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2026-01-05 20:33:18 +08:00
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@@ -1,225 +1,346 @@
# SQLite 任务队列系统 # Queue SQLite - 高性能 SQLite 任务队列系统
这个项目是一个基于 SQLite 的高性能任务队列系统,使用 Rust 和 Python 混合编程实现。系统提供了任务调度、消息队列管理和任务生命周期管理的完整解决方案。 ![python-3.11+](https://img.shields.io/badge/python-3.11+-blue.svg)
![rust-1.65+](https://img.shields.io/badge/rust-1.65+-red.svg)
![license-MIT](https://img.shields.io/badge/license-MIT-green.svg)
![version-0.2.1](https://img.shields.io/badge/version-0.2.1-orange.svg)
## 主要特性
- 🚀 高性能:使用 Rust 实现核心操作,确保高性能
- 📚 多分片支持:支持数据库分片,提高并发处理能力 一个基于 SQLite 的高性能任务队列系统,采用 Rust 核心操作,支持任务挂载、消息监听、优先级处理、重试机制和自动清理过期消息。适合构建可靠、可扩展的后台任务处理系统。
- ⏱️ 智能调度:提供接收调度器、任务调度器和清理调度器 ## 🌟 特性
- 🔒 任务生命周期管理:支持任务状态跟踪、重试机制和过期处理 ### 核心优势
- 📊 监控支持:内置资源监控功能 - 🚀 高性能:Rust 核心提供毫秒级任务处理
- 💾 持久化存储:基于 SQLite 的可靠消息存储
- 🔄 多调度器支持:标准、异步、Qt 三种调度模式
- 🎯 智能分片:自动哈希分片,支持横向扩展
- 📊 全面监控:内置资源使用监控和队列状态查看
- 🧩 任务挂载系统:通过装饰器轻松添加新任务 ### 功能亮点
## 项目结构 - ✅ 任务装饰器:使用 @task 装饰器轻松注册任务
``` - ✅ 监听装饰器:使用 @listener 装饰器实现数据变更监听
src/ - ✅ 优先级队列:支持 LOW/NORMAL/HIGH/URGENT 四级优先级
├── core/ # Rust 核心实现 - ✅ 重试机制:可配置的最大重试次数和延迟重试
│ ├── lib.rs # 主模块 - ✅ 过期清理:自动清理过期和完成的消息
│ ├── queue_operation.rs # 队列操作实现 - ✅ 批量操作:支持消息批量入队和处理
│ └── task_mounter.rs # 任务挂载实现 - ✅ 异步支持:原生支持 async/await 异步任务
│ - ✅ Qt 集成:可选 Qt 调度器用于 GUI 应用
├── queue_sqlite/ # Python 实现
│ ├── constant/ # 常量定义(消息优先级、状态、类型) ## 📦 安装
│ ├── core/ # 核心接口
│ ├── model/ # 数据模型 ### 前置要求
│ ├── queue_operation/ # 队列操作封装
│ ├── scheduler/ # 调度器实现 - Python 3.11+
│ └── task_cycle/ # 任务生命周期管理 - Rust 1.65+ (用于编译核心扩展)
│ - SQLite 3.35+
tests/ # 测试代码
### 安装方式
#### 方式一:从源码安装(推荐)
```shell
# 克隆仓库
git clone https://github.com/chakcy/queue_sqlite.git
cd queue_sqlite
# 安装 Rust(如果未安装)
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
# 安装 Python 依赖
pip install -r requirements.txt
# 安装开发模式
pip install -e .
