golang实现本地延迟队列
背景
有个服务会大量使用延迟消息，进行事件处理。随着业务量不断上涨。在晚间、节假日等流量高峰期消息延迟消息队列限流会导致事件丢失，影响业务。与下游沟通后给上调到了最大限流值，问题依然存在，于是决定自己搞一套降级方案。
目标
下游服务触发限流时，能降级部分流量到本地延迟队列，把业务损失降到最低。
降级方案
本地延迟队列承接部分mq流量
数据流向
方案选型
方案一：使用redis 有序列表实现
流程如下：
生产流程
消费流程
实现流程：
1. 使用zset 存储延迟消息，其中：score为执行时间，value为消息体
2. 启动协程轮询zset，获取score最小的10条数据，协程执行间隔时间xs
如果最小分值小于等于当前时间戳，则发送消息
若最小分值大于当前时间戳，sleep等待执行
注意事项
需要对key进行hash，打散到多个分片中，避免大key和热key问题，官方大key定义
1. string数据结构的value大于 10kb
2. hash/set/zset/list等数据结构中元素个数大于 5000
3. hash/set/zset/list等单个key的整体value大于 10mb (Buillding 2021-02)
因此，需保证每个key中value数量n<5000，单个value大小不超过 10240/n kb
数据量预估：
假设承接10w qps，如何处理？
10w qps延迟120s时，最开始消息队列会积累100000*120=12000000条消息
假如每条消息大小500b，需占用存储6000000kb = 6000Mb = 6GB
为避免大key问题，每个zset存放4000个元素，需要哈希到3000（3000是key的数量，可配置）个zset中。
整个集群假设500台实例，每个处理qps平均在200左右。
单实例消费能力计算：
遍历每个zset，针对每个zset起goroutine处理，此示例中需要起3000个
但是每秒能处理成功的只有200个，其他都在空跑
综上：
将redis key分片数n和每次处理的消息数m进行动态配置，便于调整
当流量上涨时，调大分片数n和单实例单分片并发数m即可，假如消费间隔200ms，集群处理能力为n*m*5 qps
n = (qps * 120) / 4000
redis 读写压力预估
若qps=q，则计算公式如下
zadd = q
zRange = 500 * 5 * n / 500
zRemove = q
setNx = 500 * 5 * n
若10w qps，则
读qps = 15000 + 500*3000*5 =7515000，写 20w
pros & cons
pros
redis 读写性能好，可支持较大并发量，zrange可直接取出到达执行时间的消息
cons
redis 大key问题导致对数据量有一定的限制
分片数量扩缩容会漏消费，会导致事件丢失，业务有损
key分片数量过多时，redis读写压力较大
机器资源浪费，3000个协程，单实例同一秒只有200个针对处理，其他都在空跑
方案二：本地channel实现
流程如下：
生产
消费
实现流程：
使用带缓冲的channel来实现延迟队列，channel中存放的数据为消息体（包括执行时间），channel能保证先进先出
从channel中取出数据后，判断是否到达执行时间
到达，同步发送mq
未到达，sleep 剩余执行时间，然后再次执行
注意事项：
从channel读出的数据如果未到达执行时间，无法再次放入channel中，需要协程sleep（执行时间-当前时间）
数据量预估：
10w qps延迟120s时，最开始消息队列会积累100000*120=12000000条消息，假设每条消息大小500b，需要6G存储空间
channel 大小 = （qps*120）/ c , c=集群实例数，c=500 => channel大小为24000，占用12M内存
要处理10w qps，分摊到每个机器的处理速度为 100000/500 = 200，假设单协程处理10qps，开20个即可。
pros & cons
pros：
本地存储，相比redis，读写速度更快；协程数量少，开销低；资源利用率较方案一高
cons：
稳定性不如redis，实例故障可能导致数据丢失；worker池和channel扩缩容依赖服务重启，成本高速度慢
最终方案：
综上，我们以10w qps为例，对比两种方案在以下指标差异，选择方案二。
对比分析
附上demo
初始化
