使用 Celery 完成异步任务

Celery 初识

不知道你有没有发现，当点击获取验证码按钮后，要等一小段时间，才能获得响应。这是因为处理短信验证码需要花费一段时间。但其实，我们没必要等验证码发送完成才给用户响应。我们可以调用了发送短信的接口之后，就告诉用户，准备接收短信吧。如果发送短信失败，也没什么，用户等待冷却时间过后，再点击一次就好了。这也比每次点击了之后，要等好一会儿才有反应强。

要实现上面的功能，就要发起异步任务，这时就可以用到 Celery。

Celery 是一个功能完备的即插即用的异步任务队列系统。它适用于异步处理问题，当发送邮件、或者文件上传, 图像处理等等一些比较耗时的操作，我们可将其异步执行，这样用户不需要等待很久，提高用户体验。

文档：http://docs.jinkan.org/docs/celery/getting-started/index.html

Celery 的特点是：

简单，易于使用和维护，有丰富的文档。
高效，单个 Celery 进程每分钟可以处理数百万个任务。
灵活，Celery 中几乎每个部分都可以自定义扩展。

任务队列是一种跨线程、跨机器工作的一种机制。任务队列中包含称作任务的工作单元。有专门的工作进程持续不断的监视任务队列，并从中获得新的任务并处理。Celery 通过消息进行通信，通常使用一个 Broker（中间人）来协助 client（任务的发出者）和 worker（任务的处理者）。clients 发出消息到队列中，broker 将队列中的信息派发给 worker 来处理。

Celery 的运作流程：

Celery 的架构由三部分组成，消息队列（message broker），任务执行单元（worker）和任务执行结果存储（task result store）组成。

一个 Celery 系统可以包含很多的 worker 和 broker
Celery 本身不提供消息队列功能，但是可以很方便地和第三方提供的任务队列进行集成，包括 RabbitMQ、Redis、MongoDB 等

Celery 的安装

1	pip install -U celery==4.3.0

提醒：因为 Celery 默认使用了多进程，所以在 Celery 4.0.0版本以后，不支持windows系统的。

在windows下面即便安装了celery4.0.0以前的版本，其实也有兼容问题的。

也可从官方直接下载安装包： https://pypi.python.org/pypi/celery/

tar xvfz celery-0.0.0.tar.gz
cd celery-0.0.0
python setup.py build
python setup.py install

安装完成了 Celery以后，接下来要确保服务器下有任务队列，可以是 Redis，也可以是 RabbitMQ。在这里，我们已经安装了 Redis，可以直接使用 Redis作为任务队列，也可以使用 RabbitMQ（注意，我们提供的 Ubuntu 下是没有 RBMQ 的，安装文档：消息队列和 RabbitMQ）

Celery 的使用

使用 Celery 第一件要做的最为重要的事情是需要先创建一个 Celery 实例，我们一般叫做 Celery 应用，或者更简单直接叫做一个 app。app 应用是我们使用 Celery 所有功能的入口，比如创建任务，管理任务等，在使用 Celery 的时候，app 必须能够被其他的模块导入。

一般 Celery 任务目录直接放在项目的根目录下即可，路径:

renranapi/
├── mycelery/
    ├── config.py     # 配置文件
    ├── __init__.py   
    ├── main.py       # 主程序,导入celery并进行任务注册和加载配置
    └── sms/          # 一个目录可以放置多个任务,该目录下存放当前任务执行时需要的模块或依赖
        └── tasks.py  # 任务的文件，名称必须是这个!!!

main.py，代码：

# 主程序
from celery import Celery
# 创建celery实例对象
app = Celery("renran")

# 通过app对象加载配置
app.config_from_object("mycelery.config")

# 自动搜索并加载任务
# 参数必须必须是一个列表，里面的每一个任务都是任务的路径名称
# app.autodiscover_tasks(["任务1","任务2",....])
app.autodiscover_tasks(["mycelery.sms","mycelery.cache"])

启动 Celery 的命令，强烈建议切换目录到项目的根目录下启动 Celery：

1	celery -A mycelery.main worker --loglevel=info

Celery 的配置项文档：https://docs.celeryproject.org/en/stable/userguide/configuration.html

配置文件 config.py，代码：

# 任务队列的链接地址
broker_url = 'redis://127.0.0.1:6379/15'
# 结果队列的链接地址
result_backend = 'redis://127.0.0.1:6379/14'

创建一个任务文件 sms/tasks.py，并创建任务，代码:

# celery的任务必须写在tasks.py的文件中，别的文件名称不识别!!!
from mycelery.main import app

@app.task  # name表示设置任务的名称，如果不填写，则默认使用函数名做为任务名
def send_sms():
    print("发送短信!!!")