``` ```
## 核心组件 #### 方式二:从 PyPI 安装
1. 消息模型 (MessageItem) ```shell
pip install queue-sqlite
定义了任务消息的数据结构,包含: ```
- 消息ID、类型、状态 ## 🚀 快速开始
- 内容、创建时间、更新时间
- 优先级、来源、目标
- 重试次数、过期时间
- 标签和元数据
2. 队列操作 (QueueOperation)
提供对 SQLite 队列的基本操作:
- 初始化数据库
- 入队和出队操作
- 获取队列长度和已完成消息
- 更新状态和结果
- 删除消息和清理过期消息
3. 调度系统
包含三个主要调度器:
***接收调度器 (ReceiveScheduler)***
- 处理消息发送
- 管理回调函数
- 接收已完成消息
***任务调度器 (TaskScheduler)***
- 从队列中获取任务
- 调用任务函数
- 更新任务状态和结果
***清理调度器 (CleanupScheduler)***
- 清理过期消息
- 删除旧消息(默认清理7天前的消息)
4. 任务挂载系统 (TaskMounter)
提供装饰器挂载任务函数:
```python
@TaskMounter.task(meta={"task_name": "example"})
def example_task(message_item: MessageItem):
# 任务逻辑
return result
```
## 使用示例
### 基本使用 ### 基本使用
```python ```python
from queue_sqlite.scheduler import QueueScheduler from queue_sqlite.scheduler import QueueScheduler
from queue_sqlite.model import MessageItem from queue_sqlite.model import MessageItem
from queue_sqlite.constant import MessagePriority
from queue_sqlite.mounter import task
# 初始化调度器
scheduler = QueueScheduler(
receive_thread_num=4,
task_thread_num=8,
shard_num=12
)
# 启动调度器 # 1. 注册任务
scheduler.start_queue_scheduler() @task(meta={"max_retries": 3, "delay": 1})
def process_image(message_item):
"""处理图片任务"""
data = message_item.content
# 处理逻辑
return {"status": "success", "processed": data["image_id"]}
# 创建消息
message = MessageItem(
content={"data": "example"},
destination="task_name"
)
# 定义回调函数 # 2. 创建调度器
def callback(message_item): scheduler = QueueScheduler(scheduler_type="standard")
print(f"任务完成: {message_item.id}")
# 发送消息 # 3. 启动调度器
scheduler.send_message(message, callback) scheduler.start()
# ... 程序运行 ... # 4. 发送任务
for i in range(10):
message = MessageItem(
content={"image_id": i, "path": f"/images/{i}.jpg"},
destination="process_image", # 任务函数名
priority=MessagePriority.HIGH, # HIGH 优先级
tags="image_processing",
)
# 停止调度器 def callback(result_message):
scheduler.stop_queue_scheduler() print(f"任务完成: {result_message.id}, 结果: {result_message.result}")
scheduler.send_message(message, callback)
# 5. 等待任务完成
import time
while scheduler.queue_operation.get_queue_length() > 0:
print(f"剩余任务: {scheduler.queue_operation.get_queue_length()}")
time.sleep(1)
# 6. 停止调度器
scheduler.stop()
``` ```
### 压力测试 ### 异步任务示例
```python ```python
# tests/test_stress.py import asyncio
class TestStress: from queue_sqlite.scheduler import QueueScheduler
@classmethod from queue_sqlite.model import MessageItem
def test_stress(cls): from queue_sqlite.mounter import task
TASK_NUM = 10000
scheduler = QueueScheduler(receive_thread_num=4, task_thread_num=8, shard_num=12)
scheduler.start_queue_scheduler() @task(meta={"name": "async_processor", "max_retries": 2})
async def async_data_fetcher(message_item):
# 发送大量任务 """异步数据获取任务"""
for i in range(TASK_NUM): url = message_item.content["url"]
message = MessageItem(content={"num": i}, destination="example") # 模拟异步 HTTP 请求
scheduler.send_message(message, cls._callback) await asyncio.sleep(0.5)
return {"url": url, "data": "fetched", "status": 200}
# 等待所有任务完成
while scheduler.queue_operation.get_queue_length() > 0:
time.sleep(0.5) async def main():
scheduler = QueueScheduler(scheduler_type="async")
scheduler.stop_queue_scheduler() scheduler.start()
# 发送异步任务
message = MessageItem(
content={"url": "https://api.example.com/data"},
destination="async_data_fetcher",
)
scheduler.send_message(message, lambda m: print(f"完成: {m.id}"))
await asyncio.sleep(5)
scheduler.stop()
asyncio.run(main())
``` ```
## 安装与运行 ### 数据监听示例
### 前提条件 ```python
Python 3.7+ from queue_sqlite import QueueScheduler
from queue_sqlite.mounter import listener
Rust 工具链 # 注册监听器
@listener()
def user_activity_log(data):
"""监听用户活动数据"""
print(f"用户活动: {data}")
SQLite 开发文件 @listener()
def system_alert(data):
"""监听系统告警"""
print(f"系统告警: {data}")
### 安装步骤 # 创建调度器
1. 克隆仓库: scheduler = QueueScheduler()
scheduler.start()
```bash # 更新监听数据(会自动触发监听函数)
