Redis5新特性Streams做消息队列

时间 2020-01-08

标签 redis5 redis 特性 streams 消息队列栏目 Redis 繁體版

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前言

Redis 5 新特性中，Streams 数据结构的引入，能够说它是在本次迭代中最大特性。它使本次 5.x 版本迭代中，Redis 做为消息队列使用时，获得更完善，更强大的原生支持，其中尤其明显的是持久化消息队列。同时，stream 借鉴了 kafka 的消费组模型概念和设计，使消费消息处理上更加高效快速。本文就 Streams 数据结构中经常使用 API 进行分析。bash

准备

本文所使用 Redis 版本为 5.0.5 。若是使用更早的 5.x 版本，有些 API 使用效果，与本文中描述略有不一样。服务器

添加消息

Streams 添加数据使用 XADD 指令进行添加，消息中的数据以 K-V 键值对的形式进行操做。一条消息能够存在多个键值对，添加命令格式：数据结构

XADD key ID field string [field string ...]
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其中 key 为 Streams 的名称，ID 为消息的惟一标志，不可重复，field string 就为键值对。下面咱们就添加以 person 为名称的流，进行操做。优化

XADD person * name ytao des https://ytao.top
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上面添加案例中，ID 使用 * 号复制，这里表明着服务端自动生成 Id，添加后返回数据 "1578238486193-0"ui

这里自动生成的 Id 格式为 <millisecondsTime>-<sequenceNumber> Id 是由两部分组成：spa

millisecondsTime 为当前服务器时间毫秒时间戳。
sequenceNumber 当前序列号，取值来源于当前毫秒内，生成消息的顺序，默认从 0 开始加 1 递增。

好比：1578238486193-3 表示在 1578238486193 毫秒的时间戳时，添加的第 4 条消息。设计

除了服务端自动生成 Id 方式外，也支持指定 Id 的生成，可是指定 Id 有如下条件限制：指针

Id 中的先后部分必须为数字。
最小 Id 为 0-1，不能为 0-0，可是 2-0，3-0 .... 是被容许的。
添加的消息，Id 的前半部分不能比存在 Id 最大的值小，Id 后半部分不能比存在前半部分相同的最大后半部分小。

不然，当不知足上述条件时，添加后会抛出异常：code

(error) ERR The ID specified in XADD is equal or smaller than the target stream top item
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实际上，当添加一条消息时，会进行两部操做。第一步，先判断若是不存在 Streams，则建立 Streams 的名称，再添加消息到 Streams 中。即便添加消息时，因为 Id 异常，也能够在 Redis 中存在以当前 Streams 的名称。 Streams 中 Id 也可做为指针使用，由于它是一个有序的标记。cdn

生产中，若是这样使用添加消息，会存在一个问题，那就是消息数量太大时，会使服务宕机。这里 Streams 的设计初期也有考虑到这个问题，那就是能够指定 Streams 的容量。若是容量操做这个设定的值，就会对调旧的消息。在添加消息时，设置 MAXLEN 参数。

XADD person MAXLEN 5 * name ytao des https://ytao.top
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这样就指定该了 Streams 中的容量为 5 条消息。也可以使用 XTRIM 截取消息，从小到大剔除多余的消息：

XTRIM person MAXLEN 8
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消息数量

查看消息数量使用 XLEN 指令进行操做。

XLEN key
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例：查看 person 流中的消息数量：

> XLEN person
(integer) 5
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查询消息

查询 Streams 中的消息使用 XRANGE 和 XREVRANGE 指令。

XRANGE

查询数据时，能够按照指定 Id 范围进行查询，XRANGE 查询指令格式：

XRANGE key start end [COUNT count]
复制代码

参数说明：

key 为 Streams 的名称
start 为范围查询开始 Id，包含本 Id。
start 为范围查询结束 Id，包含本 Id。
Count 为查询返回最大的消息数量，非必填。

这里 start 和 end 有-和+两个非指定值，他们分别表示无穷小和无穷大，因此当使用这个两个值时，会查询出所有的消息。

> XRANGE person - +
1) 1) "0-1"
   2) 1) "name"
      2) "ytao"
      3) "des"
      4) "https://ytao.top"
2) 1) "0-2"
   2) 1) "name"
      2) "luffy"
      3) "des"
      4) "valiant!"
3) 1) "2-0"
   2) 1) "name"
      2) "gaga"
      3) "des"
      4) "fishion!"
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上面查询的消息数据，能够看到是按照先进先出的顺序查询出来的。

