GaussDB（for Redis）游戏实践：玩家下线行为上报
本文分享自华为云社区《GaussDB(for Redis) 游戏实践：玩家下线行为上报》，作者：GaussDB 数据库
为保护未成年人的身心健康，2007年国家推出网络游戏防沉迷系统，对未成年人的游戏时间进行限制。游戏厂家需要及时感知用户的下线时间并上报。Redis是游戏数据库重要选型之一，在基于开源Redis实现以上功能时，感知用户下线行为延迟大，导致上报时间不准确。华为云GaussDB(for Redis)作为一款企业级游戏数据库，具备卓越的企业级能力，能及时上报用户下线行为，并被广泛应用于排行榜等多种业务场景。
一、基于Redis的用户下线上报实现
实现用户下线上报能力的常见方式
使用Redis key过期功能，结合键空间通知功能可以实现用户下线上报，常见使用方式如下：
1）用户登录后，为每一个用户key设置一个过期时间（3-5分钟）
2）游戏客户端，定期每分钟上报一次心跳。收到心跳后，服务端重置游戏用户key的过期时间
3）为避免网络波动造成的未及时上报，若5分钟内，收到心跳，则重置过期时间；若未收到，将触发key过期，系统判定用户下线。
因此，Redis键空间通知功能要及时感知key过期，以确保上报时间的准确性。
Redis键空间通知功能
Redis键空间通知（keyspace notification），允许用户通过订阅频道或模式， 以接收key的修改、过期等通知。对于每个key的修改，键空间通知都会发送两种不同类型的事件。以DB0用户mykey过期为例，Redis会发送两条消息，相当于执行了两个publish命令：
- PUBLISH __keyspace@0__:mykey expire
- PUBLISH __keyevent@0__:expire mykey
通过订阅频道 __keyspace@0__:mykey 可以接收 0 号数据库中所有修改键 mykey 的事件， 而订阅频道 __keyevent@0__:expire 则可以接收 0 号数据库中所有执行 expire 命令的键。其中以 keyspace 为前缀的频道被称为键空间通知，而以 keyevent 为前缀的频道则被称为键事件通知。
可以通过命令CONFIGSET notify-keyspace-events [parameter]来开启或者关闭键空间通知功能，若parameter为空则表示关闭该功能，若不空则开启。通常将参数设置为“AKE”，表示发送所有类型通知。
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字符 |
发送的通知 |
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K |
键空间通知，所有通知以 __keyspace@<db>__ 为前缀 |
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E |
键事件通知，所有通知以 __keyevent@<db>__ 为前缀 |
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g |
DEL 、 EXPIRE 、 RENAME 等类型无关的通用命令的通知 |
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$ |
字符串命令的通知 |
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l |
列表命令的通知 |
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s |
集合命令的通知 |
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h |
哈希命令的通知 |
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z |
有序集合命令的通知 |
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x |
过期事件：每当有过期键被删除时发送 |
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e |
驱逐(evict)事件：每当有键因为 maxmemory 政策而被删除时发送 |
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A |
参数 g$lshzxe 的别名 |
通过以下命令，可以订阅DB0所有过期的用户key
redis-cli --csv psubscribe '__keyevent@0__:expire'
二、GaussDB(for Redis)与开源Redis key过期键空间通知延时对比
Redis规格：都采用4GB的规格
测试步骤：
1）使用memtier_benchmark预置10w个key
2）使用客户端定期key过期事件
3）使用python脚本，对其中的3w个key设置10s过期时间
4) 分别在有业务流量和无业务流量场景，统计收到3w个key过期的通知耗时
测试结果：
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无业务流量收到全部key过期耗时 |
有业务流量全部key过期耗时 |
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GaussDB(for Redis) |
9秒 |
9秒 |
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开源Redis |
3分41秒 |
3分44秒 |
可以看出，在有无业务流量场景下，GaussDB(for Redis)仅需9秒可以完成全部key过期的上报，而社区Redis需要4分钟左右才能完成上报，严重影响用户下线行为上报的准确性。
三、原理分析
开源Redis键空间通知功能采用了惰性删除和定期删除两种策略，即在访问的时候进行过期检查，同时后台以一定频率执行定期检查任务，可以通过修改配置文件redis.conf的hz选项来调整这个频率。每次过期任务会按以下流程进行删除操作：
- 从设置了过期时间的key的集合中随机检查20个key。
- 删除检查中发现的所有过期key。
- 如果检查结果中25%以上的key已过期，则开始新一轮任务。
可以注意到，开源Redis并不是一次运行就检查所有的库中所有的键，而是随机检查一定数量的键，从而导致上报延时长。而GaussDB(for Redis)后台有一个实时线程会对key进行持续扫描，及时上报过期key，也不会影响前台写操作。
四、总结
GaussDB(for Redis)是一款超越开源Redis的企业级KV数据库，在游戏场景中，除了被应用在游戏玩家下线场景，还被广泛应用在玩家数据存储、排行榜、好友关系、消息推送等场景。采用存算分离的架构，既能满足游戏业务对高并发的性能指标要求，又能降本增效，深受游戏开发者的青睐。