Gearman 介绍、原理分析

2023-12-27 20:52:38

一、Gearman 是什么？

Gearman 是一套用来把程式需求委派给机器，提供通用的程序框架来将任务分发在机器运算。它同时具备并行工作的能力、负载均衡处理的能力，以及在不同程序语言之间沟通的能力。

通常，多语言多系统之间的集成是个大问题，一般来说，人们多半会采用 WebService 的方式来处理此类集成问题，但不管采用何种风格的 WebService，如 RPC 风格，或者 REST 风格，其本身都有一定的复杂性。相比之下，Gearman 也能实现类似的作用，而且更简单易用。

Gearman 是分布式的程序调用框架，可完成跨语言的相互调用，适合在后台运行工作任务。最初是2005年perl版本，2008年发布C/C++版本。目前大部分源码都是（Gearmand服务job Server）C++，各个API实现有各种语言的版本。PHP的Client API与Worker API实现为C扩展，在PHP官方网站有此扩展的中英文文档。

gearman架构中的三个角色

client：请求的发起者，工作任务的需求方（可以是C、PHP、Java、Perl、Mysql udf等等）
Job Server：请求的调度者，负责将client的请求转发给相应的worker（gearmand服务进程创建）
worker：请求的处理者（可以是C、PHP、Java、Perl等等）

二、Gearman 是如何工作的？

从上图可以看出，Gearman Client API，Gearman Worker API，Gearman Job Server都是由gearman本身提供，我们在应用中只需要调用即可。目前client与worker api都很丰富。

client.php

<?php

echo "starting...", microtime(true), "\n";
$gmc = new GearmanClient();
$gmc->setCompleteCallBack(function($task){
//echo $task->data(), "\n";
});

$gmc->addServer("127.0.0.1", 4730);
for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
     $gmc->addTaskBackground("reserve", "just test it", null, $i);
}

$gmc->runTasks();
echo "end...", microtime(true), "\n";

worker.php

<?php

$gmw = new GearmanWorker();
$gmw->addServer("127.0.0.1", 4730);
$gmw->addFunction("reserve", function($job) {
     if ($job->unique() == 99999) {
          echo microtime(true), "\n";
     }
     return strrev($job->workload());
});

while($gmw->work());

启动一个job server实例：job server IP:127.0.0.1 PORT:4730

启动一个worker: php worker.php

worker注册reserve函数，将client的job字符串反转后返回。

client工作任务的消息为：just test it（12字节）

出于方便的考虑，Worker，Client 使用的都是PHP，但这并不影响演示，实际应用中，你完全可以通过 Gearman 集成不同语言实现的 Worker，Client。或许此时你还想了解前面提到的负载均衡功能：很简单，只要增加多个 Worker 即可，你可以按照 worker.php 的样子多写几个类似的文件，并设置不同的返回值用以识别演示效果。然后依次启动这几个 Worker 文件，并多次使用 client.php 去请求，你就会发现 Job 会把 Client 请求转发给不同的 Worker。

三、Gearman 支持的特性：

1.高可用

启动两个job server，他们是独立的服务进程，有各自的内存队列。当一个job server进程出现故障，另一个job server可以正常调度。（worker api与client api可以完成job server故障的切换）。在任何时候我们可以关闭某个worker，即使那个worker正在处理工作任务（Gearman不会让正在被执行的job丢失的，由于worker在工作时与Job server是长连接，所以一旦worker发生异常，Job server能够迅速感知并重新派发这个异常worker刚才正在执行的工作）

2.负载均衡（附gearman协议会详细解释）

job server并不主动分派工作任务，而是由worker从空闲状态唤醒之后到job server主动抓取工作任务。

3.可扩展

松耦合的接口和无状态的job，只需要启动一个worker，注册到Job server集群即可。新加入的worker不会对现有系统有任何的影响。

4.分布式

gearman是分布式的任务分发框架，worker与job server，client与job server通信基于tcp的socket连接。

5.队列机制

gearman内置内存队列，默认情况队列最大容量为300W，可以配置最大支持2^32-1，即4 294 967 295。

6.高性能

作为Gearman的核心，Job server的是用C/C++实现的，由于只是做简单的任务派发，因此系统的瓶颈不会出在Job server上。

四、应用场景

结合linux crontab，php脚本负责产生job，将任务分发到多台服务器周期性的并发执行。可以取代目前我们比较多的crontab的工作任务。
邮件短信发送
异步log
跨语言相互调用（对于密集型计算的需求，可以用C实现，PHP直接调用）
其他耗时脚本