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详解Django定时任务模块设计与实践
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：
「某个操作」的实现
配置为定时任务
定时策略可配置
用户体验好
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：
分
时
每周中的天
每月中的天
每年中的月
每个配置域使用空格隔开。
对每个配置域常用语法：
* : 范围内的所有值
M-N : M到N之间的值
M-N/X 或 */X : 每X分钟、每X天等等
A,B,...,Z : 枚举的值
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， CrontabSchedule 的 timezone 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：
每天：0 1 1-5 * *
每周：0 1 1 * *
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_task 为 True ，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 的 __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
从定时任务改为非定时任务
从非定时任务改为定时任务
在定时任务基础上修改定时策略
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.enabled 为 False/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
http://django-celery-beat.readthedocs.io/en/latest/
http://docs.djangoproject.com/en/2.2/topics/i18n/timezones/
http://www.zwyuanma.com/article/166085.htm
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持中文源码网。