@app.task(name="send_sms2")  # name表示设置任务的名称，如果不填写，则默认使用函数名做为任务名
def send_sms2():
    print("发送短信任务2!!!")

接下来，我们运行 Celery，效果如下：

在程序中调用上面的异步任务，拿 Django 进行举例：

1
2
3

# 调用celery执行异步任务
from mycelery.sms.tasks import send_sms
send_sms.delay(mobile)

其他参考文档：

http://docs.celeryproject.org/en/latest/getting-started/introduction.html

https://github.com/celery/celery/tree/master/examples/django/

https://www.jianshu.com/p/1840035cb510

https://flower.readthedocs.io/en/latest/screenshots.html

接下来，我们需要把 Celery 和Django 组合起来一起使用。

Celery 实现短信的异步发送

在 main.py 主程序中对 Django 的配置文件进行加载

# 主程序
import os
from celery import Celery
# 创建celery实例对象
app = Celery("renran")

# 把celery和django进行组合，识别和加载django的配置文件
os.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', 'renranapi.settings.dev')

# 对django框架执行初始化
import django
django.setup()

# 通过app对象加载配置
app.config_from_object("mycelery.config")

# 加载任务
# 参数必须必须是一个列表，里面的每一个任务都是任务的路径名称
# app.autodiscover_tasks(["任务1","任务2"])
app.autodiscover_tasks(["mycelery.sms"])

# 启动Celery的命令
# 强烈建议切换目录到mycelery根目录下启动
# celery -A mycelery.main worker --loglevel=info

在需要使用 Django 配置的任务中，直接加载配置。所以我们把注册的短信发送功能，整合成一个任务函数，并将其放到 task.py 文件中。代码：

from mycelery.main import app
from .yuntongxun.sms import CCP
from . import constants
import logging

log = logging.getLogger("django")

# @app.task(name="send_sms")
# def send_sms(mobile):
#     print("发送短信给%s的异步任务执行了" % mobile)
#     return "任务结果！"


@app.task(name="send_sms")
def send_sms(mobile, sms_code):
    """异步发送短信"""
    ccp = CCP()
    try:
        result = ccp.send_template_sms(mobile, [sms_code, constants.SMS_EXPIRE_TIME//60 ], constants.SMS_TEMPLATE_ID)
        return result
    except:
        log.error("发送短信验证码失败！手机号：%s" % mobile)

在这个任务中，我们需要加载短信发送的 sdk 和相关的配置常量，所以我们可以直接把 Django 中的短信发送模块和相关的常量配置文件直接剪切到当前 sms 任务目录中

mycelery/
├── config.py
├── __init__.py
├── main.py
└── sms/
    ├── constant.py
    ├── __init__.py
    ├── tasks.py
    └── yuntongxun
        ├── CCPRestSDK.py
        ├── __init__.py
        ├── sms.py
        └── xmltojson.py

再次启动项目即可。

最终在 Django 的视图 views.py 里面，我们调用 Celery 来异步执行任务。需要完成 2 个步骤，将下面两行代码覆盖掉原来的发送验证码的代码即可：

# 1. 声明一个和celery一模一样的任务函数，但是我们可以导包来解决
from mycelery.sms.tasks import send_sms

# 2. 调用任务函数，发布任务
send_sms.delay(mobile=mobile,sms_code=sms_code)
# send_sms.delay() 如果调用的任务函数没有参数，则不需要填写任何内容

视图函数的完整视图类代码为：

class SMSCodeAPIView(APIView):
    """
    短信验证码
    """
    def get(self,request,mobile):
        # 1. 验证数据[短信发送间隔]
        redis = get_redis_connection("sms_code")
        result = redis.get("interval_%s" % mobile)
        if result:
            return Response({"error_msg": "短信已经发送中，请留意您的手机，不要频繁点击！"}, status=status.HTTP_400_BAD_REQUEST)

        # 2. 生成随机短信验证码
        sms_code = "%04d" % random.randint(0,9999)

        # 3. 发送短信验证码
        # 声明一个和celery一模一样的任务函数，我们可以导包来解决
        from mycelery.sms.tasks import send_sms
        # 调用任务函数，发布任务
        send_sms.delay(mobile=mobile, sms_code=sms_code)

        # 4. 保存短信验证码到redis中，因为涉及两条数据库操作，最好还是加上事务
        pipe = redis.pipeline()    # 创建管道对象
        pipe.multi()    # 开启事务
        # 设置事务的相关操作命令
        pipe.setex("sms_%s" % mobile, constants.SMS_EXPIRE_TIME, sms_code)
        pipe.setex("interval_%s" % mobile, constants.SMS_INTERVAL_TIME, "_")
        # 提交事务
        pipe.execute()

        # 5. 返回操作结果
        return Response({"message":"短信已经发送,请留意您的手机"})