beanstalkd消息队列在生产环境的应用

Beanstalkd 是一个高性能的消息队列中间件，本博文宅鸟将介绍一下这个东东的使用。

一、先通过概念让大家了解Beanstalkd的特性和工作场景。

        Beanstalkd 是一个轻量级消息中间件，它最大特点是将自己定位为基于管道  (tube) 和任务 (job) 的工作队列 (work-queue)：

Beanstalkd 支持任务优先级 (priority), 延时 (delay), 超时重发 (time-to-run) 和预留 (buried), 能够很好的支持分布式的后台任务和定时任务处理。

它的内部实现采用 libevent, 服务器-客户端之间用类似 memcached 的轻量级通讯协议，具有有很高的性能。

尽管是内存队列, beanstalkd 提供了 binlog 机制, 当重启 beanstalkd 时，当前任务状态能够从纪录的本地 binlog 中恢复。

管道 (tube):

       管道类似于消息主题 (topic), 在一个 Beanstalkd 中可以支持多个管道, 每个管道都有自己的发布者 (producer) 和消费者 (consumer). 管道之间互相不影响。

任务 (job):

       Beanstalkd 用任务 (job) 代替消息 (message) 的概念。与消息不同，任务有一系列状态：

Beanstalkd


READY- 需要立即处理的任务，当延时 (DELAYED) 任务到期后会自动成为当前任务；

DELAYED- 延迟执行的任务, 当消费者处理任务后, 可以用将消息再次放回 DELAYED 队列延迟执行；

RESERVED- 已经被消费者获取, 正在执行的任务。Beanstalkd 负责检查任务是否在 TTR(time-to-run) 内完成；

BURIED- 保留的任务: 任务不会被执行，也不会消失，除非有人把它 "踢" 回队列；

DELETED- 消息被彻底删除。Beanstalkd 不再维持这些消息。

任务优先级 (priority):

       任务 (job) 可以有 0~2^32 个优先级, 0 代表最高优先级。 beanstalkd 采用最大最小堆 (Min-max heap) 处理任务优先级排序, 任何时刻调用 reserve 命令的消费者总是能拿到当前优先级最高的任务, 时间复杂度为 O(logn).

延时任务 (delay):

       有两种方式可以延时执行任务 (job): 生产者发布任务时指定延时；或者当任务处理完毕后, 消费者再次将任务放入队列延时执行 (RELEASE with <delay>)。这种机制可以实现分布式的 Java.util.Timer，这种分布式定时任务的优势是：如果某个消费者节点故障，任务超时重发 (time-to-run) 能够保证任务转移到另外的节点执行。

任务超时重发 (time-to-run):

       Beanstalkd 把任务返回给消费者以后：消费者必须在预设的 TTR (time-to-run) 时间内发送 delete / release/ bury 改变任务状态；否则 Beanstalkd 会认为消息处理失败，然后把任务交给另外的消费者节点执行。如果消费者预计在 TTR (time-to-run) 时间内无法完成任务, 也可以发送 touch 命令, 它的作用是让 Beanstalkd 从系统时间重新计算 TTR (time-to-run).

任务预留 (buried):

       如果任务因为某些原因无法执行, 消费者可以把任务置为 buried 状态让 Beanstalkd 保留这些任务。管理员可以通过 peek buried 命令查询被保留的任务，并且进行人工干预。简单的, kick <n> 能够一次性把 n 条被保留的任务踢回队列。

Beanstalkd 协议:

       Beanstalkd 采用类 memcached 协议, 客户端通过文本命令与服务器交互。这些命令可以简单的分成三组:   

       生产类 - use <tube> / put <priority> <delay> <ttr> [bytes]: 

       生产者用 use 选择一个管道 (tube), 然后用 put 命令向管道发布任务 (job).   

       消费类 - watch <tubes> / reserve / delete <id> / release <id> <priority> <delay> / bury <id> / touch <id>

       消费者用 watch 选择多个管道 (tube), 然后用 reserve 命令获取待执行的任务，这个命令是阻塞的。客户端直到有任务可执行才返回。当任务处理完毕后, 消费者可以彻底删除任务 (DELETE), 释放任务让别人处理 (RELEASE), 或者保留 (BURY) 任务。

       维护类 - peek job / peek delayed / peek ready / peek buried / kick <n>

用于维护管道内的任务状态, 在不改变任务状态的条件下获取任务。可以用消费类命令改变这些任务的状态。

被保留 (buried) 的任务可以用 kick 命令 "踢" 回队列。

          协议文档: https://raw.github.com/kr/beanstalkd/master/doc/protocol.txt


Beanstalkd 不足:

Beanstalkd 没有提供主备同步 + 故障切换机制, 在应用中有成为单点的风险。实际应用中，可以用数据库为任务 (job) 提供持久化存储。