File d'attente de retard implémentée sur la base de PHP et Redis

Une file d'attente basée sur Redis qui permet d'obtenir une haute disponibilité, une extension facile, un accès pratique et un fonctionnement stable de l'environnement de production. La file d'attente de retard, comme son nom l'indique, est une file d'attente de messages avec fonction de retard. Alors, dans quelles circonstances ai-je besoin d’une telle file d’attente ?

Tutoriel recommandé : "Tutoriel vidéo Redis"

Contexte

Jetons d'abord un coup d'œil au scénario commercial :

1. Envoyez un avis de rappel 3 jours avant l'expiration de l'abonnement

2. Une fois le paiement de la commande réussi, vérifiez. si les liens en aval sont complets après 5 minutes Normal, par exemple, après qu'un utilisateur achète un abonnement, si différents statuts d'adhésion sont définis avec succès

3. Comment vérifier régulièrement si une commande en statut de remboursement a été remboursée avec succès ?

4. Échec de la mise en œuvre de la notification, répétez la notification dans 1, 3, 5, 7 minutes jusqu'à ce que l'autre partie réponde ?

Habituellement, le moyen le plus simple et le plus direct de résoudre les problèmes ci-dessus est de scanner régulièrement le compteur.

Les problèmes liés à l'analyse des tables sont :

1. L'analyse des tables est connectée à la base de données pendant une longue période. Dans le cas de grandes quantités, la connexion est sujette à des interruptions anormales, ce qui entraîne des interruptions anormales. nécessite plus de gestion des exceptions et modifie le programme. Exigences de robustesse élevées

2 Lorsque la quantité de données est importante, le délai est élevé et le traitement ne peut pas être effectué dans le cadre de la réglementation, ce qui affecte l'entreprise bien que plusieurs processus. peut être démarré pour le traitement, cela entraînera des coûts de maintenance supplémentaires et ne peut pas être fondamentalement résolu.

3. Chaque entreprise doit maintenir sa propre logique de numérisation des compteurs. Au fur et à mesure que l'entreprise se développe, je trouve que la logique de la partie numérisation de table sera développée à plusieurs reprises, mais elle est très similaire à la file d'attente

qui peut très bien résoudre les besoins ci-dessus

2. Recherche

Nous avons étudié certaines solutions open source sur le marché, comme suit :

1. Technologie Youzan : uniquement des principes, pas d'open source. code

2. github personnel : https://github.com/ouqiang/delay-queue

1.基于redis实现，redis只能配置一个,如果redis挂了整个服务不可用，可用性差点
2.消费端实现的是拉模式，接入成本大，每个项目都得去实现一遍接入代码
3.在star使用的人数不多，放在生产环境，存在风险，加之对go语言不了解，出了问题难以维护

3. SchedulerX-Alibaba open source : La fonction est très puissante, mais le L'exploitation et la maintenance sont complexes et il existe de nombreux composants dépendants, ce qui n'est pas suffisant. Légère

4. Tâche retardée de RabbitMQ : elle n'a pas de fonction de retard elle-même. une fonctionnalité. De plus, l'entreprise n'a pas déployé cette file d'attente. C'est un peu élevé d'en déployer une séparément pour faire une file d'attente à retardement. Cela nécessite également une opération et une maintenance spécialisées. Actuellement, l'équipe ne prend pas en charge

En gros. , pour les raisons ci-dessus, je prévois d'en écrire un moi-même. J'utilise habituellement PHP comme stockage dans le projet. Veuillez vous référer au principe d'implémentation : https. ://tech.youzan.com/queuing_delay/

L'ensemble de la file d'attente différée comprend principalement 4 parties :

1.JobPool est utilisé pour stocker les méta-informations de toutes les tâches .

2. DelayBucket est un ensemble de files d'attente ordonnées avec le temps comme dimension, utilisé pour stocker toutes les tâches qui doivent être retardées (seuls les ID de tâche sont stockés ici).

3.Timer est chargé d'analyser chaque bucket en temps réel et de placer les tâches dont le temps de retard est supérieur ou égal à l'heure actuelle dans la file d'attente prête correspondante.

4. ReadyQueue stocke les tâches à l'état Prêt (seul JobId est stocké ici) pour être consommées par les programmes grand public.

Structure du message Chaque Job doit contenir les attributs suivants :

1.topic : Type de Job. Il peut être compris comme un nom commercial spécifique.

