.net core 实现基于 cron 表达式的任务调度

intro

上次我们实现了一个简单的基于 timer 的定时任务，详细信息可以看。

但是使用过程中慢慢发现这种方式可能并不太合适，有些任务可能只希望在某个时间段内执行，只使用 timer 就显得不是那么灵活了，希望可以像 quartz 那样指定一个 cron 表达式来指定任务的执行时间。

cron 表达式介绍

cron 常见于unix和类unix的操作系统之中，用于设置周期性被执行的指令。该命令从标准输入设备读取指令，并将其存放于“crontab”文件中，以供之后读取和执行。该词来源于希腊语 chronos（χρόνος），原意是时间。

通常，crontab储存的指令被守护进程激活，crond 常常在后台运行，每一分钟检查是否有预定的作业需要执行。这类作业一般称为cron jobs。

cron 可以比较准确的描述周期性执行任务的执行时间，标准的 cron 表达式是五位：

30 4 * * ? 五个位置上的值分别对应 分钟/小时/日期/月份/周(day of week)

现在有一些扩展，有6位的，也有7位的，6位的表达式第一个对应的是秒，7个的第一个对应是秒，最后一个对应的是年份

0 0 12 * * ? 每天中午12点
0 15 10 ? * * 每天 10:15
0 15 10 * * ? 每天 10:15
30 15 10 * * ? * 每天 10:15:30
0 15 10 * * ? 2005 2005年每天 10:15

详细信息可以参考：

.net core cron service

cron 解析库 使用的是 https://github.com/hangfireio/cronos
，支持五位/六位，暂不支持年份的解析（7位）

基于 backgroundservice 的 cron 定时服务，实现如下：

public abstract class cronscheduleservicebase : backgroundservice
{
        /// <summary>
        /// job cron trigger expression
        /// refer to: http://www.quartz-scheduler.org/documentation/quartz-2.3.0/tutorials/crontrigger.html
        /// </summary>
        public abstract string cronexpression { get; }

        protected abstract bool concurrentallowed { get; }

        protected readonly ilogger logger;

        private readonly string jobclientscache = "jobclientshash";

        protected cronscheduleservicebase(ilogger logger)
        {
            logger = logger;
        }

        protected abstract task processasync(cancellationtoken cancellationtoken);

        protected override async task executeasync(cancellationtoken stoppingtoken)
        {
            {
                var next = cronhelper.getnextoccurrence(cronexpression);
                while (!stoppingtoken.iscancellationrequested && next.hasvalue)
                {
                    var now = datetimeoffset.utcnow;

                    if (now >= next)
                    {
                        if (concurrentallowed)
                        {
                            _ = processasync(stoppingtoken);
                            next = cronhelper.getnextoccurrence(cronexpression);
                            if (next.hasvalue)
                            {
                                logger.loginformation("next at {next}", next);
                            }
                        }
                        else
                        {
                            var machinename = redismanager.hashclient.getorset(jobclientscache, gettype().fullname, () => environment.machinename); // try get job master
                            if (machinename == environment.machinename) // ismaster
                            {
                                using (var locker = redismanager.getredlockclient($"{gettype().fullname}_cronservice"))
                                {
                                    // redis 互斥锁
                                    if (await locker.trylockasync())
                                    {
                                        // 执行 job
                                        await processasync(stoppingtoken);

                                        next = cronhelper.getnextoccurrence(cronexpression);
                                        if (next.hasvalue)
                                        {
                                            logger.loginformation("next at {next}", next);
                                            await task.delay(next.value - datetimeoffset.utcnow, stoppingtoken);
                                        }
                                    }
                                    else
                                    {
                                        logger.loginformation($"failed to acquire lock");
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }
                    else
                    {
                        // needed for graceful shutdown for some reason.
                        // 1000ms so it doesn't affect calculating the next
                        // cron occurence (lowest possible: every second)
                        await task.delay(1000, stoppingtoken);
                    }
                }
            }
        }

        public override task stopasync(cancellationtoken cancellationtoken)
        {
            redismanager.hashclient.remove(jobclientscache, gettype().fullname); // unregister from jobclients
            return base.stopasync(cancellationtoken);
        }
    }

因为网站部署在多台机器上，所以为了防止并发执行，使用 redis 做了一些事情，job执行的时候尝试获取 redis 中 job 对应的 master 的 hostname，没有的话就设置为当前机器的 hostname，在 job 停止的时候也就是应用停止的时候，删除 redis 中当前 job 对应的 master，job执行的时候判断是否是 master 节点，是 master 才执行job，不是 master 则不执行。完整实现代码：https://github.com/weihanli/activityreservation/blob/dev/activityreservation.helper/services/cronscheduleservicebase.cs#l11

定时 job 示例:

public class removeoverduereservationservice : cronscheduleservicebase
{
    private readonly iserviceprovider _serviceprovider;
    private readonly iconfiguration _configuration;

    public removeoverduereservationservice(ilogger<removeoverduereservationservice> logger,
        iserviceprovider serviceprovider, iconfiguration configuration) : base(logger)
    {
        _serviceprovider = serviceprovider;
        _configuration = configuration;
    }

    public override string cronexpression => _configuration.getappsetting("removeoverduereservationcron") ?? "0 0 18 * * ?";

    protected override bool concurrentallowed => false;

    protected override async task processasync(cancellationtoken cancellationtoken)
    {
        using (var scope = _serviceprovider.createscope())
        {
            var reservationrepo = scope.serviceprovider.getrequiredservice<iefrepository<reservationdbcontext, reservation>>();
            await reservationrepo.deleteasync(reservation => reservation.reservationstatus == 0 && (reservation.reservationfordate < datetime.today.adddays(-3)));
        }
    }
}

完整实现代码：https://github.com/weihanli/activityreservation/blob/dev/activityreservation.helper/services/removeoverduereservationservice.cs

memo

使用 redis 这种方式来决定 master 并不是特别可靠，正常结束的没有什么问题，最好还是用比较成熟的服务注册发现框架比较好

reference

• https://en.wikipedia.org/wiki/cron
• https://github.com/weihanli/activityreservation