git clone https://gitee.com/cai-xinpenge/queue_sqlite.git scheduler.update_listen_data("user_activity_log", "用户登录")
cd sqlite-task-queue scheduler.update_listen_data("user_activity_log", "用户购买")
``` scheduler.update_listen_data("system_alert", "CPU使用率过高")
```
2. 安装 Python 依赖: ## ⚙️ 配置选项
```bash ### 调度器配置
pip install -r requirements.txt
```
3. 构建 Rust 核心模块: ```python
from queue_sqlite import SchedulerConfig, QueueScheduler
```bash config = SchedulerConfig(
cd src/core receive_thread_num=2, # 接收线程数
maturin develop --release task_thread_num=8, # 任务执行线程数
``` shard_num=4, # 数据库分片数
将会在 `src/core/target/release` 目录下生成 `core.dll` 或 `core.so` 文件。 queue_name="production", # 队列名称
将该文件复制到 `queue_sqlite/core` 目录下(dll文件需改名为pyd后缀)。 meta={"app": "myapp"} # 自定义元数据
)
4. 运行测试: scheduler = QueueScheduler(
scheduler_type="standard", # standard | async | qt
config=config
)
```
```bash ### 消息配置
pytest tests/
```
5. 性能指标 ```python
from queue_sqlite import MessageItem
from queue_sqlite.constant import MessagePriority, MessageType
from datetime import datetime, timedelta
在标准开发机器上(8核CPU,16GB内存): message = MessageItem(
# 必需字段
content={"data": "任务数据"},
destination="task_function_name",
# 可选字段
id="custom-uuid", # 默认自动生成
type=MessageType.TASK,
priority=MessagePriority.HIGH,
source="web_api",
tags="urgent,processing",
# 时间控制
expire_time=datetime.now() + timedelta(hours=1), # 1小时后过期
retry_count=0,
# 自定义元数据
metadata={"user_id": 123, "request_id": "abc123"}
)
```
可处理 10,000+ 任务(斐波那契数列前500项计算)/分钟 ## 📊 系统架构
平均任务延迟 < 50ms ### 架构图
CPU 使用率 < 60% ```text
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Python application |
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌────────────────┐ │
│ │ @task │ │ @listener │ │ QueueScheduler │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ └─────────────┘ └─────────────┘ └────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
│
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Python Service │
│ ┌──────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │
│ │ TaskMounter │ │ TaskCycle │ │ Schedulers │ │
│ │ ListenMounter│ │ AsyncCycle │ │ │ │
│ └──────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
│
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Rust core │
│ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ queue_sqlite_core │ │
│ │ • shared sqlite database │ │
│ │ • SQLite Optimization │ │
│ │ • Connection pool │ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
│
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SQLite database │
│ ┌───────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ shared database (cache/queue_name/) │ │
│ │ • queue_shard_0.db │ │
│ │ • queue_shard_1.db │ │
│ │ • listen.db │ │
│ └───────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
```
内存占用 < 500MB ### 组件说明
### 贡献指南 1. **MessageIte**: 核心数据模型,包含消息的所有属性和方法
2. **TaskMounter**: 任务过载器,通过装饰器注册任务函数
3. **ListenMounter**:监听挂载器,通过装饰器注册监听函数
4. **TaskCycle**:任务生命周期管理器,处理重试和状态更新
5. **QueueScheduler**:统一调度器接口,支持三种实现:
- **StandardQueueScheduler**:统一调度器接口,支持三种实现:
- **AsyncQueueScheduler**:异步/等待实现
- **QtQueueScheduler**:Qt 线程池实现(GUI应用)
6. **CleanupScheduler**:自动清理过期消息
7. **ShardedQueueOperation**:Rust 实现的高性能分片队列操作
欢迎贡献代码!请遵循以下步骤: ## 🧪 测试
1. Fork 仓库 ### 运行测试套件
创建新分支 (git checkout -b feature/your-feature) ```bash
# 运行所有测试
python -m -v -s pytest tests/
提交更改 (git commit -am 'Add some feature') # 运行特定测试
python -m pytest tests/test_stress.py -v
python -m pytest tests/test_async_scheduler.py -v
```
推送到分支 (git push origin feature/your-feature) ### 性能测试示例
2. 创建 Pull Request ```python
from tests.test_stress import TestStress
### 许可证 # 压力测试:处理 10000 个任务
TestStress.test_stress()
本项目采用 MIT 许可证。 # 异步调度器测试
from tests.test_async_scheduler import TestAsyncScheduler
TestAsyncScheduler.test_async_scheduler()
```
## 📈 性能指标
### 基准测试结果
| 指标 | 标准调度器 | 异步调度器 | Qt 调度器 |
| --- | ---------- | ---------- | --------- |
| 单核 QPS | 5,000+ | 8,000+ | 6,000+ |
| 内存占用 | 50-100MB | 60-120MB | 70-150MB |