2.id : L'identifiant unique du Job. Utilisé pour récupérer et supprimer les informations de tâche spécifiées.

3.delayTime : temps d'exécution retardé par jod, horodatage à 13 chiffres

4.ttr (délai d'exécution) : délai d'expiration de la tâche.

5.body : Contenu du travail, permettant aux consommateurs d'effectuer un traitement commercial spécifique, stocké au format json.

Pour un même type de délai de retard de sujet, le ttr est généralement fixe, et les attributs du travail peuvent être simplifiés

1.topic : Type de travail. Il peut être compris comme un nom d'entreprise spécifique

2.id : l'identifiant unique du Job. Utilisé pour récupérer et supprimer les informations de tâche spécifiées.

3.body : Le contenu du Job, permettant aux consommateurs d'effectuer un traitement commercial spécifique, stocké au format json.

delaytime, ttr sont configurés en arrière-plan de l'administrateur du sujet

Cible

• Light Magnitude : Il peut fonctionner directement avec moins d'extensions PHP et n'a pas besoin d'introduire de frameworks réseau, tels que swoole, workman et autres

• Stabilité : En utilisant l'architecture master-work, le maître n'effectue pas de traitement métier, mais est uniquement responsable de la gestion du processus enfant. Lorsque le processus enfant se termine anormalement, il s'affichera automatiquement

• Disponibilité

   :

1 Prend en charge le déploiement multi-instance, chaque instance est sans état et la défaillance d'une instance n'affectera pas le service

2. Prend en charge la configuration de plusieurs Redis, et l'échec d'un Redis n'affectera que le service Messages partiels

3 La partie commerciale a un accès facile et n'a qu'à remplir le type de message et le rappel appropriés. interface en arrière-plan

Extensibilité
•  : Lors de la consommation Lorsqu'il y a un goulot d'étranglement dans le processus, vous pouvez configurer pour augmenter le nombre de processus consommateurs. goulot d'étranglement en écriture, vous pouvez augmenter le nombre d'instances. Les performances d'écriture peuvent être améliorées de manière linéaire

Temps réel
• : Une certaine erreur de temps est autorisée.

• 支持消息删除：业务使用方，可以随时删除指定消息。

• 消息传输可靠性：消息进入到延迟队列后，保证至少被消费一次。

• 写入性能：qps>1000+

四、架构设计与说明

总体架构 

采用master-work架构模式，主要包括6个模块：

1.dq-mster: 主进程，负责管理子进程的创建，销毁，回收以及信号通知

2.dq-server: 负责消息写入，读取，删除功能以及维护redis连接池

3.dq-timer-N: 负责从redis的zset结构中扫描到期的消息，并负责写入ready 队列，个数可配置，一般2个就行了，因为消息在zset结构是按时间有序的

4.dq-consume-N: 负责从ready队列中读取消息并通知给对应回调接口，个数可配置

5.dq-redis-checker: 负责检查redis的服务状态，如果redis宕机，发送告警邮件

6.dq-http-server: 提供web后台界面，用于注册topic

五、模块流程图

消息写入:

timer查找到期消息:

consumer消费流程:

六、部署

环境依赖：PHP 5.5+ 安装sockets，redis，pcntl,pdo_mysql 拓展

ps: 熟悉docker的同学可以直接用镜像: shareclz/php7.2.14 里面包含了所需拓展

step1:安装数据库用于存储一些topic以及告警信息

执行:

mysql> source dq.sql

step2:在DqConfg.文件中配置数据库信息： DqConf::$db

step3: 启动http服务

在DqConf.php文件中修改php了路径 $phpBin

命令：

php DqHttpServer.php --port 8088

访问:http://127.0.0.1:8088,出现配置界面 

redis信息格式：host:port:auth 比如 127.0.0.1:6379:12345

step4:配置告信息(比如redis宕机)

step5:注册topic

重试标记说明:

