Flask与Celery实现Python调度服务

一、前言

1.组件

• Flask：Flask 是一个轻量级的 Python Web 应用框架。Flask 提供了开发 Web 应用所需的基本功能，并且设计灵活，开发者可以根据需要扩展其功能。由于其核心简洁，它特别适合小型应用和微服务架构。同时，Flask 具有很高的可扩展性，通过各种扩展库可以轻松添加数据库集成、表单处理、身份验证等功能。

• Celery：Celery 是一个异步任务队列/作业队列，基于分布式消息传递的系统。Celery 用于处理异步任务和调度定时任务，非常适合在后台处理耗时的操作，比如发送邮件、生成报告或与外部 API 交互。它通过任务队列和工作进程分离工作负载，可以提高应用程序的性能和响应速度。

• uWSGI：uWSGI 是一个应用服务器，用于运行 Python Web 应用。uWSGI 旨在高效地服务 Python 应用，并提供了 WSGI 协议的实现。它通常用于在生产环境中部署 Python 应用。uWSGI 支持多种协议和功能，包括负载均衡、进程管理等。它与 Web 服务器（如 Nginx 或 Apache）配合使用，以提高应用的性能和可靠性。

• Redis：Redis 是一个开源的内存数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存和消息中间件。Redis 通过键值对的方式存储数据，支持丰富的数据结构如字符串、哈希、列表、集合和有序集合。它具有极高的读写性能，常用于缓存数据库查询结果、会话存储、队列管理等场景，以减少数据库的压力并提高系统的响应速度。Redis 还支持持久化，可以在重启后恢复数据。

2.场景说明

• 解决在 java 项目中执行 python 脚本的问题；之前实现的方法是通过 Java 程序模拟命令行的交互环境执行 python 脚本，但是无法控制执行脚本的并发，导致服务器硬件资源占用过高的情况时常发生。

3.环境

• Windows 版本（开发）：Windows 10 专业版
• Linux 发行版（部署）：CentOS-7-x86_64-DVD-1804.iso
• Postman for Windows Version：11.3.2
• flask：2.2.5
• celery：5.4.0
• redis 客户端：5.0.4
• redis 服务端：7.0.12
• uwsgi：2.0.21

Postman 下载：https://www.postman.com/downloads/

flask框架入门和使用实践：https://blog.csdn.net/u011424614/article/details/112548442

Java执行Python脚本：https://blog.csdn.net/u011424614/article/details/114199102
[Windows] Anacoda安装和使用：https://blog.csdn.net/u011424614/article/details/105579502

CentOS7安装部署Anaconda：https://blog.csdn.net/u011424614/article/details/140253920

CentOS7安装部署Redis7：https://blog.csdn.net/u011424614/article/details/132418619

二、安装依赖

1.安装Anaconda

• 安装参考：《CentOS7安装部署Anaconda》
• 安装目录：/opt/anaconda/install

3.安装redis

• 安装参考：《CentOS7安装部署Redis7 》
• 安装目录：/opt/redis/redis-7.0.12/src

2.安装依赖包

# 创建环境
conda create -n dev01 python==3.10.14
# 激活环境
conda activate dev01# 安装依赖包(指定国内镜像源)
pip install flask==2.2.5 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install celery==5.4.0 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install redis==5.0.4 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install werkzeug==2.3.8 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
# Windows 开发环境不需要安装，Linux 部署时使用
conda install uwsgi==2.0.21 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

三、具体实现

1.目录结构

/opt/scheduler-service
├── logs
├── config
│   ├── redis_config.ini
│   └── uwsgi.ini
├── test
│   ├── my_script.py
├── celery_service.py
├── celery_worker_start.py
├── flask_service.py
└── flask_service_start.py

2.业务流程

执行方式：异步执行

1. Postman 发送请求后，调用 flask 程序
2. flask 将根据接口参数，通过 celery 异步执行指定脚本，并传递脚本所需参数；celery 异步执行后，获取 celery 任务的 task_id；最后通过 flask 将 task_id 返回给 Postman
3. celery 执行脚本成功或失败，都会将执行结果（包含 task_id）发布到 Redis 的指定通道
4. Redis 客户端提前订阅通道，监听通道的消息（通过 task_id 匹配执行任务和结果）

3.配置文件

• redis_config.ini

[celery]
# 配置 Celery 的消息代理 URL
broker_url = redis://127.0.0.1:6379/2# 配置 Celery 的结果后端 URL
backend_url = redis://127.0.0.1:6379/3[redis]
# 配置 Redis 的主机地址
host = 127.0.0.1# 配置 Redis 的端口
port = 6379# 配置 Redis 的数据库索引
db = 4# 配置 Redis 的密码，如果没有密码留空
password =[channel]
# 配置消息发布的频道名称
name = schedulerChannel

• uwsgi.ini【Windows 开发环境不需要，Linux部署时使用】

[uwsgi]
# 使用 HTTP 协议，监听 6000 端口
http = :6000# 设置 uWSGI 的工作目录为 Flask 应用所在目录
chdir = ./# 指定 Flask 应用所在的 Python 文件和变量名
module = flask_app:app# 启用主进程
master = true# 启动的工作进程数，推荐设置为 CPU 核心数的 2-4 倍
processes = 4# 线程数，可以根据需要设置
threads = 2# 指定静态文件的目录，如果有静态文件服务的需求
# static-map = /static=/path/to/static/files# 设置 Python 的自动加载，使得每次修改代码后无需重启服务
py-autoreload = 1# 设置日志文件路径
daemonize = /opt/scheduler-service/logs/uwsgi.log

