关于 Apache Ignite 中 Job 调度(Job Scheduling)与冲突控制(Collision Control) 的机制说明

这段内容是关于 Apache IgniteJob 调度(Job Scheduling)与冲突控制(Collision Control) 的机制说明。我来为你逐段解析,帮助你深入理解其原理和使用方式。


🔍 一、核心概念:Job 调度与 CollisionSpi

在 Apache Ignite 中:

  • 当一个分布式任务(ComputeTask)被提交后,它会被拆分成多个子任务(ComputeJob),这些子任务会被发送到不同的节点上执行。
  • 在目标节点上,这些到达的 Job 并不会立即执行,而是先进入一个"待调度队列"。
  • 然后由 线程池 来执行这些 Job。
  • 但多个 Job 同时到达时,如何决定谁先执行、谁后执行?这就涉及到了 Job 调度顺序问题,也就是所谓的"碰撞处理"(Collision)。

CollisionSpi (Collision SPI)就是 Ignite 提供的一个 服务提供接口(SPI) ,用于控制 Job 在本地节点上的调度顺序和并发执行策略


🛠️ 二、Ignite 内置的 CollisionSpi 实现

Ignite 提供了三种主要的 CollisionSpi 实现:

1. FifoQueueCollisionSpi --- 先进先出(FIFO)

  • 行为:按照 Job 到达的顺序进行调度,即先进先出。

  • 默认实现 :如果你不配置任何 CollisionSpi,Ignite 就会使用这个。

  • 多线程并行执行:虽然顺序是 FIFO,但可以有多个线程同时执行 Job。

  • 关键参数

    xml 复制代码
    <property name="parallelJobsNumber" value="5"/>
    • 表示最多允许多少个 Job 并行执行
    • 默认值 = 2 × CPU 核心数

📌 示例中设置为 1,表示"一次只执行一个 Job",实现真正的串行化处理。

xml 复制代码
<bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
    <property name="collisionSpi">
        <bean class="org.apache.ignite.spi.collision.fifoqueue.FifoQueueCollisionSpi">
            <property name="parallelJobsNumber" value="1"/>
        </bean>
    </property>
</bean>

✅ 适用场景:需要保证任务按提交顺序执行,比如日志处理、事件流等。


2. PriorityQueueCollisionSpi --- 优先级调度

  • 行为:根据 Job 的优先级来决定执行顺序,高优先级 Job 优先执行。
  • 使用 Java 的优先队列(PriorityQueue)实现。
  • 仍然支持多线程并行执行(通过 parallelJobsNumber 控制)。
如何设置优先级?

通过在 ComputeTask 中,利用 @TaskSessionResource 注入任务会话,并设置属性 "grid.task.priority"

java 复制代码
public class MyUrgentTask extends ComputeTaskSplitAdapter<Object, Object> {

    @TaskSessionResource
    private ComputeTaskSession taskSes;

    @Override
    protected Collection<ComputeJob> split(int gridSize, Object arg) {
        // 设置该任务的优先级为 10(越高越优先)
        taskSes.setAttribute("grid.task.priority", 10);

        List<ComputeJob> jobs = new ArrayList<>(gridSize);
        for (int i = 1; i <= gridSize; i++) {
            jobs.add(new ComputeJobAdapter() {
                @Override
                public Object execute() {
                    // 你的业务逻辑
                    return "Job executed";
                }
            });
        }
        return jobs;
    }

    @Override
    public Object reduce(List<ComputeJobResult> results) {
        return null;
    }
}

⚠️ 注意:

  • 所有属于该 TaskJob 都会继承这个优先级。
  • 如果没有显式设置优先级,默认值是 0
  • 你可以用负数表示低优先级,正数表示高优先级。

📌 配置示例:

xml 复制代码
<property name="collisionSpi">
    <bean class="org.apache.ignite.spi.collision.priorityqueue.PriorityQueueCollisionSpi">
        <property name="parallelJobsNumber" value="5"/>
    </bean>
</property>

✅ 适用场景:紧急任务(如报警处理)、VIP 用户请求、系统维护任务等需要快速响应的场景。


3. JobStealingCollisionSpi(你写成了 JobStealingFailoverSpi,可能是笔误)

  • 正确名称JobStealingCollisionSpi
  • 功能:实现"工作窃取"(Work Stealing)算法。
  • 原理:空闲的节点可以从负载较高的节点"偷"一些 Job 来执行,从而实现更均衡的负载分配。
  • 特别适合动态负载环境或 Job 执行时间差异大的场景。

❗ 注意:JobStealingFailoverSpi 并不是标准的 CollisionSpi,你可能混淆了 Failover SPI (故障转移) 和 Collision SPI

✅ 正确配置方式类似:

xml 复制代码
<property name="collisionSpi">
    <bean class="org.apache.ignite.spi.collision.jobstealing.JobStealingCollisionSpi">
        <property name="waitTimeInMsWhenStealing" value="500"/>
    </bean>
</property>

✅ 适用场景:异构集群、Job 耗时不均、追求高资源利用率。


⚙️ 三、如何启用特定的 CollisionSpi?

只需要在 IgniteConfiguration 中设置 collisionSpi 属性即可:

java 复制代码
IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration();

// 例如启用优先级调度
PriorityQueueCollisionSpi collisionSpi = new PriorityQueueCollisionSpi();
collisionSpi.setParallelJobsNumber(5);

cfg.setCollisionSpi(collisionSpi);

// 启动 Ignite 实例
Ignite ignite = Ignition.start(cfg);

或者使用 Spring XML 配置(如你提供的例子)。


🧠 四、总结对比表

SPI 实现 调度策略 是否可并行 典型用途
FifoQueueCollisionSpi 先进先出(FIFO) 是(可设线程数) 普通任务、顺序敏感任务
PriorityQueueCollisionSpi 按优先级排序 紧急任务、VIP 请求
JobStealingCollisionSpi 工作窃取(负载均衡) 动态负载、异构环境

💡 五、补充建议

  1. 不要混淆 SPI 类型

    • CollisionSpi:控制 Job 调度顺序。
    • FailoverSpi:控制 Job 失败后是否重试、转移到其他节点。
    • LoadBalancingSpi:部分功能与 JobStealing 相关。
  2. 性能调优建议

    • parallelJobsNumber 不宜过大,避免线程过多导致上下文切换开销。
    • 优先级范围建议定义清晰(如 -10 到 +10),避免滥用高优先级。
  3. 监控支持

    • Ignite Visor 或 JMX 可以查看当前队列中的 Job 数量、等待时间等,有助于调优。

✅ 总结一句话:

CollisionSpi 是 Ignite 中用来决定"哪些 Job 先执行、哪些后执行"的调度控制器。你可以选择 FIFO、优先级或工作窃取等方式,灵活控制任务的执行顺序和并发度,以满足不同业务需求。

如果你正在设计一个高并发、有优先级区分或负载均衡要求的系统,合理配置 CollisionSpi 非常重要!


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