如何使用Redis Streams

Roshan Kumar是Redis Labs的高级产品经理。

内存多模型数据库Redis在许多用例中都很流行。其中包括内容缓存，会话存储，实时分析，消息代理和数据流。去年，我写了关于如何使用Redis发布/订阅，列表和排序集进行实时流处理的文章。现在，随着Redis 5.0的到来，Redis具有全新的数据结构，旨在管理流。

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使用Redis Streams数据结构，您可以做的事情比发布/订阅，列表和排序集要多得多。在众多好处中，Redis Streams使您可以执行以下操作：

收集大量高速到达的数据（唯一的瓶颈是网络I / O）；
在许多生产者和许多消费者之间建立数据通道；
即使生产者和消费者的运作速度不同，也可以有效地管理您的数据消耗；
当您的使用者脱机或断开连接时保留数据；
生产者和消费者之间异步通信；
扩大您的消费者数量；
当使用者在使用数据时失败时，实现类似于事务的数据安全；和
有效地使用您的主内存。

Redis Streams最好的部分是它内置在Redis中，因此不需要额外的步骤来部署或管理Redis Streams。在本文中，我将向您介绍使用Redis Streams的基础知识。我们将研究如何向流中添加数据，以及如何读取数据（一次，异步，到达等）来满足不同的消费者用例。

在此后的两篇文章中，我将讨论Redis Streams的消费者组的工作方式，并展示一个使用Redis Streams的有效应用程序。

了解Redis流中的数据流

Redis Streams提供了一种“仅追加”数据结构，该结构看起来类似于日志。它提供了一些命令，使您可以将源添加到流，使用流以及监视和管理如何使用数据。 Streams数据结构是灵活的，允许您以多种方式连接生产者和消费者。

图1.一个具有一个生产者和一个消费者的Redis Streams的简单应用程序。

图1展示了Redis Streams的基本用法。单个生产者充当数据源，其生产者是将数据发送到相关接收者的消息传递应用程序。

在图2中，一个以上的使用者使用了一个公共数据流。借助Redis Streams，消费者可以按照自己的节奏读取和分析数据。

在下一个应用程序中，如图3所示，事情变得更加复杂。该服务从多个生产者接收数据，并将所有数据存储在Redis Streams数据结构中。该应用程序有多个使用者从Redis Streams中读取数据，以及一个使用者组，该使用者组支持无法以与生产者相同的速率进行操作的使用者。

使用Redis Streams将数据添加到流中

图3中的图仅显示了将数据添加到Redis流的一种方法。尽管一个或多个生产者可以将数据添加到数据结构中，但是任何新数据始终会附加到流的末尾。

添加数据的默认方法

这是将数据添加到Redis流中的最简单方法：

XADD mystream * name AnnaXADD mystream * name BertXADD mystream * name Cathy

在此命令中，XADD是Redis命令，mystream是流的名称，Anna，Bert和Cathy是在每行中添加的名称，并且*运算符告诉Redis自动生成每行的标识符。此命令产生三个mystream条目：

1518951481323-0 name Cathy1518951480723-0 name Bert1518951480106-0 name Anna

为每个条目添加具有用户管理的ID的数据

Redis为您提供了一个为每个条目维护自己的标识符的选项（请参见下文）。尽管在某些情况下这可能很有用，但通常依靠自动生成的ID更为简单。

XADD mystream 10000000 name AnnaXADD mystream 10000001 name BertXADD mystream 10000002 name Cathy

这将导致以下mystream条目：

10000002-0 name Cathy10000001-0 name Bert10000000-0 name Anna

以最大限制添加数据

您可以为流添加最多条目数：

XADD mystream MAXLEN 1000000 * name AnnaXADD mystream MAXLEN 1000000 * name BertXADD mystream MAXLEN 1000000 * name Cathy

当流的长度达到1,000,000左右时，此命令将逐出较旧的条目。

提示：Redis Streams将数据存储在基数树的宏节点中。每个宏节点都有一些数据项（通常在几十个范围内）。如下所示，添加一个近似的MAXLEN值可以避免每次插入都需要操纵宏节点。如果几十个数字（例如1000000或1000050）对您影响不大，则可以通过使用近似字符（〜）调用命令来优化性能。

XADD mystream MAXLEN ~ 1000000 * name AnnaXADD mystream MAXLEN ~ 1000000 * name BertXADD mystream MAXLEN ~ 1000000 * name Cathy

