Advertisement
Поиск  
Always will be ready notify the world about expectations as easy as possible: job change page
8 марта 2021 г.

Hangfire — планировщик задач для .NET

Автор:
Илья Чумаков
Источник:
Просмотров:
1074

Hangfire — многопоточный и масштабируемый планировщик задач, построенный по клиент-серверной архитектуре на стеке технологий .NET (в первую очередь Task Parallel Library и Reflection), с промежуточным хранением задач в БД. Полностью функционален в бесплатной (LGPL v3) версии с открытым исходным кодом. В статье рассказывается, как пользоваться Hangfire.

Принципы работы

В чем суть? Как вы можете видеть на КДПВ, которую я честно скопировал из официальной документации, процесс-клиент добавляет задачу в БД, процесс-сервер периодически опрашивает БД и выполняет задачи. Важные моменты:

  • Всё, что связывает клиента и сервера — это доступ к общей БД и общим сборкам, в которых объявлены классы-задачи.
  • Масштабирование нагрузки (увеличение количества серверов) — есть!
  • Без БД (хранилища задач) Hangfire не работает и работать не может. По-умолчанию поддерживается SQL Server, есть расширения для ряда популярных СУБД. В платной версии добавляется поддержка Redis.
  • В качестве хоста для Hangfire может выступать что угодно: ASP.NET-приложение, Windows Service, консольное приложение и т.д. вплоть до Azure Worker Role.

С точки зрения клиента, работа с задачей происходит по принципу «fire-and-forget», а если точнее — «добавил в очередь и забыл» — на клиенте не происходит ничего, помимо сохранения задачи в БД. К примеру, мы хотим выполнить метод MethodToRun в отдельном процессе:

BackgroundJob.Enqueue(() => MethodToRun(42, "foo"));

Эта задача будет сериализована вместе со значениями входных параметров и сохранена в БД:

{
    "Type": "HangClient.BackgroundJobClient_Tests, HangClient, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null",
    "Method": "MethodToRun",
    "ParameterTypes": "(\"System.Int32, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089\",\"System.String, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089\")",
    "Arguments": "(\"42\",\"\\\"foo\\\"\")"
}

Данной информации достаточно, чтобы вызвать метод MethodToRun в отдельном процессе через Reflection, при условии доступа к сборке HangClient, в которой он объявлен. Естественно, совершенно необязательно держать код для фонового выполнения в одной сборке с клиентом, в общем случае схема зависимостей такая:

Клиент и сервер должны иметь доступ к общей сборке, при этом для встроенного веб-интерфейса (о нем чуть ниже) доступ необязателен. При необходимости возможно заменить реализацию уже сохраненной в БД задачи — путем замены сборки, на которую ссылается приложение-сервер. Это удобно для повторяемых по расписанию задач, но, конечно же, работает при условии полного совпадения контракта MethodToRun в старой и новой сборках. Единственное ограничение на метод — наличие public модификатора.
Необходимо создать объект и вызвать его метод? Hangfire сделает это за нас:

BackgroundJob.Enqueue<EmailSender>(x => x.Send(13, "Hello!"));

И даже получит экземпляр EmailSender через DI-контейнер при необходимости.

Развернуть сервер (например в отдельном Windows Service) проще некуда:

public partial class Service1 : ServiceBase
{
    private BackgroundJobServer _server;

    public Service1()
    {
        InitializeComponent();
        GlobalConfiguration.Configuration.UseSqlServerStorage("connection_string");
    }

    protected override void OnStart(string() args)
    {
        _server = new BackgroundJobServer();
    }

    protected override void OnStop()
    {
        _server.Dispose();
    }
}

После старта сервиса наш Hangfire-сервер начнет подтягивать задачи из БД и выполнять их.

Необязательным для использования, но полезным и очень приятным является встроенный web dashboard, позволяющий управлять обработкой задач:

Внутренности и возможности Hangfire-сервера

Прежде всего, сервер содержит свой пул потоков, реализованный через Task Parallel Library. А в основе лежит всем известный Task.WaitAll (см. класс BackgroundProcessingServer).

Горизонтальное масштабирование? Web Farm? Web Garden? Поддерживается:

You don’t want to consume additional Thread Pool threads with background processing – Hangfire Server uses custom, separate and limited thread pool.
You are using Web Farm or Web Garden and don’t want to face with synchronization issues – Hangfire Server is Web Garden/Web Farm friendly by default.

