to :meth:`apply_async` using star arguments."""
    return self.apply_async(partial_args, partial_kwargs)

也就是说,delay 是使用 apply_async 的快捷方式。apply_async 支持更多的参数,它的一般形式如下:

apply_async(args=(), kwargs={}, route_name=None, **options)

apply_async 常用的参数如下:

  • countdown:指定多少秒后执行任务
task1.apply_async(args=(2, 3), countdown=5)    # 5 秒后执行任务
  • eta (estimated time of arrival):指定任务被调度的具体时间,参数类型是 datetime
from datetime import datetime, timedelta
# 当前 UTC 时间再加 10 秒后执行任务
task1.multiply.apply_async(args=[3, 7], eta=datetime.utcnow() + timedelta(seconds=10))

xpires:任务过期时间,参数类型可以是 int,也可以是 datetime 

task1.multiply.apply_async(args=[3, 7], expires=10)    # 10 秒后过期

更多的参数列表可以在官方文档中查看。

 

task可以添加参数:

@app.task
def add(x, y):
    time.sleep(2)
    return x + y
如:
@app.task(bind=True, name='name')
# task方法参数
name:可以显式指定任务的名字;默认是模块的命名空间中本函数的名字。
serializer:指定本任务的序列化的方法;
bind:一个bool值,设置是否绑定一个task的实例,如果绑定,task实例会作为参数传递到任务方法中,可以访问task实例的所有的属性,即前面反序列化中那些属性
base:定义任务的基类,可以以此来定义回调函数,默认是Task类,我们也可以定义自己的Task类
default_retry_delay:设置该任务重试的延迟时间,当任务执行失败后,会自动重试,单位是秒,默认3分钟;
autoretry_for:设置在特定异常时重试任务,默认False即不重试;
retry_backoff:默认False,设置重试时的延迟时间间隔策略;
retry_backoff_max:设置最大延迟重试时间,默认10分钟,如果失败则不再重试;
retry_jitter:默认True,即引入抖动,避免重试任务集中执行;
# 当bind=True时,add函数第一个参数是self,指的是task实例
@task(bind=True)  # 第一个参数是self,使用self.request访问相关的属性
def add(self, x, y):
    try:
        logger.info(self.request.id)
    except:
        self.retry() # 当任务失败则进行重试

 

import celery
from celery_app import app
class MyTask(celery.Task):
    # 任务失败时执行
    def on_failure(self, exc, task_id, args, kwargs, einfo):
        print('{0!r} failed: {1!r}'.format(task_id, exc))
    # 任务成功时执行
    def on_success(self, retval, task_id, args, kwargs):
        pass
    # 任务重试时执行
    def on_retry(self, exc, task_id, args, kwargs, einfo):
        pass
 
@app.task(base=MyTask)
def add(x, y):
    raise KeyError()
 
#方法相关的参数
exc:失败时的错误的类型;
task_id:任务的id;
args:任务函数的参数;
kwargs:键值对参数;
einfo:失败或重试时的异常详细信息;
retval:任务成功执行的返回值;

 TASK的一般属性:

Task.name:任务名称;
Task.request:当前任务的信息;
Task.max_retries:设置重试的最大次数
Task.throws:预期错误类的可选元组,不应被视为实际错误,而是结果失败;
Task.rate_limit:设置此任务类型的速率限制
Task.time_limit:此任务的硬限时(以秒为单位)。
Task.ignore_result:不存储任务状态。默认False;
Task.store_errors_even_if_ignored:如果True,即使任务配置为忽略结果,也会存储错误。
Task.serializer:标识要使用的默认序列化方法的字符串。
Task.compression:标识要使用的默认压缩方案的字符串。默认为task_compression设置。
Task.backend:指定该任务的结果存储后端用于此任务。
Task.acks_late:如果设置True为此任务的消息将在任务执行后确认 ,而不是在执行任务之前(默认行为),即默认任务执行之前就会发送确认;
Task.track_started:如果True任务在工作人员执行任务时将其状态报告为“已启动”。默认是False;

自定义发布者,交换机,路由键, 队列, 优先级,序列方案和压缩方法:

task1.apply_async((2,2),
    compression='zlib',
    serialize='json',
    queue='priority.high',
    routing_key='web.add',
    priority=0,
    exchange='web_exchange'

 

 

定时任务

Celery 除了可以执行异步任务,也支持执行周期性任务(Periodic Tasks),或者说定时任务。Celery Beat 进程通过读取配置文件的内容,周期性地将定时任务发往任务队列。

让我们看看例子,项目结构如下:

celery_demo                    # 项目根目录
    ├── celery_app             # 存放 celery 相关文件
        ├── __init__.py
        ├── celeryconfig.py    # 配置文件
        ├── task1.py           # 任务文件
        └── task2.py           # 任务文件

__init__.py 代码如下:

# -*- coding: utf-8 -*-
from celery import Celery
app = Celery('demo')
app.config_from_object('celery_app.celeryconfig')

celeryconfig.py 代码如下: 

# -*- coding: utf-8 -*-
from datetime import timedelta
from celery.schedules import crontab
# Broker and Backend
BROKER_URL = 'redis://127.0.0.1:6379'
CELERY_RESULT_BACKEND = 'redis://127.0.0.1:6379/0'
# Timezone
CELERY_TIMEZONE='Asia/Shanghai'    # 指定时区,不指定默认为 'UTC'
# CELERY_TIMEZONE='UTC'
# import
CELERY_IMPORTS = (
    'celery_app.task1',
    'celery_app.task2'
)
# schedules
CELERYBEAT_SCHEDULE = {
    'add-every-30-seconds': {
         'task': 'celery_app.task1.add',
         'schedule': timedelta(seconds=30),       # 每 30 秒执行一次
         'args': (5, 8)                           # 任务函数参数
    },
    'multiply-at-some-time': {
        'task': 'celery_app.task2.multiply',
        'schedule': crontab(hour=9, minute=50),   # 每天早上 9 点 50 分执行一次
        'args': (3, 7)                            # 任务函数参数
    }
}

task1.py 代码如下:

import time
from celery_app import app
@app.task
def add(x, y):
    time.sleep(2)
    return x + y

task2.py 代码如下:

import time
from celery_app import app
@app.task
def multiply(x, y):
    time.sleep(2)
    return x * y

现在,让我们启动 Celery Worker 进程,在项目的根目录下执行下面命令:

celery_demo $ celery -A celery_app worker --loglevel=info

接着,启动 Celery Beat 进程,定时将任务发送到 Broker,在项目根目录下执行下面命令:

celery_demo $ celery beat -A celery_app
celery beat v4.0.1 (latentcall) is starting.
__    -    ... __   -        _
LocalTime -> 2016-12-11 09:48:16
Configuration ->
    . broker -> redis://127.0.0.1:6379//
    . loader -> celery.loaders.app.AppLoader
    . scheduler -> celery.beat.PersistentScheduler
    . db -> celerybeat-schedule
    . logfile -> [stderr]@%WARNING
    . maxinterval -> 5.00 minutes (300s)

之后,在 Worker 窗口我们可以看到,任务 task1 每 30 秒执行一次,而 task2 每天早上 9 点 50 分执行一次。

在上面,我们用两个命令启动了 Worker 进程和 Beat 进程,我们也可以将它们放在一个命令中:

$ celery -B -A celery_app worker --loglevel=info

Celery 周期性任务也有多个配置项,可参考官方文档

 

更多参考:https://segmentfault.com/a/1190000006249269

 

posted @ 2019-05-30 11:52  -零  阅读(484)  评论(0编辑  收藏  举报