使用Redis Streams从流中消费数据

Redis Streams结构提供了丰富的命令和功能集，可通过多种方式使用您的数据。

从流的开头阅读所有内容

情况：流已经具有您需要处理的数据，并且您希望从头开始处理所有数据。

用于此目的的命令是XREAD，它允许您从流的开头读取所有或前N个条目。作为最佳实践，逐页读取数据始终是一个好主意。要从流的开头读取多达100个条目，命令为：

XREAD COUNT 100 STREAMS mystream 0

假设1518951481323-0是您在上一条命令中收到的项目的最后一个ID，则可以通过运行以下命令来检索下100个条目：

XREAD COUNT 100 STREAMS mystream 1518951481323-1

异步使用数据（通过阻塞调用）

情况：消费者使用和处理数据的速度快于向流中添加数据的速度。

在许多用例中，消费者读取的速度比生产者向流中添加数据的速度快。在这些情况下，您希望使用者等待并在收到新数据时收到通知。 BLOCK选项允许您指定等待新数据的时间长度：

XREAD BLOCK 60000 STREAMS mystream 1518951123456-1

在这里，XREAD返回1518951123456-1之后的所有数据。如果之后没有数据，查询将等待N = 60秒，直到新数据到达，然后超时。如果要无限阻塞此命令，请按以下方式调用XREAD：

XREAD BLOCK 0 STREAMS mystream 1518951123456-1

注意：在此示例中，您还可以使用XRANGE命令逐页检索数据。

在到达时仅读取新数据

情况：您仅对从当前时间点开始的新数据集感兴趣。

当您反复读取数据时，从上次中断的地方重新开始总是一个好主意。例如，在前面的示例中，您进行了阻止调用以读取大于1518951123456-1的数据。但是，首先，您可能不知道最新的ID。在这种情况下，您可以使用$符号开始读取流，该符号告诉XREAD命令仅检索新数据。由于此调用在60秒钟内使用了BLOCK选项，因此它将等待，直到流中有一些数据为止。

XREAD BLOCK 60000 STREAMS mystream $

在这种情况下，您将使用$选项开始读取新数据。但是，不应使用$选项进行后续调用。例如，如果1518951123456-0是在先前调用中检索到的数据的ID，则您的下一个调用应为：

XREAD BLOCK 60000 STREAMS mystream 1518951123456-1

迭代流以读取过去的数据

情况：您的数据流已经有足够的数据，并且您想查询它以分析到目前为止收集的数据。

您可以分别使用XRANGE和XREVRANGE向前或向后读取两个条目之间的数据。在此示例中，该命令读取1518951123450-0和1518951123460-0之间的数据：

XRANGE mystream 1518951123450-0 1518951123460-0

XRANGE还允许您借助COUNT选项来限制返回的项目数。例如，以下查询返回两个时间间隔之间的前10个项目。使用此选项，您可以像使用SCAN命令一样遍历流：

XRANGE mystream 1518951123450-0 1518951123460-0 COUNT 10

当您不知道查询的下限或上限时，可以将下限替换为–，将上限替换为+。例如，以下查询返回流开头的前10个项目：

XRANGE mystream - + COUNT 10

XREVRANGE的语法类似于XRANGE，不同之处在于您可以颠倒上下边界的顺序。例如，以下查询以相反的顺序返回流末尾的前10个项目：

XREVRANGE mystream + - COUNT 10

在多个消费者之间分配数据

情况：消费者使用数据的速度远远低于生产者生产数据的速度。

在某些情况下，包括图像处理，深度学习和情感分析，与生产者相比，消费者可能会非常慢。在这些情况下，通过散布使用者并划分每个使用者消耗的数据，使数据到达速度与消耗的数据相匹配。

借助Redis Streams，您可以使用使用者组来完成此任务。当一个用户中有一个以上的用户时，Redis Streams将确保每个用户都收到一组专有数据。

XREADGROUP GROUP mygroup consumer1 COUNT 2 STREAMS mystream >

当然，还有很多关于消费者群体如何工作的知识。 Redis Streams消费者组旨在对数据进行分区，从灾难中恢复并提供交易数据安全性。我将在我的下一篇文章中解释所有这些。

如您所见，Redis Streams很容易上手。只需下载并安装Redis 5.0并深入研究项目网站上的Redis Streams教程。

Roshan Kumar是 Redis Labs 的高级产品经理 。 他在软件开发和技术营销方面拥有丰富的经验。 Roshan在惠普和许多成功的硅谷初创公司工作，包括ZillionTV，Salorix，Alopa和ActiveVideo。 作为一个热情的程序员，他设计并开发了mindzeal.com，这是一个为年轻学生提供计算机编程课程的在线平台。 Roshan拥有计算机科学学士学位，并拥有圣塔克拉拉大学的MBA学位。

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