摘要：任務調(diào)度被廣泛應用于軟件應用系統(tǒng)中，為了降低耦合度，解決多租戶任務調(diào)度系統(tǒng)中任務調(diào)度和執(zhí)行結(jié)果的及時通知問題，提出了在任務調(diào)度框架中應用ActiveMQ中間件構(gòu)建消息總線進行消息傳輸和通信的技術思路。內(nèi)容包括Ac-tiveMQ介紹、主流消息中間件比較、基于ActiveMQ通信的多租戶調(diào)度框架構(gòu)建以及框架實現(xiàn)。

關鍵詞：多租戶;ActiveMQ;任務調(diào)度;消息中間件;低耦合

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）18-0007-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 背景

在數(shù)據(jù)傳輸及解譯、消息通知、可執(zhí)行程序調(diào)度等業(yè)務應用場景中，往往需要系統(tǒng)在指定時間進行特定操作，基于此類需求，任務調(diào)度框架被廣泛應用于軟件應用系統(tǒng)中。文獻[1-3]介紹了部分任務調(diào)度算法及任務調(diào)度框架構(gòu)建方法。但任務調(diào)度框架僅關注任務的調(diào)度及觸發(fā)，對任務執(zhí)行過程、執(zhí)行結(jié)果信息的及時通知能力較為欠缺，尤其是在多并發(fā)、異步任務執(zhí)行時，出現(xiàn)任務執(zhí)行超時、中斷、異常的情況下，無法及時將任務執(zhí)行信息通知主系統(tǒng)進行自動處理，為調(diào)度系統(tǒng)的可靠性和可伸縮性帶來較大弊端，嚴重影響業(yè)務系統(tǒng)連續(xù)運行，增加了人力資源成本和維護成本。

通過對ActiveMQ的研究與應用，解決多任務調(diào)度框架中出現(xiàn)的上述問題，通過ActiveMQ構(gòu)建消息總線，完成系統(tǒng)內(nèi)部通信及系統(tǒng)內(nèi)外通信交互，降低系統(tǒng)耦合度，提高系統(tǒng)任務調(diào)度執(zhí)行的可靠性。

2 ActiveMQ概述

ActiveMQ是由Apache基金會提供的基于Java語言開發(fā)的多協(xié)議開源消息中間件，支持OpenWire、Stomp、REST、WSNoti-fication、XMPP、AMQP等多種應用協(xié)議，可在Java、C、C++、C#、Rubv、Perl、Pvthon、PHP、.net等多種開發(fā)語言環(huán)境用使用，提供交叉語言功能，并可跨平臺應用。目前ActiveMQ已經(jīng)支持MQTT（消息隊列遙測傳輸）協(xié)議，可應用于物聯(lián)網(wǎng)設備。其基于JMS規(guī)范提供了多種消息類型的傳輸，包括無有效負載消息Message、序列化對象消息ObjectMessage、文本消息TextMes-sage、鍵值集消息MapMessage、字節(jié)消息BytesMessage、數(shù)據(jù)流消息StreamMessage等，基本滿足系統(tǒng)常用消息通信類型要求，同時對JDBC和Journal的支持也滿足了消息持久化的要求[4]。

ActiveMQ消息通訊有兩種模式：主題（Topic）模式、隊列（ Queue）模式。主題模式，亦可稱為發(fā)布/訂閱模式，這種模式下一個消息可以被多個訂閱者接收，訂閱者訂閱一個主題后，只能接收到自其訂閱之后發(fā)布的信息。訂閱者如果在發(fā)布者發(fā)送消息之后啟動，是無法接收到已經(jīng)發(fā)送的消息的，除非發(fā)布者已經(jīng)對消息進行了持久化存儲。隊列模式中，ActiveMQ構(gòu)建一個消息存儲隊列，多個發(fā)送端可同時向隊列中發(fā)送消息，隊列被多個接收端同時監(jiān)聽，但一個消息只能被一個接收端獲取，一旦被獲取就會消失，如果沒有被獲取，則會一直等待。