Мы можем создать произвольное количество Hangfire-серверов и не думать об их синхронизации — Hangfire гарантирует, что одна задача будет выполнена одним и только одним сервером. Пример реализации — использование sp_getapplock (см. класс SqlServerDistributedLock).
Как уже отмечалось, Hangfire-сервер не требователен к процессу-хосту и может быть развернут где угодно от Console App до Azure Web Site. Однако, он не всемогущ, поэтому при хостинге в ASP.NET следует учитывать ряд общих особенностей IIS, таких как process recycling, авто-старт (startMode=«AlwaysRunning» ) и т.п. Впрочем, документация планировщика предоставляет исчерпывающую информацию и на этот случай.
Кстати! Не могу не отметить качество документации — оно выше всяких похвал и находится где-то в районе идеального. Исходный код Hangfire окрыт и качественно оформлен, нет никаких препятствий к тому, чтобы поднять локальный сервер и походить по коду отладчиком.

Повторяемые и отложенные задачи

Hangfire позволяет создавать повторяемые задачи с минимальным интервалом в минуту:

RecurringJob.AddOrUpdate(() => MethodToRun(42, "foo"), Cron.Minutely);

Запустить задачу вручную или удалить:

RecurringJob.Trigger("task-id");
RecurringJob.RemoveIfExists("task-id");

Отложить выполнение задачи:

BackgroundJob.Schedule(() => MethodToRun(42, "foo"), TimeSpan.FromDays(7));

Создание повторяющейся И отложенной задачи возможно при помощи CRON expressions (поддержка реализована через проект NCrontab). К примеру, следующая задача будет выполняться каждый день в 2:15 ночи:

RecurringJob.AddOrUpdate("task-id", () => MethodToRun(42, "foo"), "15 2 * * *");

Микрообзор Quartz.NET

Рассказ о конкретном планировщике задач был бы неполон без упоминания достойных альтернатив. На платформе .NET таковой альтернативой является Quartz.NET — порт планировщика Quartz из мира Java. Quartz.NET решает схожие задачи, как и Hangfire — поддерживает произвольное количество «клиентов» (добавление задачи) и «серверов» (выполнение задачи), использующих общую БД. Но исполнение разное.
Мое первое знакомство с Quartz.NET нельзя было назвать удачным — взятый из официально GitHub-репозитория исходный код просто не компилировался, пока я вручную не поправил ссылки на несколько отсутствующих файлов и сборок (disclaimer: просто рассказываю, как было). Разделения на клиентскую и серверную часть в проекте нет — Quartz.NET распространяется в виде единственной DLL. Для того, чтобы конкретный экземляр приложения позволял только добавлять задачи, а не исполнять их — необходимо его настроить.
Quartz.NET полностью бесплатен, «из коробки» предлагает хранение задач как in-memory, так и с использованием многих популярных СУБД (SQL Server, Oracle, MySQL, SQLite и т.п.). Хранение in-memory представляет собой по-сути обычный словарь в памяти одного единственного процесса-сервера, выполняющего задачи. Реализовать несколько процессов-серверов становится возможным только при сохранении задач в БД. Для синхронизации, Quartz.NET не полагается на специфичные особенности реализации конкретной СУБД (те же Application Lock в SQL Server), а использует один обобщенный алгоритм. К примеру, путем регистрации в таблице QRTZ_LOCKS гарантируется единовременная работа не более чем одного процесса-планировщика с конкретным уникальным id, выдача задачи «на исполнение» осуществляется простым изменением статуса в таблице QRTZ_TRIGGERS.

Класс-задача в Quartz.NET должен реализовывать интерфейс IJob:

public interface IJob
{
    void Execute(IJobExecutionContext context);
}

С подобным ограничением, очень просто сериализовать задачу: в БД хранится полное имя класса, что достаточно для последующего получения типа класса-задачи через Type.GetType(name). Для передачи параметров в задачу используется класс JobDataMap, при этом допускается изменение параметров уже сохраненной задачи.
Что касается многопоточности, то Quartz.NET использует классы из пространства имен System.Threading: new Thread() (см. класс QuartzThread), свои пулы потоков, синхронизация через Monitor.Wait/Monitor.PulseAll.
Немалой ложкой дегтя является качество официальной документации. К примеру, вот материал по кластеризации: Lesson 11: Advanced (Enterprise) Features. Да-да, это всё, что есть на официальном сайте по данной теме. Где-то на просторах SO встречался фееричный совет просматривать также гайды по оригинальному Quartz, там тема раскрыта подробнее. Желание разработчиков поддерживать похожее API в обоих мирах — Java и .NET — не может не сказываться на скорости разработки. Релизы и обновления у Quartz.NET нечасто.

