使用Redis實現延遲隊列

一、Redis隊列實現高並發

Redis是一個高性能的鍵值存儲系統，特別適用於處理數據量大、並發度高的場景。由於Redis內部採用基於內存的數據結構，具有很高的讀寫能力和低延遲，因此非常適合實現高並發的消息隊列。在以Redis為基礎實現高並發隊列的過程中，只需要將寫操作添加到另外一個列表中，然後啟動一個後台進程進行消費即可。

connect('127.0.0.1', 6379);

// 添加任務到隊列中
$redis->lpush('task_queue', json_encode(['task_id' => 1, 'payload' => [...] ]));

// 啟動後台進程進行消費
while (true) {
    $task = $redis->rpop('task_queue');
    if ($task) {
        // 處理消息
        $data = json_decode($task, true);
        $payload = $data['payload'];
        ...
    }
}
?>

二、Redis延遲隊列

Redis通過Zset(有序集合)數據結構可以非常方便地實現延遲隊列，即在一定時間內暫存一個任務，等到執行時間到了再執行。需要將任務的執行時間戳作為Zset的score，任務數據作為Zset的value並添加到Redis中。在後台進程中不斷檢查Zset是否有到期的任務，將執行時間戳小於當前時間的任務取出來執行，然後從Zset中刪除即可。

connect('127.0.0.1', 6379);

// 添加延遲任務到隊列中
$task_data = ['task_id' => 1, 'payload' => [...] ];
$delay_time = 60; // 延遲1分鐘執行
$redis->zadd('delay_task_queue', time() + $delay_time, json_encode($task_data));

// 啟動後台進程進行消費
while (true) {
    $tasks = $redis->zrangebyscore('delay_task_queue', '-inf', time(), ['limit' => [0, 100]]);
    foreach ($tasks as $task) {
        $redis->zrem('delay_task_queue', $task);
        // 處理任務
        $data = json_decode($task, true);
        $payload = $data['payload'];
        ...
    }
    sleep(1);
}
?>

三、Redis實現延時消息隊列

在消息系統中，有一種常見的場景是需要延時發送消息，即將消息發送到隊列中，但不立刻進行消費，而是等待一定的時間後再進行消費。Redis可以很方便地實現延時消息隊列，只需要使用sorted set結構來實現即可。把消息作為value，消息的過期時間作為score，添加到sorted set中。後台進程通過輪詢sorted set獲取到已經過期的消息進行消費。

connect('127.0.0.1', 6379);

// 添加延時消息到隊列中
$message = 'Hello world!';
$delay_time = 60; // 延遲1分鐘發送
$redis->zadd('delay_message_queue', time() + $delay_time, $message);

// 啟動後台進程進行消費
while (true) {
    $messages = $redis->zrangebyscore('delay_message_queue', '-inf', time(), ['limit' => [0, 100]]);
    foreach ($messages as $message) {
        $redis->zrem('delay_message_queue', $message);
        // 處理消息
        echo $message . "\n";
    }
    sleep(1);
}
?>

四、Redis消息隊列實現高並發

在高並發場景下，往往需要實現消息隊列來進行消息的非同步處理，以減少主系統的開銷。通過將消息發送到redis隊列中，可以方便地實現非同步處理。同時，在高並發場景下，需要使用多線程或多進程來進行消息的並發處理，以提高消息的吞吐量。

connect('127.0.0.1', 6379);

// 添加消息到隊列中
$message = 'Hello world!';
$redis->lpush('message_queue', $message);

// 啟動多個進程進行消費
for ($i = 0; $i rpop('message_queue');
            if ($message) {
                // 處理消息
                echo $message . "\n";
            }
            usleep(1000);
        }
        exit;
    }
}

// 父進程等待子進程結束
while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {
    $status = pcntl_wexitstatus($status);
}
?>

五、Redis延遲隊列的實現方式

Redis實現延遲隊列有多種方式，我們可以通過sorted set或者list來實現。使用sorted set可以方便地添加任務和查詢到期任務，但是需要定時掃描過期任務，可能會降低吞吐量。而使用list雖然沒有sorted set那麼方便，但是不需要掃描過期任務，可以提供更高的吞吐量。

connect('127.0.0.1', 6379);

// 添加延遲任務到隊列中
$task_data = ['task_id' => 1, 'payload' => [...] ];
$delay_time = 60; // 延遲1分鐘執行
$redis->rpush('delay_task_queue', json_encode(['execute_at' => time() + $delay_time, 'data' => $task_data]));

// 啟動後台進程進行消費
while (true) {
    $task = $redis->lindex('delay_task_queue', 0);
    if ($task) {
        $task = json_decode($task, true);
        if ($task['execute_at'] lpop('delay_task_queue');
            // 處理任務
            $payload = $task['data']['payload'];
            ...
        }
    }
    usleep(1000);
}
?>