ActiveMQ是站在開發(fā)者的角度被設計的，可以通過JCon-sole和ActiveMQ自帶的WebConsole工具等形式來監(jiān)控不同層面的數(shù)據(jù)，可通過配置的方式快速集成到Spring框架中，對二次開發(fā)和調(diào)試十分友好。

3 ActiveMQ框架及與主流消息中間件的對比

3.1 ActiveMQ框架介紹

ActiveMQ主框架部分從結(jié)構(gòu)上可大致分為協(xié)議連接域、消息域、信息存儲域和網(wǎng)絡服務域幾部分，總體架構(gòu)如圖1所示。

其中協(xié)議連接域（ Connectors）封裝各類通信協(xié)議，用于創(chuàng)建和管理與代理通信客戶端的連接;

消息域（圖1 TopicRegion和Quene Region部分）封裝了Ac-tiveMQ的核心內(nèi)容，除主題模式和隊列模式兩種消息通信模式相關實現(xiàn)外，其最主要部分為Transports，包括Transport，Trans-portServer和TransportFactory等;

消息存儲域（ Message Store）定義了信息的緩存或持久化操作相關內(nèi)容，持久化操作方面支持AMQ Message Store、Ka-haDB、JDBC、LeveIDB及Journal，目前ActiveMQ的默認持久化存儲為AMQ Message Store;

網(wǎng)絡服務域（ Network Services）定義了用于支持代理的網(wǎng)絡服務組件，包括遠程服務檢測與發(fā)現(xiàn)、消息存儲和轉(zhuǎn)發(fā)、DR集群等。

3.2 主流消息中間件對比

目前消息中間件較多，且各具優(yōu)勢，比價突出的有Ac-tiveMQ、RabbitMQ、Kafka、RocketMQ，ZeroMQ等，在實際應用過程中應根據(jù)實際需求的優(yōu)先級進行選型，下面給出部分消息中間件的對比。

4 多租戶調(diào)度框架中ActiveMQ應用

4.1 多租戶調(diào)度框架設計

基于ActiveMQ通信的多租戶調(diào)度框架可分為租戶應用、數(shù)據(jù)存儲、核心服務及業(yè)務操作四個主要部分，整體框架設計如圖2所示。

其中租戶應用為用戶可視化操作界面，用于定義和操作調(diào)度業(yè)務，查看與監(jiān)控作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)等。數(shù)據(jù)存儲部分將數(shù)據(jù)進行分區(qū)存儲，分為消息通信數(shù)據(jù)、任務調(diào)度數(shù)據(jù)、業(yè)務支撐數(shù)據(jù)。所有租戶操作均以消息形式通知ActiveMQ消息總線[6]，為防止任務被重復執(zhí)行，系統(tǒng)通過隊列（Queue）模式向任務驅(qū)動模塊傳輸信息，任務調(diào)度端消息代理獲取到租戶信息后，進行指定任務定義并根據(jù)任務觸發(fā)器定義信息進行立即執(zhí)行或在指定時間執(zhí)行，各業(yè)務操作模塊均可使用獨立線程執(zhí)行，提高調(diào)度效率，降低系統(tǒng)耦合。任務執(zhí)行完成后，將執(zhí)行信息和結(jié)果寫回消息隊列，客戶端獲取后刷新狀態(tài)列表。

對于系統(tǒng)租戶使用者，可通過操作界面直接調(diào)用已經(jīng)定義好的任務，通過任務開放式接口進行參數(shù)設置。對于二次開發(fā)者，可遵循頂層任務接口規(guī)范，自定義任務插件邏輯和處理流程，測試后上傳至任務插件庫自動加載供租戶使用。

4.2 框架實現(xiàn)

