基于Stream的Redis消息队列

Posted 2023-01-02 哪吒

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于Stream的Redis消息队列相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、消息队列

消息队列（Message Queue），就是存放消息的队列。

最简单的消息队列模型包括3个角色：

消息队列：存储和管理消息，也被称为消息代理（Message Broker）；
生产者：发送消息到消息队列；
消费者：从消息队列获取消息并处理消息；

Redis提供了三种不同的方式来实现消息队列：

list结构：基于List结构模拟消息队列；
PubSub：基本的点对点消息模型；
Stream：比较完善的消息队列模型；

二、基于List结构模拟消息队列

LPUSH 结合 RPOP实现队列的入口，RPUSH 结合 LPOP实现队列的出口，当队列中没有消息时RPOP或LPOP操作会返回null。并不像JVM的阻塞队列那样会阻塞并等待消息。因此这里应该使用BRPOP或者BLPOP来实现阻塞效果。

基于List的消息队列的优点：

利用Redis存储，不受限于JVM内存上限；
基于Redis的持久化机制，数据安全性有保证；
可以满足消息有序性；

基于List的消息队列的缺点：

无法避免消息丢失；
只支持单消费；

三、基于PubSub的消息队列

PubSub（发布订阅）是Redis2.0版本引入的消息传递模型。顾名思义，消费者可以订阅一个或多个channel，生产者向对应channel发送消息后，所有订阅者都能收到相关消息。

SUBSCRIBE channel [channel] ：订阅一个或多个频道；
PUBLISH channel msg ：向一个频道发送消息；
PSUBSCRIBE pattern[pattern] ：订阅与pattern格式匹配的所有频道；

基于PubSub的消息队列的优点：

采用发布订阅模型，支持多生产、多消费

基于PubSub的消息队列的缺点：

不支持数据持久化；
无法避免消息丢失；
消息堆积有上限，超出时数据丢失；

四、基于Stream的消息队列

Stream 是 Redis 5.0 引入的一种新数据类型，可以实现一个功能非常完善的消息队列。

1、XADD语法

XADD 命令将指定的流条目追加到指定 key 的流中。如果 key 不存在，将使用流的条目自动创建 key。

XADD key ID field value[field value ...]

ID 标识流内的给定条目。如果指定的 ID 参数是字符*（星号 ASCII 字符），XADD 命令会自动为您生成一个唯一的 ID。但是，也可以指定一个良好格式的 ID，以便新的条目以指定的 ID 准确存储，虽然仅在极少数情况下有用。

ID 是由-隔开的两个数字组成的：1798432684128-1。两个部分数字都是 64 位的，当自动生成 ID 时，第一部分是生成 ID 的 Redis 实例的毫秒格式的 Unix 时间。第二部分只是一个序列号，以及是用来区分同一毫秒内生成的 ID 的。

ID 保证始终是递增的：如果比较刚插入的条目的 ID，它将大于其他任何过去的 ID，因此条目在流中是完全排序的。为了保证这个特性，如果流中当前最大的 ID 的时间大于实例的当前本地时间，将会使用前者，并将 ID 的序列部分递增。例如，本地始终回调了，或者在故障转移之后新主机具有不同的绝对时间，则可能发生这种情况。

当用户为 XADD 命令指定显式 ID 时，最小有效的 ID 是0-1，并且用户必须指定一个比当前流中的任何 ID 都要大的 ID，否则命令将失败。通常使用特定 ID 仅在您有另一个系统生成唯一 ID（例如 SQL 表），并且您确实希望 Redis 流 ID 与该另一个系统的 ID 匹配时才有用。

最简单的xadd语句：XADD mystream * name nezha age 18

2、XREAD 语法

XREAD [COUNT count] [BLOCK < milliseconds >] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]

count：每次读取消息的最大数量；
BLOCK：当没有消息时，是否阻塞，阻塞时长，如果是0，则表示一直阻塞；
STREAMS：要从哪个队列读取消息，key就是队列名；
ID：起始id，只返回大于该id的消息（0表示从第一个消息开始，$代表从最新的消息开始）；

最简单的xadd语句（阻塞读取）：XREAD COUNT 1 BLOCK 0 STREAMS mystream $

3、STREAM类型消息队列的XREAD命令特点：

消息可回溯；
一个消息可以被多个消费者读取；
可以阻塞读取；
有消息漏读的风险

五、基于Stream的消息队列-消费者组

消费者组（Consumer Group）：将多个消费者划分到一个组中，监听同一个队列。具备下列特点：

1、消息分流

队列中的消息会分流给组内的不同消费者，而不是重复消费，从而加快消息处理的速度。

2、消息标示

消费者组会维护一个标示，记录最后一个被处理的消息，哪怕消费者宕机重启，还会从标示之后读取消息。确保每一个消息都会被消费。

3、消息确认

费者获取消息后，消息处于pending状态，并存入一个pending-list。当处理完成后需要通过XACK来确认消息，标记消息为已处理，才会从pending-list移除。

六、消费者组常见命令

1、创建消费者组

XGROUP CRATE key groupName ID [MKSTREAM]

key：队列名称；
groupName：消费者组名称；
ID：起始id标识，$代表队列中最后一个消息，0代表队列中的第一个消息；
MKSTREAM：队列不存在时，自动创建队列；

2、删除指定的消费者组

XGROUP DESTORY key groupName

3、给指定的消费者组添加消费者

XGROUP CREATECONSUMER key groupName consumername。

4、删除消费者组中的指定消费者

XGROUP DELCONSUMER key groupName consumername。

5、从消费者组读取消息

XREADGROUP GROUP group consumer [COUNT count] [BLOCK milliseconds] [NOACK] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]。

group：消费组名称
consumer：消费者名称，如果消费者不存在，会自动创建一个消费者
count：本次查询的最大数量
BLOCK milliseconds：当没有消息时最长等待时间
NOACK：无需手动ACK，获取到消息后自动确认，自动ACK可能会出现消息丢失，所以一般需要手动ACK
STREAMS key：指定队列名称
ID：获取消息的起始ID：“>”：从下一个未消费的消息开；其它：根据指定id从pending-list中获取已消费但未确认的消息，例如0，是从pending-list中的第一个消息开始，消费完并确认后，则会从pending-list中移除，正常情况通过">"读取消息，出现异常情况后，再从pending-list中读取。

七、STREAM类型消息队列的XREADGROUP命令特点

消息可回溯
可以多消费者争抢消息，加快消费速度
可以阻塞读取
没有消息漏读的风险
有消息确认机制，保证消息至少被消费一次

八、三种方式对比

	List	PubSub	Stream
消息持久化	支持	不支持	支持
阻塞读取	支持	支持	支持
消息堆积处理	受限于内存空间，可以利用多消费者加快处理	受限于消费者缓冲区	受限于队列长度，可以利用消费者组提高消费速度，减少堆积
消息确认机制	不支持	不支持	支持
消息回溯	不支持	不支持	支持