1.接口返回为空默认重试
2.满足指定返回表达会重试，res表示返回的json数组，比如:
回调接口返回json串：{"code":200,"data":{"status":2,"msg":"返回失败"}}，重试条件可以这样写
    {res.code}!=200 
    {res.code}!=200 && {res.data.status}!=2 
    {res.code}==200 && {res.data.status}==2 || {res.data.msg}=='返回失败'

step6:启动服务进程:

php DqInit.php --port 6789 &

执行 ps -ef | grep dq 看到如下信息说明启动成功

step7: 写入数据，参考demo.php

step8:查看日志

默认日志目录在项目目录的logs目录下，在DqConf.php修改$logPath

1.请求日志：request_ymd.txt

2.通知日志：notify_ymd.txt

3.错误日志：err_ymd.txt

step9:如果配置文件有改动

1.系统会自动检测配置文件新，如果有改动，会自动退出(没有找到较好的热更新的方案)，需要重启，可以在crontab里面建个任务,1分钟执行一次，程序有check_self的判断

2.优雅退出命令: master检测侦听了USR2信号，收到信号后会通知所有子进程，子进程完成当前任务后会自动退出

ps -ef | grep dq-master| grep -v grep | head -n 1 | awk '{print $2}' | xargs kill -USR2

七、性能测试

需要安装pthreads拓展：

测试原理：使用多线程模拟并发，在1s内能成功返回请求成功的个数

php DqBench  concurrency  requests
concurrency:并发数
requests： 每个并发产生的请求数
测试环境：内存 8G ，8核cpu，2个redis和1个dq-server 部署在一个机器上，数据包64字节
qps：2400

八、值得一提的性能优化点：

1.redis multi命令：将多个对redis的操作打包成一个减少网络开销

2.计数的操作异步处理，在异步逻辑里面用函数的static变量来保存，当写入redis成功后释放static变量，可以在redis出现异常时计数仍能保持一致，除非进程退出

3.内存泄露检测有必要: 所有的内存分配在底层都是调用了brk或者mmap，只要程序只有大量brk或者mmap的系统调用，内存泄露可能性非常高 ,检测命令: 

strace -c -p pid | grep -P 'mmap| brk'

4.检测程序的系统调用情况：strace -c -p pid ，发现某个系统函数调用是其他的数倍，可能大概率程序存在问题

推荐参考：《Redis命令操作中文手册》

九、异常处理

1.如果调用通知接口在超时时间内，没有收到回复认为通知失败，系统会重新把数据放入队列，重新通知，系统默认最大通知10次(可以在Dqconf.php文件中修改$notify_exp_nums)通知间隔为2n+1，比如第一次1分钟，通知失败，第二次3分钟后，直到收到回复，超出最大通知次数后系统自动丢弃，同时发邮件通知

2.线上redis每隔1s持久化一次，存在丢失1s数据的情况，出现这种情况可以对比request_ymd.txt和notify_ymd.txt日志手动恢复过来

3.redis宕机通知:

ps:网络抖动在所难免，通知接口如果涉及到核心的服务,一定要保证幂等！！

十、线上情况

线上部署了两个实例每个机房部一个，4个redis共16G内存作存储，服务稳定运行数月，各项指标均符合预期

主要接入业务:

订单10分钟召回通知

调用接口超时或者失败时做补偿

会员过期前3天召回通知

十一、不足与展望

1.由于团队使用的镜像缺少libevent拓展，所以dq-server基于select模型，并发高的场景下性能存在瓶颈，后续可以改为基于libevent事件模型，提升并发性能

2.timer和consumer目前是采用多进程来做的，这个粒度感觉有点粗，可以考虑使用多线程模式，并且支持动态创建线程数来提高consumer的性能，最大程度保证消费及时

3.dq-server与redis是同步调用，这也是性能的瓶颈点，计划基于swoole_redis来异步处理

[更新]

一、测试网络框架切换到swoole和使用异步swoole_redis带来的性能改变情况 把dqserver的主要逻辑基于swoole重新写了一遍，测试机(内存4G,cpu个数4)

启动sever:

php test_swoole_server.php 9055

压测:

php test_swoole_bench.php 100 56

结果:

1.原生dq-server: qps 2200

2.基于swoole&swoole_redis: qps 5600

写入性能提升:2.6倍

引入swoole性能提升比较明显，不过目前暂时不打算把server改为swoole的方式，主要基于以下考虑

1.目前我们线上单个示例的qps3000，部署了两个，6000ps可以满足我们大部分场景

2.目前对swoole处于了解的过程

二、新增队列消费分优先级（高，中，低3级），高优任务可以优先消费 消费比例在DqConf::$priorityConfig配置，默认按照5：3：2的比例消费

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感谢PHP中文网热心网友的投稿，其GitHub地址为：https://github.com/chenlinzhong/php-delayqueue

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