go-zero 应对海量定时/延迟任务的技巧

timingWheel, err := NewTimingWheel(time.Second, slots, func(k, v interface{}) {
 key, ok := k.(string)
 if !ok {
 return
 }
 cache.Del(key)
})
if err != nil {
 return nil, err
}
cache.timingWheel = timingWheel

// 真正做初始化
func newTimingWheelWithClock(interval time.Duration, numSlots int, execute Execute, ticker timex.Ticker) (
	*TimingWheel, error) {
	tw := &TimingWheel{
		interval:  interval,      // 单个时间格时间间隔
		ticker:  ticker,      // 定时器，做时间推动，以interval为单位推进
		slots:   make([]*list.List, numSlots), // 时间轮
		timers:  NewSafeMap(),     // 存储task{key, value}的map [执行execute所需要的参数]
		tickedPos:  numSlots - 1,     // at previous virtual circle
		execute:  execute,      // 执行函数
		numSlots:  numSlots,      // 初始化 slots num
		setChannel: make(chan timingEntry),  // 以下几个channel是做task传递的
		moveChannel: make(chan baseEntry),
		removeChannel: make(chan interface{}),
		drainChannel: make(chan func(key, value interface{})),
		stopChannel: make(chan lang.PlaceholderType),
	}
	// 把 slot 中存储的 list 全部准备好
	tw.initSlots()
	// 开启异步协程，使用 channel 来做task通信和传递
	go tw.run()
	return tw, nil
}

func (tw *TimingWheel) run() {
	for {
		select {
  // 定时器做时间推动 -> scanAndRunTasks()
		case <-tw.ticker.Chan():
			tw.onTick()
  // add task 会往 setChannel 输入task
		case task := <-tw.setChannel:
			tw.setTask(&task)
		...
		}
	}
}

func (c *Cache) Set(key string, value interface{}) {
	c.lock.Lock()
	_, ok := c.data[key]
	c.data[key] = value
	c.lruCache.add(key)
	c.lock.Unlock()
	expiry := c.unstableExpiry.AroundDuration(c.expire)
	if ok {
		c.timingWheel.MoveTimer(key, expiry)
	} else {
		c.timingWheel.SetTimer(key, value, expiry)
	}
}

func (tw *TimingWheel) moveTask(task baseEntry) {
	// timers: Map => 通过key获取 [positionEntry「pos, task」]
	val, ok := tw.timers.Get(task.key)
	if !ok {
		return
	}
	timer := val.(*positionEntry)
 	// {delay < interval} => 延迟时间比一个时间格间隔还小，没有更小的刻度，说明任务应该立即执行
	if task.delay < tw.interval {
		threading.GoSafe(func() {
			tw.execute(timer.item.key, timer.item.value)
		})
		return
	}
	// 如果 > interval，则通过 延迟时间delay 计算其出时间轮中的 new pos, circle
	pos, circle := tw.getPositionAndCircle(task.delay)
	if pos >= timer.pos {
		timer.item.circle = circle
    // 记录前后的移动offset。为了后面过程重新入队
		timer.item.diff = pos - timer.pos
	} else if circle > 0 {
		// 转移到下一层，将 circle 转换为 diff 一部分
		circle--
		timer.item.circle = circle
		// 因为是一个数组，要加上 numSlots [也就是相当于要走到下一层]
		timer.item.diff = tw.numSlots + pos - timer.pos
	} else {
		// 如果 offset 提前了，此时 task 也还在第一层
		// 标记删除老的 task，并重新入队，等待被执行
		timer.item.removed = true
		newItem := &timingEntry{
			baseEntry: task,
			value:  timer.item.value,
		}
		tw.slots[pos].PushBack(newItem)
		tw.setTimerPosition(pos, newItem)
	}
}

// 定时器 「每隔 internal 会执行一次」
func (tw *TimingWheel) onTick() {
  // 每次执行更新一下当前执行 tick 位置
	tw.tickedPos = (tw.tickedPos + 1) % tw.numSlots
  // 获取此时 tick位置 中的存储task的双向链表
	l := tw.slots[tw.tickedPos]
	tw.scanAndRunTasks(l)
}

func (tw *TimingWheel) scanAndRunTasks(l *list.List) {
	// 存储目前需要执行的task{key, value} [execute所需要的参数，依次传递给execute执行]
	var tasks []timingTask
	for e := l.Front(); e != nil; {
		task := e.Value.(*timingEntry)
    // 标记删除，在 scan 中做真正的删除 「删除map的data」
		if task.removed {
			next := e.Next()
			l.Remove(e)
			tw.timers.Del(task.key)
			e = next
			continue
		} else if task.circle > 0 {
			// 当前执行点已经过期，但是同时不在第一层，所以当前层即然已经完成了，就会降到下一层
      // 但是并没有修改 pos
			task.circle--
			e = e.Next()
			continue
		} else if task.diff > 0 {
			// 因为之前已经标注了diff，需要再进入队列
			next := e.Next()
			l.Remove(e)
			pos := (tw.tickedPos + task.diff) % tw.numSlots
			tw.slots[pos].PushBack(task)
			tw.setTimerPosition(pos, task)
			task.diff = 0
			e = next
			continue
		}
		// 以上的情况都是不能执行的情况，能够执行的会被加入tasks中
		tasks = append(tasks, timingTask{
			key: task.key,
			value: task.value,
		})
		next := e.Next()
		l.Remove(e)
		tw.timers.Del(task.key)
		e = next
	}
	// for range tasks，然后把每个 task->execute 执行即可
	tw.runTasks(tasks)
}

// interval: 4min, d: 60min, numSlots: 16, tickedPos = 15
// step = 15, pos = 14, circle = 0
func (tw *TimingWheel) getPositionAndCircle(d time.Duration) (pos int, circle int) {
	steps := int(d / tw.interval)
	pos = (tw.tickedPos + steps) % tw.numSlots
	circle = (steps - 1) / tw.numSlots
	return
}

steps = d / interval
pos = step % numSlots - 1
circle = (step - 1) / numSlots