Django 2.0にCelery 4.0を導入し、WEBの管理画面でCronを管理する

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2018/03/12

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はじめに

Django 2.0に対して、Celery 4を導入してみたので、その時の知見を書く。導入自体はそうそう難しくはなかったが、これで動く、といったサンプルコードがなかなか無かったので、書いておきます。。

サンプルコード

類似技術

類似技術で有名なものとしては

cookpad/kuroko2: https://github.com/cookpad/kuroko2
RUNDECK: http://rundeck.org/

がありますが、実はCeleryとDjagnoでも同じようなことができるので、Pythonやっている人は喜びましょう。

手っ取り早いのはサンプルコードをさっさと起動することです。この記事は解説に文字を割いていますので。

準備

本サンプルコードは以下の環境で作成した。

Django==2.0.3
django-celery-results==1.0.1
django-celery-beat==1.1.1
redis==2.10.6

requirements.txtに上記を記述し、pip install -r requirements.txtでインストールしておく。

Djangoの作成

1.プロジェクトの作成

django-admin startproject tm

すると次のようなツリーが作成される。

.
├── manage.py
└── tm
    ├── __init__.py
    ├── settings.py
    ├── urls.py
    └── wsgi.py

2.Extensionの追加

tm/settings.pyに次の記述を入れます。

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'django_celery_beat',     # 追加
    'django_celery_results',  # 追加
]

3.celery.pyの追加

tm/以下にcelery.pyを追加する。 celeryの名前空間を汚染しているが、これであっている。

.
├── manage.py
└── tm
    ├── __init__.py
    ├── celery.py     # 追加
    ├── settings.py
    ├── urls.py
    └── wsgi.py

celery.pyは以下のように記述する。

from os import environ
from celery import Celery
app = Celery('tm', broker=environ.get('BROKER_URL'))
app.config_from_object('django.conf:settings', namespace='CELERY')
app.autodiscover_tasks()

これは、後々登場する@taskもしくは@shared_taskデコレータを、worker起動時に、自動的にINSTALLED_APPSから探索する役割を果たす。

BROKER_URLは、環境変数から指定できるようにしてある。これは状況に合わせて変化して欲しい。

4.__init__.pyにappを読み込むようにする。

tm/__init__.pyにCeleryを呼び出すコード記述しておく。

from .celery import app as celery_app

__all__ = ['celery_app']

5.Migration

CeleryのプラグインはDatabaseへのMigrationを必要とします。

python3 manage.py migrate

django-celery-beatはタスクの実行スケジュール管理のために、 django-celery-resultsは実行五の結果を保存しておくためにDatabaseを利用します。

また、Adminユーザーを作成していない場合は、

python3 manage.py createsuperuser

でユーザーを作成しておきましょう。ここまでうまくいくと、次の画像のように管理画面に、タスクのスケジュール管理の画面が出現します。定期実行タスクの管理がここからできるようになります。

次に、タスクを追加してきます。

タスクの追加

アプリの追加

タスクの追加の前に、アプリの追加をしておきましょう。 manage.pyのあるところで、次のコマンドを叩きます。

python3 manage.py startapp tapp_a
python3 manage.py startapp tapp_b

今回はアプリ同士の相互呼び出しも検証するため、2つのアプリを追加しておきます。 INSTALLED_APPSは次のように更新しておきます。

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'django_celery_beat',
    'django_celery_results',
    'tapp_a',    # 追加
    'tapp_b',    # 追加
]

タスクの追加

tapp_aにシンプルなタスクを追加します。 tasks.pyというファイルを作成し、次のように記述します。

from celery import shared_task

@shared_task
def hello_from_a(*args, **kwargs):
    print("Hello! From A")
    print("args = {}".format(args))
    print("kwargs = {}".format(kwargs))

@shared_taskを指定すると、Django Adminで認識されます。画像ではPeriodic Tasksの管理画面中で、いくつかのタスクを追加した場合のものを表示しています。

また、登録したタスクに初期値を与えたい場合はArgumentsを利用すると可能です。

実行タイミングの指定

実行タイミングの指定は、Interval、Crontab、Solarの3つのうち1つのみが選択可能です。どうしても数種類の実行方法が必要な場合は、別タスクとして登録し直します。

