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redis队列详解
现如今的互联网应用大都是采用分布式系统架构设计的，所以消息队列已经逐渐成为企业应用系统内部通信的核心手段，它具有低耦合、可靠投递、广播、流量控制、最终一致性 等一系列功能。当前使用较多的消息队列有 RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMQ 等，而部分数据库 如 Redis、MySQL 以及 phxsql ，如果硬搞的话，其实也可实现消息队列的功能。
可能有人觉得，各种开源的 MQ 已经足够使用了，为什么需要用 Redis 实现 MQ 呢？有些简单的业务场景，可能不需要重量级的 MQ 组件（相比 Redis 来说，Kafka 和 RabbitMQ 都算是重量级的消息队列）。
一、List 实现消息队列：
定义原理：Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。所以常用来做异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进 Redis 的列表，另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。
1）、LIST列表的基础命令：
set_time_limit(0);
$this->queue="queue"; //消息队里非key
$this->group='pin-group' //消费者组
$consumer='consumerA'; //消费者
if(!$this->redis->exists($this->queue)){ /*队列不存在需要初始化*/
$this->redis->xadd($this->queue,'*',['type'=>0,'dat'=>'']);
}
$res=$this->redis->xinfo('groups',$this->queue); /*获取strarm消费组信息*/
if(!$res){
$res=$this->redis->xgroup('create',$this->queue,$this->group,'0'); /*创建消费组*/
var_dump($res);
}
while (1) {
echo 'start============'.microtime(true)." \n";
//从最后读取一条，阻塞5秒
$read = $this->redis->rawCommand('xreadgroup','group',$this->group,$consumer,'block','5000', 'count', '1' ,'streams',$this->queue,'>');
//$res = $this->redis->rawCommand('xpending',$this->queue,$this->group,'-','+','10',$consumer); //消费者的待处理消息
$info = $read[0][1] ?? [];
if (empty($info)) {
continue;
}
$msgCount = count($info);
for ($a = 0; $a < $msgCount; $a ++) {
$msgId = $info[$a][0] ?? 0; //每条消息的id
$msg=$info[$a][1];
$type=$msg[1];
$dat=json_decode($msg[3],true);
print_r([$type,$dat]);
$xack = $this->redis->rawCommand('xack',$this->queue,$this->group,$msgId); //确认消息已经处理
echo $msgId.':'.$xack.PHP_EOL;
}
//sleep(1);
echo "end============".microtime(true)." \n";
}
2）、即时消费问题：
通过 LPUSH，RPOP 这样的方式，会存在一个性能风险点，就是消费者如果想要及时的处理数据，就要在程序中写个类似 while(true) 这样的逻辑，不停的去调用 RPOP 或 LPOP 命令，这就会给消费者程序带来些不必要的性能损失。
所以，Redis 还提供了 BLPOP、BRPOP 这种阻塞式读取的命令（带 B-Bloking的都是阻塞式），客户端在没有读到队列数据时，自动阻塞，直到有新的数据写入队列，再开始读取新数据。这种方式就节省了不必要的 CPU 开销。
while true:
// msg = redis.rpop("queue")
// 没消息阻塞等待，0表示不设置超时时间
msg = redis.brpop("queue", 0)
// 没有消息，继续循环
if msg == null:
continue
// 处理消息
handle(msg)
LPUSH、BRPOP 左进右阻塞出RPUSH、BLPOP 右进左阻塞出
127.0.0.1:6379> lpush yourlist c d
(integer) 4
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
1) "yourlist"
2) "d"
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