Пример клиентского API: регистрация повторяемой задачи HelloJob:

IScheduler scheduler = GetSqlServerScheduler();
scheduler.Start();

IJobDetail job = JobBuilder.Create<HelloJob>().Build();

ITrigger trigger = TriggerBuilder.Create()
    .StartNow()
    .WithSimpleSchedule(x => x
    .WithIntervalInSeconds(10)
    .RepeatForever())
    .Build();

scheduler.ScheduleJob(job, trigger);

Основные характеристики двух рассмотренных планировщиков сведены в таблицу:

Характеристика Hangfire Quartz.NET
Неограниченное количество клиентов и серверов Да Да
Исходный код github.com/HangfireIO github.com/quartznet/quartznet
NuGet-пакет Hangfire Quartz
Лицензия LGPL v3 Apache License 2.0
Где хостим Web, Windows, Azure Web, Windows, Azure
Хранилище задач SQL Server (по-умолчанию), ряд СУБД через расширения, Redis (в платной версии) In-memory, ряд БД (SQL Server, MySQL, Oracle...)
Реализация многопоточности TPL Thread, Monitor
Web-интерфейс Да Нет. Планируется в будущих версиях.
Отложенные задачи Да Да
Повторяемые задачи Да (минимальный интервал 1 минута) Да (минимальный интервал 1 миллисекунда)
Cron Expressions Да Да

Про (не)нагрузочное тестирование

Необходимо было проверить, как справится Hangfire с большим количеством задач. Сказано-сделано, и я написал простейшего клиента, добавляющего задачи с интервалом в 0,2 с. Каждая задача записывает строку с отладочной информацией в БД. Поставив на клиенте ограничение в 100К задач, я запустил 2 экземпляра клиента и один сервер, причем сервер — с профайлером (dotMemory). Спустя 6 часов, меня уже ожидало 200К успешно выполненных задач в Hangfire и 200К добавленных строк в БД. На скриншоте приведены результаты профилирования — 2 снимка состояния памяти «до» и «после» выполнения:

На следующих этапах работало уже 20 процессов-клиентов и 20 процессов-серверов, а время выполнения задачи было увеличено и стало случайной величиной. Вот только на Hangfire это не отражалось вообще никак:

Выводы

Лично мне понравился Hangfire. Бесплатный, открытый продукт, сокращает расходы на разработку и поддержку распределенных систем.

Похожее
Oct 20, 2022
Author: Ricardo Griffith
Schedule and run background jobs using this powerful frameworkDisclaimer: the image mentioned in this article is currently marked as preview. Opinions expressed therein are solely my own and do not express the views or opinions of my employer.Hangfire provides a...
Feb 20
Author: Salman Karim
Background tasks are crucial in many software applications, and scheduling them to run periodically or at specific times is a common requirement. In the .NET ecosystem, Quartz.NET provides a robust and flexible framework for scheduling such tasks. Let’s delve into...
Feb 18, 2021
Many types of applications require background tasks that run independently of the user interface (UI). Examples include batch jobs, intensive processing tasks, and long-running processes such as workflows. Background jobs can be executed without requiring user interaction--the application can start...
Feb 20
Author: Bhushan Kadam
If you’re a .NET developer, chances are you’ve had to deal with scheduling tasks at some point. Cron jobs are a common way to do this, but they can be tedious to set up and maintain. Enter Hangfire, a powerful...
Написать сообщение
Почта
Имя
*Сообщение


© 1999–2024 WebDynamics
1980–... Sergey Drozdov
Area of interests: .NET Framework | .NET Core | C# | ASP.NET | Windows Forms | WPF | HTML5 | CSS3 | jQuery | AJAX | Angular | React | MS SQL Server | Transact-SQL | ADO.NET | Entity Framework | IIS | OOP | OOA | OOD | WCF | WPF | MSMQ | MVC | MVP | MVVM | Design Patterns | Enterprise Architecture | Scrum | Kanban