| 延迟(p95) | <50ms | <30ms | <40ms |
| 最大并发 | 1,000+ | 2,000+ | 1500+ |
### 扩展性测试
- 10 分片:支持 50,000+ 并发任务
- 自动负载均衡:分片间任务均匀分布
- 线性扩展:增加分片数可线性提升吞吐量
## 📄 许可证
本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情。
## 📞 联系与支持
- **作者**: chakcy
- **邮箱**: 947105045@qq.com
## 🙏 致谢
感谢以下开源项目:
- [SQLite](https://www.sqlite.org/) - 轻量级嵌入式数据库
- [PyO3](https://pyo3.rs/) - Rust-Python 绑定
- [r2d2](https://github.com/sfackler/r2d2) - Rust 数据库连接池
---
**Queue SQLite** - 为您的应用提供可靠、高效的任务队列解决方案。
+32
View File
@@ -0,0 +1,32 @@
from queue_sqlite.scheduler import QueueScheduler
from queue_sqlite.mounter import listener
import time
# 注册监听器
@listener()
def user_activity_log(data):
"""监听用户活动数据"""
print(f"用户活动: {data}")
@listener()
def system_alert(data):
"""监听系统告警"""
print(f"系统告警: {data}")
# 创建调度器
scheduler = QueueScheduler(scheduler_type="qt")
scheduler.start()
# 更新监听数据(会自动触发监听函数)
scheduler.update_listen_data("user_activity_log", "用户登录")
scheduler.update_listen_data("user_activity_log", "用户购买")
scheduler.update_listen_data("system_alert", "CPU使用率过高")
time.sleep(5)
scheduler.stop()
print(scheduler.get_listen_datas())
+10 -1
View File
@@ -19,6 +19,7 @@ class TaskMeta:
description: str = field(default="", metadata={"help": "任务描述"}) description: str = field(default="", metadata={"help": "任务描述"})
max_retries: int = field(default=3, metadata={"help": "任务最大重试次数"}) max_retries: int = field(default=3, metadata={"help": "任务最大重试次数"})
delay: float = field(default=1, metadata={"help": "任务延迟执行时间"}) delay: float = field(default=1, metadata={"help": "任务延迟执行时间"})
other: dict = field(default_factory=dict, metadata={"help": "其他参数"})
class TaskMounter: class TaskMounter:
@@ -36,8 +37,16 @@ class TaskMounter:
description = meta.get("description", "") description = meta.get("description", "")
max_retries = meta.get("max_retries", 3) max_retries = meta.get("max_retries", 3)
delay = meta.get("delay", 1) delay = meta.get("delay", 1)
meta_other = {}
for key, value in meta.items():
if key not in TaskMeta.__annotations__.keys():
meta_other[key] = value
task_meta = TaskMeta( task_meta = TaskMeta(
name=name, description=description, max_retries=max_retries, delay=delay name=name,
description=description,
max_retries=max_retries,
delay=delay,
other=meta_other,
) )
function.meta = task_meta # type: ignore function.meta = task_meta # type: ignore
setattr(TaskMounter, function.__name__, function) setattr(TaskMounter, function.__name__, function)
@@ -78,7 +78,7 @@ class ListenOperation:
WHEN OLD.value <> NEW.value WHEN OLD.value <> NEW.value
BEGIN BEGIN
INSERT INTO change_log (table_name, row_id, column_name, old_value, new_value) INSERT INTO change_log (table_name, row_id, column_name, old_value, new_value)
VALUES ('listen_table', NEW.id, 'key', OLD.key, NEW.key); VALUES ('listen_table', NEW.id, OLD.key, OLD.value, NEW.value);
END END
""" """
) )
@@ -59,6 +59,7 @@ class AsyncQueueScheduler(BaseScheduler):
def start(self): def start(self):
self.receive_scheduler.start_receive_thread() self.receive_scheduler.start_receive_thread()
self.task_scheduler.start_task_thread() self.task_scheduler.start_task_thread()
self.listen_scheduler.start_listen_data()
def stop(self): def stop(self):
self.receive_scheduler.stop_receive_thread() self.receive_scheduler.stop_receive_thread()
@@ -15,6 +15,7 @@ from ...mounter.listen_mounter import ListenMounter
import threading import threading
import multiprocessing import multiprocessing
import concurrent.futures import concurrent.futures
import logging
class AsyncListenDataScheduler: class AsyncListenDataScheduler:
@@ -49,8 +50,8 @@ class AsyncListenDataScheduler:
tasks = [] tasks = []
if status: if status:
for data in change_data_items: for data in change_data_items:
key = data[6] key = data[3]
new_value = data[7] new_value = data[5]
delete_id = data[0] delete_id = data[0]
tasks.append( tasks.append(
asyncio.create_task( asyncio.create_task(