1) "yourlist"
2) "c"
如果将超时时间设置为 0 时，即可无限等待，直到弹出消息，因为 Redis 单线程的特点，所以在消费数据时，同一个消息会不会同时被多个 consumer 消费掉，但是需要我们考虑消费不成功的情况。
3）、可靠队列模式 | ack 机制
以上方式中， List 队列中的消息一经发送出去，便从队列里删除。如果由于网络原因消费者没有收到消息，或者消费者在处理这条消息的过程中崩溃了，就再也无法还原出这条消息。究其原因，就是缺少消息确认机制。
为了保证消息的可靠性，消息队列都会有完善的消息确认机制（Acknowledge），即消费者向队列报告消息已收到或已处理的机制。
再看上边的表格中，有两个命令， RPOPLPUSH、BRPOPLPUSH （阻塞）从一个 list 中获取消息的同时把这条消息复制到另一个 list 里（可以当做备份），而且这个过程是原子的。这样我们就可以在业务流程安全结束后，再删除队列元素，实现消息确认机制。
127.0.0.1:6379> rpush myqueue one
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush myqueue two
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush myqueue three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> rpoplpush myqueue queuebak
"three"
127.0.0.1:6379> lrange myqueue 0 -11) "one"
2) "two"
127.0.0.1:6379> lrange queuebak 0 -1
1) "three"
二、订阅与发布实现消息队列
发布/订阅模式包含两种角色，分别是发布者和订阅者。订阅者可以订阅一个或者多个频道(channel)，而发布者可以向指定的频道(channel)发送消息，所有订阅此频道的订阅者都会收到此消息。
Redis 通过 PUBLISH 、 SUBSCRIBE 等命令实现了订阅与发布模式， 这个功能提供两种信息机制， 分别是订阅/发布到频道和订阅/发布到模式。
这个 频道 和 模式 有什么区别呢？
频道我们可以先理解为是个 Redis 的 key 值，而模式，可以理解为是一个类似正则匹配的 Key，只是个可以匹配给定模式的频道。这样就不需要显式的去订阅多个名称了，可以通过模式订阅这种方式，一次性关注多个频道。
参考：https://www.copylian.com/technology/513.html
三、Streams 实现消息队列
1）、定义：
Redis 5.0 版本新增了一个更强大的数据结构——Stream。它提供了消息的持久化和主备复制功能，可以让任何客户端访问任何时刻的数据，并且能记住每一个客户端的访问位置，还能保证消息不丢失。它就像是个仅追加内容的消息链表，把所有加入的消息都串起来，每个消息都有一个唯一的 ID 和对应的内容。而且消息是持久化的。每个 Stream 都有唯一的名称，它就是 Redis 的 key，在我们首次使用 xadd 指令追加消息时自动创建。Streams 是 Redis 专门为消息队列设计的数据类型，所以提供了丰富的消息队列操作命令。
2）、基础命令：
3）、基础操作：
# * 号表示服务器自动生成 ID，后面顺序跟着一堆 key/value
127.0.0.1:6379> xadd mystream * f1 v1 f2 v2 f3 v3
"1609404470049-0" ## 生成的消息 ID，有两部分组成，毫秒时间戳-该毫秒内产生的第1条消息
# 消息ID 必须要比上个 ID 大
127.0.0.1:6379> xadd mystream 123 f4 v4
(error) ERR The ID specified in XADD is equal or smaller than the target stream top item
# 自定义ID
127.0.0.1:6379> xadd mystream 1609404470049-1 f4 v4
"1609404470049-1"
# -表示最小值 , + 表示最大值，也可以指定最大消息ID，或最小消息ID，配合 -、+ 使用
127.0.0.1:6379> xrange mystream - +
1) 1) "1609404470049-0"
2) 1) "f1"
2) "v1"
3) "f2"
4) "v2"
5) "f3"
6) "v3"
2) 1) "1609404470049-1"
2) 1) "f4"
2) "v4"
127.0.0.1:6379> xdel mystream 1609404470049-1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> xlen mystream
(integer) 1
# 删除整个 stream
127.0.0.1:6379> del mystream
(integer) 1
4）、独立消费：xread 以阻塞或非阻塞方式获取消息列表，指定 BLOCK 选项即表示阻塞，超时时间 0 毫秒（意味着永不超时）
# 从ID是0-0的开始读前2条
127.0.0.1:6379> xread count 2 streams mystream 0
