我们平时习惯于使用 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。
使用过 Rabbitmq 的同学知道它使用起来有多复杂,发消息之前要创建 Exchange,再创建 Queue,还要将 Queue 和 Exchange 通过某种规则绑定起来,发消息的时候要指定 routing-key,还要控制头部信息。消费者在消费消息之前也要进行上面一系列的繁琐过程。但是绝大多数情况下,虽然我们的消息队列只有一组消费者,但还是需要经历上面这些繁琐的过程。
有了 Redis,它就可以让我们解脱出来,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有着极致的追求,那么它就不适合使用。
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。
队列空了怎么办?
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。
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。
队列延迟
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。
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。
延时队列的实现
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。