Redis实战(5)——Redis实现消息队列

消息队列,顾名思义,就是一个存放消息的队列。最简单的消息队列包含3个角色

  • 生产者:将消息存入队列中
  • 队列:存放和管理消息
  • 消费者: 将消息从队列中取出来并做业务处理
    在这里插入图片描述
    R e d i s 提供了三种实现消息队列的方式,基于 L i s t 结构、 P u b S u b 、 S t r e a m 结构 \textcolor{red}{Redis 提供了三种实现消息队列的方式,基于List结构、PubSub、Stream结构} Redis提供了三种实现消息队列的方式,基于List结构、PubSubStream结构

1 基于List 结构实现消息队列

Redis的List是一个双向列表。可以从两端存入数据或者取出数据。

  • LPUSH/RPUSH key element 【elements】
  • BLPOP/RPOP key timeout

利用list 结构实现的消息队列主要是依据阻塞取指令 BLPOP/RPOP 来模拟消费者监听队列,直到队列中有消失时获得该数据
优点: 实现简单,且可以持久化
缺点: 只能有一个消费者来消费数据,且只能消费一次,无法避免消息的丢失

2 基于PubSub(发布/订阅)

PubSub 是一个基于点对点的消息模型,消费者可以订阅一个或者多个chanel,当生产者向队列发送了消息时,消费者只要订阅了频道就可以收到并处理消息
Redis实战(5)——Redis实现消息队列_第1张图片

  • PUBLISH channel message 将信息 message 发送到指定的频道 channel
  • SUBSCRIBE channel [channel …] 订阅一个或多个频道
  • PSUBSCRIBE pattren 订阅与通配符匹配的chanel

在使用PSUBSCRIBE pattren 时,支持多种通配符
1 \textcolor{blue}{1} 1 ?:匹配一个字符
2 \textcolor{blue}{2} 2 * :匹配零个字符或多个字符
3 \textcolor{blue}{3} 3 [] :选择匹配,匹配[]中定义的字符 如hell[ae]o 可以匹配 hello 和 hellao

使用PubSub 实现的消费队列时,支持 多生产、多消费 \textcolor{red}{多生产、多消费} 多生产、多消费的模式,不过PubSub不支持数据的持久化,相较于List,它本身就不是一个数据结构无法利用Redis持久化数据。并且无法避免消息的丢失,如生产者向无人订阅的频道发消息时,数据会丢失。另外还会出现由于消费者的缓存空间有效,超时缓存上限时,将会出现消息的丢失。由于这些缺点,redis的PUBSUB模式,无法满足对可靠性要求较高的服务。

3 基于Stream 数据结构

Stream 是redis5.0 及之后针对消息队列场景设计的 数据结构 \textcolor{red}{数据结构} 数据结构,因此数据的安全性得到了保障,因为可以持久化。相较于List 数据结构实现的消息队列的方式,有更多针对消息队列的单独命令,可以实现一个功能更加完善的消息队列

发送消息

  • XADD k e y \textcolor{red}{key} key [ N O M K S T R E A M ] \textcolor{blue}{[NOMKSTREAM] } [NOMKSTREAM] [ < M A X L E N ∣ M I N I D > [ = ∣   ] t h r e s h o l d [ L I M I T c o u n t ] ] \textcolor{green}{[ [= | ~] threshold [LIMIT count]]} [<MAXLENMINID>[= ]threshold[LIMITcount]] < ∗ ∣ i d > \textcolor{orange}{<* | id>} <id> F i e l d v a l u e [ F i e l d v a l u e . . . ] \textcolor{purple}{Field value [Field value ...]} Fieldvalue[Fieldvalue...]

