Redis异步队列与延时队列如何实现

Strjson
2021-04-11 / 0 评论 / 76 阅读 / 正在检测是否收录...
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消息中间件,大家都会想到 Rabbitmq 和 Kafka 作为消息队列中间件,来给应用程序之间增加异步消息传递功能。

这两个中间件都是专业的消息队列中间件,特性之多超出了大多数人的理解能力。但是这种属于重量级的应用,使用比较麻烦
点。如果是轻量级的,使用 Redis就可以。

比如对于那些只有一组消费者的消息队列,使用 Redis 就可以非常轻松的搞定。Redis 的消息队列不是专业的消息队列,它没>有非常多的高级特性,没有 ack 保证,如果对消息的可靠性没有极致的要求,那么它可以拿来使用。

异步消息队列

Redis 的 list(列表) 数据结构常用来作为异步消息队列使用,使用rpush/lpush操作入队列,使用lpop 和 rpop来出队列。rpush 和 lpop 结合 或者lpush 和rpop 结合;

客户端是通过队列的 pop 操作来获取消息,然后进行处理。处理完了再接着获取消息,再进行处理。如此循环往复,这便是作为队列消费者的客户端的生命周期。

问题来了

可是如果队列空了,客户端就会陷入 pop 的死循环,不停地 pop,没有数据,接着再 pop,又没有数据。这就是浪费生命的空轮询。空轮询不但拉高了客户端的 CPU,redis 的 QPS 也会被拉高,如果这样空轮询的客户端有几十来个,Redis 的慢查询可能会显著增多。

通常我们使用 sleep 来解决这个问题,让线程睡一会,睡个 1s 钟就可以了。不但客户端的 CPU 能降下来,Redis 的 QPS 也降下来了。

新的问题:

用上面睡眠的办法可以解决问题。但是有个小问题,那就是睡眠会导致消息的延迟增大。如果只有 1 个消费者,那么这个延迟就是 1s。如果有多个消费者,这个延迟会有所下降,因为每个消费者的睡觉时间是岔开来的。

有没有什么办法能显著降低延迟呢?你当然可以很快想到:那就把睡觉的时间缩短点。这种方式当然可以,不过有没有更好的解决方案呢?

当然也有,那就是 blpop/brpop。这两个指令的前缀字符b代表的是blocking,也就是阻塞读。阻塞读在队列没有数据的时候,会立即进入休眠状态,一旦数据到来,则立刻醒过来。消息的延迟几乎为零。用blpop/brpop替代前面的lpop/rpop,就完美解决了上面的问题。

问题喋喋不休:

空闲连接自动断开 你以为上面的方案真的很完美么?先别急着开心,其实他还有个问题需要解决。什么问题?—— 空闲连接的问题。

如果线程一直阻塞在哪里,Redis 的客户端连接就成了闲置连接,闲置过久,服务器一般会主动断开连接,减少闲置资源占用。这个时候blpop/brpop会抛出异常来。所以编写客户端消费者的时候要小心,注意捕获异常,还要重试。

消息延时队列

延时队列可以通过 Redis 的 zset(有序列表) 来实现。我们将消息序列化成一个字符串作为 zset 的value,这个消息的到期处理时间作为score,然后用多个线程轮询 zset 获取到期的任务进行处理,多个线程是为了保障可用性,万一挂了一个线程还有其它线程可以继续处理。因为有多个线程,所以需要考虑并发争抢任务,确保任务不能被多次执行。

Redis 的 zrem 方法是多线程多进程争抢任务的关键,它的返回值决定了当前实例有没有抢到任务,因为 loop 方法可能会被多个线程、多个进程调用,同一个任务可能会被多个进程线程抢到,通过 zrem 来决定唯一的属主。同时,我们要注意一定要对 handle_msg 进行异常捕获,避免因为个别任务处理问题导致循环异常退出。

问题来了:

同一个任务可能会被多个进程取到之后再使用 zrem 进行争抢,那些没抢到的进程都是白取了一次任务,这是浪费。

解决办法:

Lua是Redis内置脚本,执行Lua脚本时,Redis线程会依次执行脚本中的语句,对于客户端来说操作是原子性的,将 zrangebyscore 和 zrem 一同挪到服务器端进行原子化操作,这样多个进程之间争抢任务时就不会出现这种浪费了。

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