REDIS延迟任务队列应用

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一、背景

先看看一下业务场景：

  • 1.会员过期前3天发送召回通知
  • 2.订单支付成功后，5分钟后检测下游环节是否都正常，比如用户购买会员后，各种会员状态是否都设置成功
  • 3.如何定期检查处于退款状态的订单是否已经退款成功？
  • 4.实现通知失败，1，3，5，7分钟重复通知，直到对方回复？
  • 5.抽奖活动定时发送通知？

通常解决以上问题，最简单直接的办法就是定时去扫表。

扫表存在的问题是：

  • 1.扫表与数据库长时间连接，在数量量大的情况容易出现连接异常中断，需要更多的异常处理，对程序健壮性要求高
  • 2.在数据量大的情况下延时较高，规定内处理不完，影响业务，虽然可以启动多个进程来处理，这样会带来额外的维护成本，不能从根本上解决。
  • 3.每个业务都要维护一个自己的扫表逻辑。 当业务越来越多时，发现扫表部分的逻辑会重复开发，但是非常类似

延时队列能对于上述需求能很好的解决

二、调研

调研了市场上一些开源的方案，以下：

  • 1.有赞科技：只有原理，没有开源代码

  • 2.github个人的：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
4.有空之后可以研究下

最后采用
https://github.com/chenlinzhong/php-delayqueue
大佬的，简直顶礼膜拜，现在还没研究源码，只是在应用层次，之后和go版本一起看，应该是类似go的协程池处理

整个延迟队列主要由4个部分

  • JobPool用来存放所有Job的元信息。
  • DelayBucket是一组以时间为维度的有序队列，用来存放所有需要延迟的Job（这里只存放Job Id）。
  • Timer负责实时扫描各个Bucket，并将delay时间大于等于当前时间的Job放入到对应的Ready Queue。
  • ReadyQueue存放处于Ready状态的Job（这里只存放JobId），以供消费程序消费。

消息结构
每个Job必须包含一下几个属性：

  1. topic：Job类型。可以理解成具体的业务名称。
  2. id：Job的唯一标识。用来检索和删除指定的Job信息。
  3. delayTime：jod延迟执行的时间，13位时间戳
  4. ttr（time-to-run)：Job执行超时时间。
  5. body：Job的内容，供消费者做具体的业务处理，以json格式存储。

对于同一类的topic delaytime,ttr一般是固定，job可以在精简一下属性

1.topic：Job类型。可以理解成具体的业务名称

2.id：Job的唯一标识。用来检索和删除指定的Job信息。

3.body：Job的内容，供消费者做具体的业务处理，以json格式存储。

delaytime,ttr在topicadmin后台配置

三、目标

  • 轻量级：有较少的php的拓展就能直接运行，不需要引入网络框架，比如swoole，workman之类的
  • 稳定性：采用master-work架构，master不做业务处理，只负责管理子进程，子进程异常退出时自动拉起
  • 可用性：
    • 1.支持多实例部署，每个实例无状态，一个实例挂掉不影响服务
    • 2.支持配置多个redis，一个redis挂了只影响部分消息
    • 3.业务方接入方便，在后台只需填写相关消息类型和回调接口
  • 拓展性: 当消费进程存在瓶颈时，可以配置加大消费进程数，当写入存在瓶颈时，可增加实例数写入性能可线性提高
  • 实时性：允许存在一定的时间误差。
  • 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
image
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、安装扩展

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

一、docker容器安装扩展

1.docker exec -it myFpm bash

2.curl -L -o /tmp/redis.tar.gz
https://github.com/phpredis/phpredis/archive/3.1.3.tar.gz

3.tar xfz /tmp/redis.tar.gz

4.rm -r /tmp/redis.tar.gz

5.mkdir -p /usr/src/php/ext

6.mv phpredis-3.1.3 /usr/src/php/ext/redis

7.docker-php-ext-install redis

二、ubutu16.04 php7安装扩展

1.参考： https://blog.csdn.net/woqianduo/article/details/89405240

2.按照上述不知道为什么一致不可以，只能直接使用apt-get install php7.0-redis一次性成功

六、部署

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

stop4:配置告信息(比如redis宕机)
stop5: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

1
2
3
4
5
6
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
  • 消息返回的是true，我改成返回success，同时我使用的是phalapi框架，改成回调通知了，具体参考：http://docs.phalapi.net/#/v2.0/api?id=%e5%a6%82%e4%bd%95%e7%bc%96%e5%86%99%e6%94%af%e4%bb%98%e7%ad%89%e5%9b%9e%e8%b0%83%e6%8e%a5%e5%8f%a3%ef%bc%9f

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、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
  • 抽奖定时推送生成抽奖记录。

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

4.邮件配置未使用，计划改成server酱或者钉钉推送通知

5.消息删除这里还未很明确，并且在回调通知里修改能再处理比如删除不用的消息

6.热更新不了，只能手动关掉再开启

7.增加如果根据按人头抽奖自动发送通知