基於php和redis實現的延遲佇列

基於redis實現高可用，易拓展，接入方便，生產環境穩定運行的延遲隊列。延遲隊列，顧名思義它是一種帶有延遲功能的訊息隊列。那麼，是在什麼場景下我才需要這樣的隊列呢？

推薦教學：《redis影片教學》

、背景

##先看看業務場景：

1.會員過期前3天發送召回通知

2.訂單付款成功後，5分鐘後偵測下游環節是否都正常，例如用戶購買會員後，各種會員狀態是否都設定成功

3.如何定期檢查處於退款狀態的訂單是否已退款成功？

4.實現通知失敗，1，3，5，7分鐘重複通知，直到對方回覆？

通常解決以上問題，最簡單直接的方法就是定時去掃表。

掃表存在的問題是：1.掃表與資料庫長時間連接，在數量量大的情況容易出現連接異常中斷，需要更多的異常處理，對程序健壯性要求高

2.在資料量大的情況下延時較高，規定內處理不完，影響業務，雖然可以啟動多個進程來處理，這樣會帶來額外的維護成本，不能從根本解決。

3.每個業務都要維護一個自己的掃表邏輯。當業務越來越多時，發現掃表部分的邏輯會重複開發，但是非常類似

延時佇列能對於上述需求能很好的解決

二、研究

研究了市場上一些開源的方案，以下：

1.有讚科技：只有原理，沒有開源程式碼

2.github個人的：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-阿里開源的： 功能很強大，但是維運複雜，依賴組件多，不夠輕量級

4.RabbitMQ-延遲任務: 本身沒有延時功能，需要藉助一特性自己實現，而且公司沒有部署這個隊列，去單獨部署一個這個來做延時隊列成本有點高，而且還需要專門的運維來維護，目前團隊不支持

基本以上原因打算自己寫一個，平常使用php多，項目基本redis的zset結構作為存儲，用php語言實現，實現原理參考了有讚團隊：https://tech.youzan.com/queuing_delay/

整個延遲隊列主要有4個部分：

1.JobPool用來存放所有Job的元資訊。 2.DelayBucket是一組以時間為維度的有序佇列，用來存放所有需要延遲的Job（這裡只存放Job Id）。

3.Timer負責即時掃描各個Bucket，並將delay時間大於等於目前時間的Job放入對應的Ready Queue。

4.ReadyQueue存放處於Ready狀態的Job（這裡只存放JobId），以供消費性消費。

訊息結構 每個Job必須包含幾個屬性：

1.topic：Job類型。可以理解成具體的業務名稱。

2.id：Job的唯一識別。用來檢索和刪除指定的Job資訊。

3.delayTime：jod延遲執行的時間，13位元時間戳記

4.ttr（time-to-run)：Job執行逾時時間。

5.body：Job的內容，供消費者做具體的業務處理，以json格式儲存。

對於同一類別的topic delaytime,ttr一般是固定，job可以在精簡一下屬性1.topic：Job類型。可以理解成具體的業務名稱

2.id：Job的唯一識別。用來檢索和刪除指定的Job資訊。

• 3.body：Job的內容，供消費者做具體的業務處理，以json格式儲存。

  delaytime,ttr在topicadmin後台設定

• #三、目標

• ##輕量級

  ：有較少的php的拓展就能直接運行，不需要引入網絡框架，例如swoole，workman之類的

穩定性

：採用master-work架構，master不做業務處理，只負責管理子程序，子程序異常退出時自動拉起

可用性

：

• 1.支援多實例部署，每個實例無狀態，一個實例掛掉不影響服務

2.支援配置多個redis，一個redis掛了只影響部分訊息

• 3.業務方存取方便，在後台只需填寫相關訊息類型和回呼介面

  ######拓展性###: 當消費進程存在瓶頸時，可以配置加大消費進程數，當寫入存在瓶頸時，可增加實例數寫入效能可線性提高###############即時性### ：允許存在一定的時間誤差。 ###

• 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

以上是基於php和redis實現的延遲佇列的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！