面试题：Redis高并发场景下消息发送流量控制策略优化

Question

在高并发的Redis消息发送环境中，现有的固定速率流量控制策略导致部分重要消息延迟较高。请分析可能的原因，并提出至少两种优化策略，详细说明每种策略在Redis中的实现思路，包括涉及到的数据结构、命令以及如何调整以适应不同的业务场景。

Answer 1

可能原因分析

1. 固定速率限制过严：固定速率策略未考虑消息的重要性差异，对所有消息一视同仁，导致重要消息也受限于固定速率，无法及时发送。
2. 缺乏优先级区分：没有区分重要消息和普通消息的优先级，在流量控制时，重要消息没有得到优先处理。
3. 突发流量冲击：高并发场景下，突发的大量消息可能瞬间耗尽固定速率允许的流量，使得后续重要消息等待时间过长。

优化策略及Redis实现思路

1. 基于优先级的流量控制策略
   • 数据结构：使用Redis的Sorted Set（有序集合）来存储消息。可以以消息的优先级作为score，消息ID作为member。例如，重要消息设置较高的优先级分数（如100），普通消息设置较低分数（如10）。
   • 命令：
     • ZADD命令用于添加消息到有序集合，例如ZADD message_queue 100 important_message_id。
     • ZRANGEBYSCORE命令用于按照优先级分数范围获取消息，如ZRANGEBYSCORE message_queue 100 100获取最高优先级的重要消息。
   • 业务场景调整：对于不同业务场景，可以根据重要性动态调整优先级分数。如金融交易类重要消息设置更高优先级分数，通知类普通消息设置较低分数。在发送消息时，先从高优先级的消息开始发送，当高优先级消息处理完后，再处理低优先级消息。
2. 动态速率调整策略
   • 数据结构：使用Redis的Hash结构来存储不同类型消息的速率信息。例如，{ "important": {"rate": 100, "last_update": 1600000000}, "normal": {"rate": 50, "last_update": 1600000000} }，其中rate表示当前速率，last_update表示上次速率更新时间。
   • 命令：
     • HSET命令用于设置或更新速率信息，如HSET rate_config important rate 150将重要消息速率调整为150。
     • HGET命令用于获取速率信息，如HGET rate_config important rate获取重要消息当前速率。
   • 业务场景调整：根据业务负载、重要消息堆积情况等动态调整速率。例如，当重要消息堆积量超过一定阈值时，通过HSET命令提高重要消息的发送速率。同时，可以结合时间窗口来动态调整，如在业务高峰时段，适当提高所有消息的发送速率，通过更新Hash结构中的rate值实现。