框架實現(xiàn)的核心是調(diào)度和通信。通過租戶ID與任務的關聯(lián)，對任務加以區(qū)分和控制，系統(tǒng)調(diào)度部分采用Quartz中間件[7]，租戶可通過可視化界面進行Quartz Job的定義與驅(qū)動[8]，可根據(jù)業(yè)務需要擴展定義新的任務，在擴展定義時需遵循Quartz框架要求繼承和實現(xiàn)Job類，為了實現(xiàn)系統(tǒng)任務的動態(tài)加載和調(diào)度，在核心服務層定義了通用Job創(chuàng)建工廠類，通過反射模式創(chuàng)建任務。核心代碼如下：

Class<！--？ extends Job--> jobClass=new CascadingClassLoad-HelperO.loadClass（tempjob.geUobClassName0， Job.class）;//動態(tài)加載任務

JobDetail j obDetail= JobBuilder.newjob（j obClass）.withldenti-ty（tempjob. getjobKey0， tempjob. getGroupKey0）. withDescription（tempjob.getjobName O）.build0;//創(chuàng)建任務

Scheduler scheduler= SchedulerManager.getInstanceO.getDe-faultTemplatesO.getScheduler0;

scheduler.schedulejob（j obDetail.trigger）;//執(zhí)行任務

上述代碼中，tempjob為反序列化的任務屬性信息，由租戶定義并經(jīng)消息總線傳輸至服務層進行處理，傳輸采用序列化文本信息。租戶應用端與任務端均具備消息的接收與發(fā)送能力，其中租戶應用端發(fā)送任務定義數(shù)據(jù)，接收任務執(zhí)行狀態(tài)和結(jié)果信息，而任務端與之相反。ActiveMQ傳輸部分核心代碼如下：

Templatejob tempjob=new Templatejob0. setName（”job”）.setGroup（"group”）.setTrigger（”25”）;//定義任務模板對象

TextMessage message=session.createTextMessage（tempjob.toString0）;//創(chuàng)建序列化任務消息對象

producer.send（message）;//發(fā)送消息

ActiveMQ支持多種消息類型，在實際業(yè)務場景中可考慮使用多種消息類型混合的方式，加強通信能力。

5 總結(jié)

基于ActiveMQ通信的多租戶任務調(diào)度框架即可供用戶直接使用，又可作為基礎框架快速完成二次開發(fā)，該框架可用性高、耦合度低，可適用于多種業(yè)務場景。在對于資源集約化高度要求的情境下，可考慮將通過該框架對一個業(yè)務體系中的所有可執(zhí)行任務進行統(tǒng)一管理調(diào)度，在框架通信穩(wěn)定性與服務高效性方面，可考慮ActiveMQ集群化部署配置，如何進行分布式執(zhí)行與調(diào)度、優(yōu)化負載均衡將是框架進一步的探究和擴展方向。

參考文獻：

[1]汪瑩，陳新鵬，基于集群計算的任務調(diào)度算法研究[Jl.現(xiàn)代計算機，2020（9）：8-10，16.

[2]王秀，孫忠林，姜莉.任務定時調(diào)度在企業(yè)級開發(fā)中的研究[J].電子科技，2015，28（10）：100-102，107.

[3]劉一田，劉士進.多租戶高可用并行任務調(diào)度框架[Jl.計算機系統(tǒng)應用，2016，25（12）：280-284.

[4] Apache ActiveMQ. ActiveMQ HomePage[EB/OL].[2020-03-02].http：//activemq.apache.org.

[5]Apache ActiveMQ. ActiveMQ Architecture[EB/OLl. [2020-03-02].http：//activemq.apache.org/code-overview.

[6]戴俊，朱曉民.基于ActiveMQ的異步消息總線的設計與實現(xiàn)[J].計算機系統(tǒng)應用，2010，19（8）： 215，254-257.

[7]張康.基于Quartz的分布式定時任務調(diào)度模塊的設計與實現(xiàn)[D].南京：南京大學，2019.

[8]葉剛.基于Quartz的可視化定時任務管理方案[J].電子技術與軟件工程，2018（17）：139-140.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

作者簡介：蘇志宏（1987-），男，廣西南寧人，高級工程師，本科，主要研究方向為計算機應用技術、氣象與自然資源應用系統(tǒng)開發(fā)研究。