來源 | HaaS技術社群
一、裝置管理
在IoT領域核心的場景之一就是雲和裝置互動。如圖1是一個典型的業務場景
- 裝置上報資料到阿裡雲物聯網（IoT）平台，
- 然後阿裡雲物聯網（IoT）平台，将上報的資料存儲到DB中，
- 當然裝置上報的資料也可以通過AMQP服務同步到使用者的伺服器。
- 當使用者管理裝置時，調用開放API将控制指令通過給使用者。
圖1是個很簡單的業務場景，隻有一個裝置。當裝置規模成倍增加時該如何有效的管理控制這些裝置呢，阿裡雲物聯網（IoT）平台提供了面向大規模裝置管理的任務管理服務解決這些問題。
（圖1）
二、為什麼需要任務管理
可能我們還有些疑惑，裝置數量增加管理控制裝置會有什麼問題，以下已是兩個比較典型的場景。
場景一，批量控制一批裝置。如圖2所示，需要不斷的輪詢查詢裝置資訊，然後批量的調用阿裡雲物聯網平台提供的開放API，物聯網（IoT）平台服務将消息發送給裝置。第一步輪詢可能中斷，第二步服務調用可能失敗、限流等需要重試，第四步裝置可能不線上消息不能正常觸發裝置。
（圖2）
場景二，定時批量控制一批裝置。如圖3所示，對于定時的觸發的場景，需要增加定時器。當時間到時觸發server輪詢查詢裝置資訊，然後調用阿裡雲物聯網平台提供的服務将消息推送給裝置。場景2需要自己實作定時回調的能力，增加業務的複雜度。
（圖3）
場景一和場景二，都是比較典型的批量管理控制裝置的場景。實作穩定的批量管理控制裝置場景有一定的成本。阿裡雲物聯網提供的任務管理服務，提供簡單易用的批量控制裝置的服務，簡化批量管理控制裝置流程，降低批量控制裝置的成本。
三、任務管理提供能力
便捷精準的裝置選擇服務：無需批量的循環查詢裝置，不需要考慮機器重新開機循環中的問題。同時提供多樣的裝置選擇政策，便捷精準的選擇一批目标裝置，進而管理控制這批裝置。
快速批量的任務排程服務：無需循環調用IoT開放API，不需要考慮容錯、限流的問題。
友善的自定義任務服務：無需修改産品功能定義，可以自由擴充下發給裝置的資訊内容，避免批量服務調用和屬性設定需要修改産品的功能定義。
任務管理提供以上3種能力，助力建構大規模運維裝置的場景。解決循環查詢裝置、服務調用容錯、友善搭建業務場景。如下是任務管理整體的架構。
（圖4）
四、裝置選擇服務
（圖5）
建立任務時，阿裡雲物聯網平台同步初始化一個關聯的裝置選擇服務。按照建立任務的政策，選擇目标裝置然後将裝置持久化到DB中。
阿裡雲物聯網平台提供按照産品、分組選擇裝置能力，同時也支援指定的裝置。後續将提供sql方式支援更多的場景友善選擇需要控制的裝置。
五、任務排程服務
（圖6）
當任務到了需要執行的時間點， 阿裡雲物聯網平台從DB中擷取出需要執行的任務詳情，并行分發到執行器進行批量執行，同時保障任務完整的執行。
六、自定義任務服務
（圖7）
服務調用和屬性設定沒有裝置執行的任務狀态資訊，滿足不了業務場景，任務管理還提供了自定義任務的能力，可以友善快速的拓展業務場景，如配置下發、軟體更新。
建立任務時選擇自定義任務，然後上傳裝置執行需要檔案，檔案通過阿裡雲安全掃描後存儲到OSS中，任務排程後，通過自定義任務的通信協定将消息發送給裝置。裝置可以直接從OSS中擷取，任務執行所需要的檔案。
當裝置不線上時，機器重新開機時可以請求目前可以執行的任務資訊，避免任務的丢失。裝置資源不夠時，也可以拒絕執行任務。任務執行完成後，上報任務的狀态。