1) 1) "mystream"
2) 1) 1) "1609405178536-0"
2) 1) "f5"
2) "v5"
2) 1) "1609405198676-0"
2) 1) "f1"
2) "v1"
3) "f2"
4) "v2"
# 阻塞的从尾部读取流，开启新的客户端xadd后发现这里就读到了，block 0 表示永久阻塞
127.0.0.1:6379> xread block 0 streams mystream $
1) 1) "mystream"
2) 1) 1) "1609408791503-0"
2) 1) "f6"
2) "v6"
(42.37s)
可以看到，我并没有给流 mystream 传入一个常规的 ID，而是传入了一个特殊的 ID $这个特殊的 ID 意思是 XREAD 应该使用流 mystream 已经存储的最大 ID 作为最后一个 ID。以便我们仅接收从我们开始监听时间以后的新消息。这在某种程度上相似于 Unix 命令tail -f。当然，也可以指定任意有效的 ID。而且， XREAD 的阻塞形式还可以同时监听多个 Strema，只需要指定多个键名即可。
127.0.0.1:6379> xread block 0 streams mystream yourstream $ $
5）、消费组
xread 虽然可以扇形分发到 N 个客户端，然而，在某些问题中，我们想要做的不是向许多客户端提供相同的消息流，而是从同一流向许多客户端提供不同的消息子集。比如下图这样，三个消费者按轮训的方式去消费一个 Stream。
Redis Stream 借鉴了很多 Kafka 的设计。
Consumer Group：有了消费组的概念，每个消费组状态独立，互不影响，一个消费组可以有多个消费者
last_delivered_id ：每个消费组会有个游标 last_delivered_id 在数组之上往前移动，表示当前消费组已经消费到哪条消息了
pending_ids ：消费者的状态变量，作用是维护消费者的未确认的 id。pending_ids 记录了当前已经被客户端读取的消息，但是还没有 ack。如果客户端没有 ack，这个变量里面的消息 ID 会越来越多，一旦某个消息被 ack，它就开始减少。这个 pending_ids 变量在 Redis 官方被称之为 PEL，也就是 Pending Entries List，这是一个很核心的数据结构，它用来确保客户端至少消费了消息一次，而不会在网络传输的中途丢失了没处理。
Stream 不像 Kafak 那样有分区的概念，如果想实现类似分区的功能，就要在客户端使用一定的策略将消息写到不同的 Stream。
xgroup create：创建消费者组
xgreadgroup：读取消费组中的消息
xack：ack 掉指定消息
# 创建消费者组的时候必须指定 ID, ID 为 0 表示从头开始消费，为 $ 表示只消费新的消息，也可以自己指定
127.0.0.1:6379> xgroup create mystream mygroup $
OK
# 查看流和消费者组的相关信息，可以查看流、也可以单独查看流下的某个组的信息
127.0.0.1:6379> xinfo stream mystream
1) "length"
2) (integer) 4 # 共 4 个消息
3) "radix-tree-keys"
4) (integer) 1
5) "radix-tree-nodes"
6) (integer) 2
7) "last-generated-id"
8) "1609408943089-0"
9) "groups"
10) (integer) 1 # 一个消费组
11) "first-entry" # 第一个消息
12) 1) "1609405178536-0"
2) 1) "f5"
2) "v5"
13) "last-entry" # 最后一个消息
14) 1) "1609408943089-0"
2) 1) "f6"
2) "v6"
127.0.0.1:6379>
按消费组消费
Stream 提供了 xreadgroup 指令可以进行消费组的组内消费，需要提供消费组名称、消费者名称和起始消息 ID。它同 xread 一样，也可以阻塞等待新消息。读到新消息后，对应的消息 ID 就会进入消费者的 PEL(正在处理的消息) 结构里，客户端处理完毕后使用 xack 指令通知服务器，本条消息已经处理完毕，该消息 ID 就会从 PEL 中移除。
# 消费组 mygroup1 中的 消费者 c1 从 mystream 中 消费组数据
# > 号表示从当前消费组的 last_delivered_id 后面开始读
# 每当消费者读取一条消息，last_delivered_id 变量就会前进
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c1 count 1 streams mystream >
1) 1) "mystream"
2) 1) 1) "1609727806627-0"
2) 1) "f1"
2) "v1"
3) "f2"
4) "v2"
5) "f3"
6) "v3"
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c1 count 1 streams mystream >
1) 1) "mystream"