使用 COUNT 指定查询返回的数量：

# 查询全部的消息，而且返回一条数据
> XRANGE person - + COUNT 1
1) 1) "0-1"
   2) 1) "name"
      2) "ytao"
      3) "des"
      4) "https://ytao.top"
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在范围查询中，Id 的后半部分可省略，后半部分中的数据会所有查询到。

XREVRANGE

XREVRANGE 的查询和 XRANGE 指令中的使用相似，但查询的 start 和 end 参数顺序进行了调换：

XREVRANGE key end start [COUNT count]
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使用案例：

> XREVRANGE person +  -
1) 1) "2-0"
   2) 1) "name"
      2) "gaga"
      3) "des"
      4) "fishion!"
2) 1) "0-2"
   2) 1) "name"
      2) "luffy"
      3) "des"
      4) "valiant!"
3) 1) "0-1"
   2) 1) "name"
      2) "ytao"
      3) "des"
      4) "https://ytao.top"
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查询后的结果与 XRANGE 的结果顺序恰好相反，其余都同样，这两个指令可进行消息的升序和降序的返回。

删除消息

删除消息使用 XDEL 指令操做，只需指定将要删除的 Streams 名称和 Id 便可，支持一次删除多个消息。

XDEL key ID [ID ...]
复制代码

删除案例：

# 查询全部消息
> XRANGE person - +
1) 1) "0-1"
   2) 1) "name"
      2) "ytao"
      3) "des"
      4) "https://ytao.top"
2) 1) "0-2"
   2) 1) "name"
      2) "luffy"
      3) "des"
      4) "valiant!"
3) 1) "2-0"
   2) 1) "name"
      2) "gaga"
      3) "des"
      4) "fishion!"
# 删除消息 
> XDEL person 2-0
(integer) 1
# 再次查询删除后的全部消息
> XRANGE person - +
1) 1) "0-1"
   2) 1) "name"
      2) "ytao"
      3) "des"
      4) "https://ytao.top"
2) 1) "0-2"
   2) 1) "name"
      2) "luffy"
      3) "des"
      4) "valiant!"
# 查询删除后的长度 
> XLEN person
(integer) 2            
复制代码

从上面能够看到，删除消息后，长度也会减小相应的数量。

消费消息

在 Redis 的 PUB/SUB 中，咱们是经过订阅来消费消息，在 Streams 数据结构中，一样也能实现同等功能，当没有新的消息时，可进行阻塞等待。不只支持单独消费，并且还能够支持群组消费。

单独消费

单独消费使用 XREAD 指令。能够看到，下面命令中，STREAMS，key, 以及 ID 为必填项。ID 表示将要读取大于该 ID 的消息。当 ID 值使用 $ 赋予时，表示已存在消息的最大 Id 值。

XREAD [COUNT count] [BLOCK milliseconds] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]
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上面的 COUNT 参数用来指定读取的最大数量，与 XRANGE 的用法同样。

> XREAD COUNT 1 STREAMS person 0
1) 1) "person"
   2) 1) 1) "0-1"
         2) 1) "name"
            2) "ytao"
            3) "des"
            4) "https://ytao.top"

> XREAD COUNT 2 STREAMS person 0
1) 1) "person"
   2) 1) 1) "0-1"
         2) 1) "name"
            2) "ytao"
            3) "des"
            4) "https://ytao.top"
      2) 1) "0-2"
         2) 1) "name"
            2) "luffy"
            3) "des"
            4) "valiant!"
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在 XREAD 里面还有个 BLOCK 参数，这个是用来阻塞订阅消息的，BLOCK 携带的参数为阻塞时间，单位为毫秒，若是在这个时间内没有新的消息消费，那么就会释放该阻塞。当这里的时间指定为 0 时，会一直阻塞，直到有新的消息来消费到。