阿裡雲物聯網平台接收裝置上報的任務狀态，實時統計任務的執行狀态。通過加鎖避免裝置并發更新狀态，保證狀态準确性。
七、任務管理技術挑戰
任務管理的業務模型上并不是很複雜，但是需要保證任務快速穩定的僅執行一次問題就不簡單了。同時任務執行過程中時間、環境并不可控如叢集中機器可能重新開機，任務特性不同這些都給任務管理帶了挑戰。例如：
- 機器當機叢集釋出，任務執行中斷
- 任務執行時間長短不一樣，可能會出現饑餓
- 任務執行優先級不一樣，優先級低的任務不能阻塞優先級高的任務
- 任務隻需要執行一次
- 任務排程和任務執行的時間性能有差異
（圖8）
任務排程政策
不同的任務關聯的裝置數量不一緻，導緻任務的執行時間不一樣。對于每個使用者來說任務的執行機會都是相等的，需要避免執行時間長的任務一直被排程，新建立的時間短的任務得不到處理。
- 任務量較少時按照排程時間升序排列，選擇待執行的任務
- 當任務持續增多時，任務開始有一定量的積壓，采用任務的響應比排序，選擇待執行的任務。響應比計算方式（任務等待時間+任務執行時間）/(任務執行時間)
- 采用當任務量一定時采用響應比其實是一個優化，響應比的計算需要時間較久。
任務隔離&異步化
每種類型的任務自己的特性執行時間不一樣，同時任務種類多了後的任務的重要程度會有所差異。 如圖8所示：
- 針對不同類型的任務，任務管理叢集master節點擷取需要執行任務時，分為不同的線程池
- 任務執行時不同類型的任務，采用不同線程池互相隔離避免任務執行時間不一樣互相影響
- 任務的整個過程如分發、執行采用異步化避免任務執行時間過長，阻塞上遊系統
任務檢測&重試
叢集的機器業務疊代必不可免的有釋出的需求，同時機器也可能由于某種原因當機，是以針對任務需要檢測其狀态并采用不同的政策進行充實。如圖8所示：
- 任務執行時，節點上定時上報其上任務的心跳資訊
- 任務管理叢集的master節點定義檢測有問題的任務，并針對有問題任務的任務重試
- 不同類型的任務采用不同的重試政策，有些任務直接出發執行，有些任務采用退避重試的政策，并控住重試的最大次數。對于超出重試次數的任務，增加監控告警，及時發現問題并處理
- 任務的執行需要加鎖，避免任務重複執行
任務并發度控制
任務排程的成本和時間其實很低，任務排程也很快，但是任務執行确需要一定的時間，兩者一般相差角度。如何避免任務壓垮業務系統也是需要考慮的。
- 采用任務類型次元、單機次元、使用者次元3個次元進行任務的并發度限制
八、如何使用任務管理
（圖9）
如圖9所示，為整個任務管理使用的流程資訊
- 前置準備
- 建立産品和裝置，詳見建立産品。已有産品和裝置，可以忽略此步驟。
- 對于屬性設定和服務調用類型任務，相關的屬性和服務需提前在産品功能定義中編輯并釋出。
2.裝置開發
- 服務定義或者屬性設定類型服務，裝置采用服務調用和屬性設定的topic和阿裡雲物聯網平台通信。
- 自定義類型服務，裝置采用自定義任務的topic和阿裡雲物聯網平台通信。
3.裝置和相關的功能開發完成後，可以使用任務管理控制裝置
- 按照業務類型選擇不同類型的任務，并設定相應的參數，具體參考任務管理說明文檔。
- 任務建立後阿裡雲物聯網平台，會進行排程執行，可以在控制台上檢視任務執行的詳情。
- 任務執行完成後，可以通過任務重試，重新執行任務中失敗的作業。