参数说明
K e y \textcolor{red}{Key} Key : 存储消息的队列的名字
[ N O M K S T R E A M ] \textcolor{blue}{[NOMKSTREAM] } [NOMKSTREAM] :可选参数,是否在队列不存在时,创建队列。默认是创建的
[ < M A X L E N ∣ M I N I D > [ = ∣   ] t h r e s h o l d [ L I M I T c o u n t ] ] \textcolor{green}{[ [= | ~] threshold [LIMIT count]]} [<MAXLENMINID>[= ]threshold[LIMITcount]] :可选参数,设置消息队列的最大消息数,默认是设上限的
< ∗ ∣ i d > \textcolor{orange}{<* | id>} <id> :消息的唯一id,* 表示有redis自动生成,格式是时间戳_递增值 如 1526919030474-0。Id值也可以自定义。
F i e l d v a l u e [ F i e l d v a l u e . . . ] \textcolor{purple}{Field value [Field value ...]} Fieldvalue[Fieldvalue...] 消息体

读取消息

  • XREAD [ C O U N T c o u n t ] \textcolor{red}{[COUNT count] } [COUNTcount] [ B L O C K m i l l i s e c o n d s ] \textcolor{blue}{[BLOCK milliseconds]} [BLOCKmilliseconds] S T R E A M S k e y [ k e y . . . ] \textcolor{green}{STREAMS key [key ...] } STREAMSkey[key...] i d [ i d . . . ] \textcolor{orange}{id [id ...]} id[id...]

参数说明
[ C O U N T c o u n t ] \textcolor{red}{[COUNT count] } [COUNTcount] 可选参数, 指定读取消息的条数
[ B L O C K m i l l i s e c o n d s ] \textcolor{blue}{[BLOCK milliseconds]} [BLOCKmilliseconds] 当没有消息时,读取队列消息的阻塞时长,当设置为0时,永久等待,直到读取到队列中消息
S T R E A M S k e y [ k e y . . . ] \textcolor{green}{STREAMS key [key ...] } STREAMSkey[key...] 需要读取的队列的key名字,可以从多个队列中读取数据
i d [ i d . . . ] \textcolor{orange}{id [id ...]} id[id...] 读取消息的起始Id 。有两个特殊的id,0 表示从第一个消息读起,$ 表示读取最新的一条消息

在读取消息时,可以通过while(true) 循环 调用xread block 0 streams key $ 去永久的监听队列去获得消息。不过这种模式下会出现一个问题,在获得消息并处理消息这个时间间隙中,可能生产者又往队列中增加了好几条消息,由于Id 为$ 只会读取最新的一条消息,那么可能会出现消息的漏读。这里可以采用基于消费者组去读取消息

3.1 基于消费者组去消费消息

可以将多个消费者划分到一个组中,其中每个组消费消息时都会维护一个最后消费消息的标识 L a s t d e l i v e r e d i d \textcolor{red}{Last delivered id} Lastdeliveredid,当宕机重启后,直接从该标识id之后的消息消费。意味者不会重复消费消息。
在消费者组中还维护了一个 Pending_ids集合,该集合中存放了未确认【ACK】消费数据的消息Id,
机器出现宕机后重启,可继续确认未处理的消息。可以通过 X A C K \textcolor{red}{XACK} XACK来确认客户端确认已经消费了消息,之后从Pending_ids集合中移除。

基于消费者组消费消息时,最大程度的保证了消息的安全消费、不重复消费。
Redis实战(5)——Redis实现消息队列_第2张图片

创建消费者组
XGROUP C R E A T E \textcolor{red}{CREATE} CREATE K E Y \textcolor{green}{KEY } KEY G R O U P N A M E \textcolor{blue}{GROUPNAME } GROUPNAME I D \textcolor{orange}{ID} ID [ M K S T R E A M ] \textcolor{purple}{ [MKSTREAM]} [MKSTREAM]

C R E A T E \textcolor{red}{CREATE} CREATE :创建组
K E Y \textcolor{green}{KEY } KEY :基于哪个队列去创建组
G R O U P N A M E \textcolor{blue}{GROUPNAME } GROUPNAME :创建的消费者组名称
I D \textcolor{orange}{ID} ID 消息的标识id。0 从头消费 $ 消费最新的消息
[ M K S T R E A M ] \textcolor{purple}{ [MKSTREAM]} [MKSTREAM] : 可选参数,当队列不存在时,是否创建队列,默认是创建