4.Celery程序

• celery_app.py

from celery import Celery
from celery.signals import task_success, task_failure
import importlib.machinery
import redis
from dataclasses import dataclass, asdict
import json
import configparser# 读取配置文件
config = configparser.ConfigParser()
config.read('config/redis_config.ini', encoding='utf-8')# 初始化 Celery 应用
# 设置消息代理（Broker）和结果后端（Backend）
app = Celery('tasks',broker=config['celery']['broker_url'],backend=config['celery']['backend_url']
)# 创建 Redis 连接
client = redis.Redis(host=config['redis']['host'],port=config.getint('redis', 'port'),db=config.getint('redis', 'db'),password=config['redis']['password'])# 频道名称
channel_name = config['channel']['name']# 定义消息数据模型
@dataclass
class Message:success: boolmsg: strtaskId: strresult: str# 任务成功完成时触发的事件
@task_success.connect
def task_success_handler(sender=None, result=None, **kwargs):print(f"任务 {sender.request.id} 执行成功.")# 构建消息message = Message(success=True, msg='', taskId=sender.request.id, result=result)# 发布消息到频道msg_json = json.dumps(asdict(message), ensure_ascii=False)client.publish(channel_name, msg_json)# 任务失败时触发的事件
@task_failure.connect
def task_failure_handler(sender=None, task_id=None, exception=None, args=None, kwargs=None, traceback=None, einfo=None, **kw):print(f"任务 {task_id} 执行失败，异常: {exception}")# 构建消息message = Message(success=False, msg=str(exception), taskId=task_id, result=None)# 发布消息到频道msg_json = json.dumps(asdict(message), ensure_ascii=False)client.publish(channel_name, msg_json)# 定义 Celery 任务
@app.task
def execute_script(script_path, *args, **kwargs):try:# 使用 SourceFileLoader 加载模块loader = importlib.machinery.SourceFileLoader("module.name", script_path)module = loader.load_module()# 执行模块中的 main 函数result = module.main(*args, **kwargs)return resultexcept Exception as e:print(f"执行过程异常: {e}", exc_info=True)raise

• celery_worker_start.py

from celery_app import appif __name__ == '__main__':# 在 Windows 环境下运行 Celery Worker# 使用 solo 模式以避免 Windows 下多进程问题app.worker_main(argv=['worker', '--loglevel=info', '--pool=solo'])# 在 Linux 环境下运行 Celery Worker# 使用 8 个并发工作进程# app.worker_main(argv=['worker', '--loglevel=info', '--concurrency=8'])

5.Flask程序

• flask_app.py

from flask import Flask, request
from celery_app import execute_script
from dataclasses import dataclass, asdict
import json# 初始化 Flask 应用实例
app = Flask(__name__)# 定义数据模型
@dataclass
class Message:success: boolmsg: strtaskId: str# 定义执行脚本的接口
@app.route('/execute_script', methods=['POST'])
def run_script():# 获取请求数据data = request.get_json()# 异步执行脚本并获取任务 IDtask = execute_script.delay(data['script_path'], *data['args'])task_id = task.idprint(f"flask_app > task_id: {task_id}")try:# 创建成功消息message = Message(success=True, msg='', taskId=task_id)msg_json = json.dumps(asdict(message), ensure_ascii=False)return msg_json, 200except Exception as e:# 捕获并处理异常，返回错误消息message = Message(success=False, msg=str(e), taskId=task_id)msg_json = json.dumps(asdict(message), ensure_ascii=False)return msg_json, 500

• flask_app_start.py

from flask_app import app# 运行 Flask 应用
if __name__ == '__main__':# 以调试模式启动 Flask 应用# 设置 host 为 '0.0.0.0' 以允许外部访问# 端口号为 6000# 使用 reloader 以便在代码更改时自动重启服务器app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=6000, use_reloader=True)

6.测试脚本

• test_script.py

import time# main 方法作为入口
def main(x, y):# 阻塞 5 秒time.sleep(5)# 计算结果result = x * y# 打印乘法计算结果print(f"乘法计算: {x} X {y} = {result}")# 返回计算结果return result

7.程序启动

1）Windows开发调试

• 运行 flask_app_start.py 和 celery_worker_start.py

2）Linux服务器部署

• 未安装 uwsgi

nohup python celery_worker_start.py > logs/celery.$(date +%Y-%m-%d).log 2>&1 &
nohup python flask_app_start.py > logs/flask.$(date +%Y-%m-%d).log 2>&1 &

• 已安装 uwsgi

nohup python celery_worker_start.py > logs/celery.$(date +%Y-%m-%d).log 2>&1 &
uwsgi --ini config/uwsgi.ini

3）订阅通道

• Redis 客户端订阅通道

redis-cli subscribe schedulerChannel

4）测试

1. 使用 Springboot 等可以发送请求的程序进行测试，不限编程语言
2. 使用 Postman for Windows 发送请求进行测试（当前文章使用的方法）

Postman配置：

1. POST 请求：http://192.168.28.179:6000/execute_script
2. Headers 配置（配置 Key 和 Value ）：

• Content-Type : application/json
• Accept : application/json

3. Body - raw 配置（测试脚本和参数）：

{"script_path": "E:\\scheduler-service\\test\\test_script.py","args": [1, 5]
}