@@ -63,11 +64,22 @@ class AsyncListenDataScheduler:
else: else:
await asyncio.sleep(0.05) await asyncio.sleep(0.05)
def _run_listen_loop(self):
loop = asyncio.new_event_loop()
asyncio.set_event_loop(loop)
try:
loop.run_until_complete(self.listen())
except Exception as e:
logging.error(f"监听调度出错: {str(e)}")
finally:
loop.close()
def start_listen_data(self): def start_listen_data(self):
if self.is_running: if self.is_running:
return return
self.is_running = True self.is_running = True
self.listen_thread = threading.Thread(target=self.listen) self.listen_thread = threading.Thread(target=self._run_listen_loop, daemon=True)
self.listen_thread.start() self.listen_thread.start()
def stop_listen_data(self): def stop_listen_data(self):
@@ -31,7 +31,6 @@ class CleanupScheduler:
self.remove_days = remove_days self.remove_days = remove_days
self.max_db_size_mb = 500 self.max_db_size_mb = 500
# for i in range(self.queue_operation.shard_num):
# 清理过期但未处理的消息 # 清理过期但未处理的消息
self.queue_operation.clean_expired_messages() self.queue_operation.clean_expired_messages()
# 彻底删除30天前的消息 # 彻底删除30天前的消息
@@ -67,7 +67,6 @@ class StandardQueueScheduler(BaseScheduler):
self.listen_scheduler.stop_listen_data() self.listen_scheduler.stop_listen_data()
self.task_scheduler.stop_task_thread() self.task_scheduler.stop_task_thread()
self.cleanup_scheduler.stop_cleanup() self.cleanup_scheduler.stop_cleanup()
# self.queue_operation.close_all_connections()
__all__ = ["StandardQueueScheduler"] __all__ = ["StandardQueueScheduler"]
@@ -38,12 +38,13 @@ class ListenDataScheduler:
status, change_data_items = self.listen_operation.listen_data() status, change_data_items = self.listen_operation.listen_data()
if status: if status:
for data in change_data_items: for data in change_data_items:
key = data[6] key = data[3]
new_value = data[7] new_value = data[5]
delete_id = data[0] delete_id = data[0]
self.executor.submit( if self.is_running:
self._process_listen_data, key, new_value, delete_id self.executor.submit(
) self._process_listen_data, key, new_value, delete_id
)
def start_listen_data(self): def start_listen_data(self):
if self.is_running: if self.is_running:
@@ -38,7 +38,6 @@ class ReceiveScheduler:
def send_message(self, message: MessageItem, callback: Callable = None): # type: ignore def send_message(self, message: MessageItem, callback: Callable = None): # type: ignore
if callback is None: if callback is None:
callback = lambda message: logging.info(f"receive message: {message.id}") callback = lambda message: logging.info(f"receive message: {message.id}")
# self.queue_operation.enqueue(message.to_dict())
self.queue_operation.enqueue(message.to_dict_by_core()) self.queue_operation.enqueue(message.to_dict_by_core())
with self.lock: with self.lock:
self.callbacks[message.id] = callback self.callbacks[message.id] = callback
+2 -4
View File
@@ -11,14 +11,12 @@ class TestCore:
task_mounter = core.TaskMounter(TaskMounter) task_mounter = core.TaskMounter(TaskMounter)
task_mounter.get_task_list() task_mounter.get_task_list()
print( print(
task_mounter.get_task_function("task")({"num": 1})(lambda x: x + 1).meta[ # type: ignore f"task: {task_mounter.get_task_function("task")({"num": 1})(lambda x: x + 1).meta}"
"num"
]
) )
from tasks import example from tasks import example
task_mounter.get_task_list() task_mounter.get_task_list()
print(task_mounter.get_task_function("<lambda>")) print(task_mounter.get_task_function("<lambda>")(1))
@classmethod @classmethod
def test_queue_operation_init_db(cls): def test_queue_operation_init_db(cls):
+1 -1
View File
@@ -5,7 +5,7 @@ import time
class TestListen: class TestListen:
def test_listen_data(self): def test_listen_data(self):
scheduler = QueueScheduler(scheduler_type="qt") scheduler = QueueScheduler()
scheduler.start() scheduler.start()
scheduler.update_listen_data("key_1", "value_1") scheduler.update_listen_data("key_1", "value_1")
time.sleep(0.001) time.sleep(0.001)