# 窗口 1 开启阻塞，等待新消息的到来
> XREAD BLOCK 0 STREAMS person $

# 另开一个链接窗口 2，添加一条新的消息
> XADD person 2-2 name tao des coder
"2-2"

# 窗口 1，获取到有新的消息来消费，而且带有阻塞的时间
> XREAD BLOCK 0 STREAMS person $
1) 1) "person"
   2) 1) 1) "2-2"
         2) 1) "name"
            2) "tao"
            3) "des"
            4) "coder"
(60.81s)
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当使用 XREAD 进行顺序消费时，须要额外记录下读取到位置的 Id，方便下次继续消费。

群组消费

群组消费的主要目的也就是为了分流消息给不一样的客户端处理，以更高效的速率处理消息。为达到这一肝功能需求，咱们须要作三件事：建立群组，群组读取消息，向服务端确认消息以处理。

群组操做

操做群组使用 XGROUP 指令：

XGROUP [CREATE key groupname id-or-$] [SETID key id-or-$] [DESTROY key groupname] [DELCONSUMER key groupname consumername]
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上面命令中，包含操做有：

CREATE 建立消费组。
SETID 修改下一个处理消息的 Id。
DESTROY 销毁消费组。
DELCONSUMER 删除消费组中指定的消费者。

咱们当前须要使用的是建立消费组：

# 以当前存在的最大 Id 做为消费起始 
> XGROUP CREATE person group1 $
OK
复制代码

群组读取消息

群组读取使用 XREADGROUP 指令，COUNT和BLOCK的使用相似 XREAD 的操做，只是多了个群组和消费者的指定：

XREADGROUP GROUP group consumer [COUNT count] [BLOCK milliseconds] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]
复制代码

因为群组消费和单独消费相似，这里只进行个阻塞分析，这里 Id 也有个特殊值>，表示还未进行消费的消息：

# 窗口 1，消费群组中，taotao 消费者创建阻塞监听
XREADGROUP GROUP group1 taotao BLOCK 0 STREAMS person >

# 窗口 2，消费群组中，yangyang 消费者创建阻塞监听 
XREADGROUP GROUP group1 yangyang BLOCK 0 STREAMS person >

# 窗口 3，添加消费消息
> XADD person 3-1 name tony des 666
"3-1"

# 窗口 1，读取到新消息，此时 窗口 2 没有任何反应
> XREADGROUP GROUP group1 taotao BLOCK 0 STREAMS person >
1) 1) "person"
   2) 1) 1) "3-1"
         2) 1) "name"
            2) "tony"
            3) "des"
            4) "666"
(77.54s)

# 窗口 3，再次添加消费消息
> XADD person 3-2 name james des abc!
"3-2"

# 窗口 2，读取到新消息，此时 窗口 1 没有任何反应
> XREADGROUP GROUP group1 yangyang BLOCK 0 STREAMS person >
1) 1) "person"
   2) 1) 1) "3-2"
         2) 1) "name"
            2) "james"
            3) "des"
            4) "abc!"
(76.36s)

复制代码

以上执行流程中，group1 群组中有两个消费者，当添加两条消息后，这两个消费者轮流消费。

消息ACK

消息消费后，为避免再次重复消费，这是须要向服务端发送 ACK，确保消息被消费后的标记。例以下列状况，咱们上面咱们将最新两条消息已进行了消费，可是当咱们再次读取消息时，仍是被读到：

>  XREADGROUP GROUP group1 yangyang STREAMS person 0
1) 1) "person"
   2) 1) 1) "3-2"
         2) 1) "name"
            2) "james"
            3) "des"
            4) "abc!"
复制代码

这时，咱们使用 XACK 指令告诉服务器，咱们已处理的消息:

XACK key group ID [ID ...]0
复制代码

让服务器标记 3-2 已处理：

> XACK person group1 3-2
(integer) 1
复制代码

再次获取群组读取消息：

>  XREADGROUP GROUP group1 yangyang STREAMS person 0
1) 1) "person"
   2) (empty list or set)
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队列中没有了可读消息。除了上面以讲解到的 API 外，查看消费群组信息可以使用 XINFO 指令查看，本文不作分析。

总结

上面对 Streams 经常使用 API 进行了分析，咱们能够感觉到 Redis 在消息队列支持的道路上，也愈来愈强大。若是使用过它的 PUB/SUB 功能的话，就会感觉到 5.x 迭代正是将你的一些痛点进行了优化。

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