2) 1) 1) "1609727818650-0"
2) 1) "f4"
2) "v4"
# 已经没有消息可读了
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c1 count 2 streams mystream >
(nil)
# 还可以阻塞式的消费
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c2 block 0 streams mystream >
µ1) 1) "mystream"
2) 1) 1) "1609728270632-0"
2) 1) "f5"
2) "v5"
(89.36s)
# 观察消费组信息
127.0.0.1:6379> xinfo groups mystream
1) 1) "name"
2) "mygroup1"
3) "consumers"
4) (integer) 2 # 2个消费者
5) "pending"
6) (integer) 3 # 共 3 条正在处理的信息还没有 ack
7) "last-delivered-id"
8) "1609728270632-0"
127.0.0.1:6379> xack mystream mygroup1 1609727806627-0 # ack掉指定消息
(integer) 1
就目前来说，Stream 还是不能当做主流的 MQ 来使用的，而且使用案例也比较少，慎用。
redis stream php案例代码：https://blog.csdn.net/qq_18743819/article/details/107276380
set_time_limit(0);
$this->queue="queue"; //消息队里非key
$this->group='pin-group' //消费者组
$consumer='consumerA'; //消费者
if(!$this->redis->exists($this->queue)){ /*队列不存在需要初始化*/
$this->redis->xadd($this->queue,'*',['type'=>0,'dat'=>'']);
}
$res=$this->redis->xinfo('groups',$this->queue); /*获取strarm消费组信息*/
if(!$res){
$res=$this->redis->xgroup('create',$this->queue,$this->group,'0'); /*创建消费组*/
var_dump($res);
}
while (1) {
echo 'start============'.microtime(true)." \n";
//从最后读取一条，阻塞5秒
$read = $this->redis->rawCommand('xreadgroup','group',$this->group,$consumer,'block','5000', 'count', '1' ,'streams',$this->queue,'>');
//$res = $this->redis->rawCommand('xpending',$this->queue,$this->group,'-','+','10',$consumer); //消费者的待处理消息
$info = $read[0][1] ?? [];
if (empty($info)) {
continue;
}
$msgCount = count($info);
for ($a = 0; $a < $msgCount; $a ++) {
$msgId = $info[$a][0] ?? 0; //每条消息的id
$msg=$info[$a][1];
$type=$msg[1];
$dat=json_decode($msg[3],true);
print_r([$type,$dat]);
$xack = $this->redis->rawCommand('xack',$this->queue,$this->group,$msgId); //确认消息已经处理
echo $msgId.':'.$xack.PHP_EOL;
}
//sleep(1);
echo "end============".microtime(true)." \n";
}
参考：
Redis 消息队列的三种方案（List、Streams、Pub/Sub）：https://zhuanlan.zhihu.com/p/343632121、https://mp.weixin.qq.com/s/_q0bI62iFrG8h-gZ-bCvNQ
Redis队列：https://blog.csdn.net/xiaodong_526/article/details/12042232
Redis实现消息队列的几种方式及其优劣：https://blog.csdn.net/le_17_4_6/article/details/124457648
Redis实现简单消息队列：https://www.jianshu.com/p/9c04890615b
redis的详解和项目应用之PHP操作总结：https://blog.csdn.net/m0_68949064/article/details/126541922
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