从消费者组中消费消息

XGROUPREAD GROUP g r o u p \textcolor{red}{group } group c o n s u m e r \textcolor{green}{consumer } consumer [ C O U N T c o u n t ] \textcolor{blue}{[COUNT count] } [COUNTcount] [ B l o c k m i l l i s e c o n d s ] \textcolor{orange}{[Block milliseconds] } [Blockmilliseconds] [ N O A C K ] \textcolor{purple}{ [NOACK] } [NOACK] S T R E A M S K E Y [ k e y . . . ] \textcolor{red}{STREAMS KEY [key ...]} STREAMSKEY[key...] I D [ I D . . . . . ] \textcolor{green}{ ID [ID.....] } ID[ID.....]

g r o u p \textcolor{red}{group } group : 组的名字,定义从哪个消费者组消费消息
c o n s u m e r \textcolor{green}{consumer } consumer :消费者名字,如果不存在,自动创建
[ C O U N T c o u n t ] \textcolor{blue}{[COUNT count] } [COUNTcount] :消费数量
[ B l o c k m i l l i s e c o n d s ] \textcolor{orange}{[Block milliseconds] } [Blockmilliseconds] :可选参数,阻塞时长【单位ms】,不设置时为非阻塞消费。
[ N O A C K ] \textcolor{purple}{ [NOACK] } [NOACK] :可选参数,是否自动确认。true时消息不会进入pending_ids[] 集合中,可能会有未消费的消息。所以为了安全性,无需设置。
S T R E A M S K E Y [ k e y . . . ] \textcolor{red}{STREAMS KEY [key ...]} STREAMSKEY[key...] : 监听的队列的名字
I D [ I D . . . . . ] \textcolor{green}{ ID [ID.....] } ID[ID.....] :获得消息的起始ID 。
设置成 ">" :从下一个未消费的消息开始消费。
设置成其他:均是从pending-list中获得已消费但是未确认的消息,如0 ,从pending-list中第一个消息开始。
根据实际情况可设置不同的ID 去消费消息。正常读取设置> 异常读取未确认的消息

确认消息
XACK k e y \textcolor{red}{key } key g r o u p \textcolor{green}{group } group I D [ I D . . . ] \textcolor{blue}{ ID [ID...] } ID[ID...]

k e y \textcolor{red}{key } key :队列名称
g r o u p \textcolor{green}{group } group :组名称
I D [ I D . . . ] \textcolor{blue}{ ID [ID...] } ID[ID...] :待确认的消息Id

3.2 数据测试

(1) 向order队列中添加4条消息

xadd order * voucherId 9 userId 150 orderId 79297921056506055
xadd order * voucherId 9 userId 129 orderId 79297921056506083
xadd order * voucherId 9 userId 111 orderId 79297921056506108
xadd order * voucherId 9 userId 111 orderId 79297921056506101

Redis实战(5)——Redis实现消息队列_第3张图片
(2) 向order队列创建消费者组group_1

## 消费者组从头开始消费数据
XGROUP CREATE order  group_1 0 

(3) 从消费者组中消费消息

## 消费最新的未消费的消息,采用阻塞式获取,最长等待2000ms
XREADGROUP GROUP group_1 consumer_1 COUNT 1 BLOCK 2000 STRAEAMS order >

Redis实战(5)——Redis实现消息队列_第4张图片
第五次消费时,阻塞等待后返回空。队列中的消息全部消费,此时都处于为确认状态,全部存入了penging-list中。
此时需要手动确认这些消息确实已经被成功的消费了,需要手动确认将其从pending-list 集合中移除

(4) 手动确认已经消费的消息

 XACK order group_1 1691146911471-0  1691148054821-0 1691148657217-0  1691202770386-0

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