Interval: 10秒ごとなど。一定間隔で行う
Crontab: 指定した日時で実行を行う
Solar: 指定した緯度経度に基づいた、日の出、日没などのタイミングで自動的に実行する

これはお好みで設定して下さい。

ここまで終われば、タスクの登録が完了です。

タスクの実行

定期実行タスクに関しては、SchedulerとWorker、BrokerをDjangoとは別のプロセスで起動させる必要があります。サンプルコードでは、 docker-composeを用いて楽をしています。

ただ、ここはそれほど難しものではなく、起動コマンドが異なるだけとなります。 Brokerに関しては今回はredisを採用しており、自動的に立ち上がるので、ここでの説明は省きます。

scheduler, workerの起動

schedulerの起動コマンドは次の通りです。

DJANGO_SETTINGS_MODULE=tm.settings celery -A tm beat --scheduler django_celery_beat.schedulers:DatabaseScheduler --pidfile /celerybeat.pid

workerの起動コマンドは次のとおりです。

bash -c "DJANGO_SETTINGS_MODULE=tm.settings celery -A tm worker"

解説

workerについて

ここで重要なポイントはDJANGO_SETTINGS_MODULE=tm.settingsです。 (これを忘れるとひどく沼にはまります。)

celery -A tmはtm/__init__.pyを見に行きます。ここにcelery_appが存在しない場合はエラーとなります。次に、celery.pyのapp.config_from_objectとapp.autodiscover_tasksにおいては、 Djangoのsettings.pyを探索しに行きます。

app.config_from_object('django.conf:settings', namespace='CELERY')

通常、DEBUGサーバーなど立ち上げる時、python3 manage.py runserverなどとしますが、コードを見ると

os.environ.setdefault("DJANGO_SETTINGS_MODULE", "tm.settings")

が走っています。つまり、起動時に環境変数を登録しているため、Djangoを利用するceleryも環境変数、もしくは変数を起動時に定義しておかなければなりません。

タスクの認識に関しては、

app.autodiscover_tasks()

が自動的にsettings.pyからINSTALLED_APPSを吸ってきて解決してくれるので、それぞれのAPPで Workerを明示的に起動する必要はありません。むしろ、それを行った場合、APP間でModelを参照するといったことができなくなります。

schedulerについて

Schedulerの役割は至ってシンプルです。

Databaseに登録されているタスクの監視
指定の時刻になった時、Brokerに対してWorkerがタスクを実行するようにメッセージを送信

1のおかげで、Django Adminでタスクを登録、編集、削除した時に自動的にスケジューリングされます。 2はBrokerへ登録されたタスクを実行するようにメッセージを投げるだけです。実際に実行されるかどうかは保証されません。

そのスケジュールを管理するためのデータベースとして、 --scheduler django_celery_beat.schedulers:DatabaseSchedulerを指定しておきます。未指定の場合は、コマンドの実行ディレクトリにSchedulerの管理用のファイルが作成されます。 django_celery_beat.schedulers:DatabaseSchedulerを指定してる場合は、 Djando Adminでは見えませんが、Database上にスケジュールが記述され、仮にSchedulerが落ちたとしても、どのタスクがスケジューリングされているかは残ります。

--pidfile /celerybeat.pidとしているのは、開発上の都合といえばそのとおりです。起動場所にpidファイルが生成されますが、Schedulerを再起動した場合に、 pidファイルが存在した場合、Schedulerの多重起動を防ぐためにSchedulerが起動しません。

コンテナを利用している場合は、良くコンテナごと落とすため、これは不便なため、マウントされていなコンテナのディレクトリにpidファイルを投げています。実際に運用するときは、Schedulerのコンテナのサイズを1のままにしておくのが普通かと思います。

どうしてもSchedulerを冗長化するために複数のコンテナを利用する場合は、各コンテナに永続ボリュームをマウントして、pidファイルが一意になるように設定しておくこともできますが....

おわりに

ここまでで、タスクのスケジューリング実行が可能となります。長くなってしまいそうなので、説明はここまでにしますが、サンプルコードではもうちょっとサンプルを追加しています。興味がある人はぜひご覧ください。

参考

Periodic Tasks | Celery 4.1.0 documentation