フロー制御

このドキュメントでは、トピックにパブリッシュされたメッセージでフロー制御を使用する方法について説明します。

フロー制御について

パブリッシャー クライアントは、Pub/Sub サービスへのデータ送信よりも速くメッセージをパブリッシュしようとする場合があります。クライアントは、次のような多くの要因によって制限されます。

• マシンの CPU、RAM、ネットワーク容量
• ネットワーク設定（未処理のリクエストの数、使用可能な帯域幅など）
• 各パブリッシュ リクエストのレイテンシ。主に、Pub/Sub サービス、クライアント、Google Cloud 間のネットワーク接続によって決まります

パブリッシュ リクエストのレートがこれらの上限を超えると、リクエストは DEADLINE_EXCEEDED エラーで失敗するまでメモリに蓄積されます。これは特に、数万のメッセージがループ内にパブリッシュされ、数千のリクエストがミリ秒単位で生成される場合に発生する可能性があります。

この問題を診断するには、Monitoring でサーバー側の指標を確認します。DEADLINE_EXCEEDED で失敗したリクエストは表示されず、成功したリクエストのみが表示されます。成功したリクエストのレートによりクライアント マシンのスループット容量が分かります。また、フロー制御を構成するベースラインとなります。

モニタリング ページに移動

フローレートの問題を軽減するには、パブリッシャー クライアントにフロー制御を構成して、パブリッシュ リクエストのレートを制限します。未処理のリクエストに割り当てる最大バイト数と、許可される未処理メッセージの最大数を構成できます。これらの上限は、クライアント マシンのスループット容量に応じて設定します。

注: フロー制御は、メッセージが送信可能なレートを超えてパブリッシュされることが断続的に発生する場合に使用します。一時的な問題ではなく、永続的な問題である場合は、パブリッシャー クライアントのインスタンス数を増やすことを検討してください。

準備

パブリッシュ ワークフローを構成する前に、次のタスクを完了していることを確認してください。

• トピックとパブリッシュのワークフローについて学びます。
• トピックを作成します。

必要なロール

フロー制御の使用に必要な権限を取得するには、トピックに対する Pub/Sub パブリッシャー（roles/pubsub.publisher）の IAM ロールを付与するよう管理者に依頼します。ロールの付与については、プロジェクト、フォルダ、組織へのアクセスを管理するをご覧ください。

必要な権限は、カスタムロールや他の事前定義ロールから取得することもできます。

トピックとサブスクリプションを作成または更新するには、追加の権限が必要です。

メッセージでフロー制御を使用する

パブリッシャーのフロー制御は、以下の言語の Pub/Sub クライアント ライブラリを使用して利用できます。

C++

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の C++ の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub C++ API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

namespace pubsub = ::google::cloud::pubsub;
using ::google::cloud::future;
using ::google::cloud::Options;
using ::google::cloud::StatusOr;
[](std::string project_id, std::string topic_id) {
  auto topic = pubsub::Topic(std::move(project_id), std::move(topic_id));
  // Configure the publisher to block if either (1) 100 or more messages, or
  // (2) messages with 100MiB worth of data have not been acknowledged by the
  // service. By default the publisher never blocks, and its capacity is only
  // limited by the system's memory.
  auto publisher = pubsub::Publisher(pubsub::MakePublisherConnection(
      std::move(topic),
      Options{}
          .set<pubsub::MaxPendingMessagesOption>(100)
          .set<pubsub::MaxPendingBytesOption>(100 * 1024 * 1024L)
          .set<pubsub::FullPublisherActionOption>(
              pubsub::FullPublisherAction::kBlocks)));

  std::vector<future<void>> ids;
  for (char const* data : {"a", "b", "c"}) {
    ids.push_back(
        publisher.Publish(pubsub::MessageBuilder().SetData(data).Build())
            .then([data](future<StatusOr<std::string>> f) {
              auto s = f.get();
              if (!s) return;
              std::cout << "Sent '" << data << "' (" << *s << ")\n";
            }));
  }
  publisher.Flush();
  // Block until they are actually sent.
  for (auto& id : ids) id.get();
}

Go

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の Go の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub Go API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

import (
	"context"
	"fmt"
	"io"
	"strconv"
	"sync"
	"sync/atomic"

	"cloud.google.com/go/pubsub"
)

func publishWithFlowControlSettings(w io.Writer, projectID, topicID string) error {
	// projectID := "my-project-id"
	// topicID := "my-topic"
	ctx := context.Background()
	client, err := pubsub.NewClient(ctx, projectID)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("pubsub.NewClient: %w", err)
	}
	defer client.Close()

	t := client.Topic(topicID)
	t.PublishSettings.FlowControlSettings = pubsub.FlowControlSettings{
		MaxOutstandingMessages: 100,                     // default 1000
		MaxOutstandingBytes:    10 * 1024 * 1024,        // default 0 (unlimited)
		LimitExceededBehavior:  pubsub.FlowControlBlock, // default Ignore, other options: Block and SignalError
	}

	var wg sync.WaitGroup
	var totalErrors uint64

	numMsgs := 1000
	// Rapidly publishing 1000 messages in a loop may be constrained by flow control.
	for i := 0; i < numMsgs; i++ {
		wg.Add(1)
		result := t.Publish(ctx, &pubsub.Message{
			Data: []byte("message #" + strconv.Itoa(i)),
		})
		go func(i int, res *pubsub.PublishResult) {
			fmt.Fprintf(w, "Publishing message %d\n", i)
			defer wg.Done()
			// The Get method blocks until a server-generated ID or
			// an error is returned for the published message.
			_, err := res.Get(ctx)
			if err != nil {
				// Error handling code can be added here.
				fmt.Fprintf(w, "Failed to publish: %v", err)
				atomic.AddUint64(&totalErrors, 1)
				return
			}
		}(i, result)
	}

	wg.Wait()

	if totalErrors > 0 {
		return fmt.Errorf("%d of %d messages did not publish successfully", totalErrors, numMsgs)
	}
	return nil
}

Java

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の Java の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub Java API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

import com.google.api.core.ApiFuture;
import com.google.api.core.ApiFutures;
import com.google.api.gax.batching.BatchingSettings;
import com.google.api.gax.batching.FlowControlSettings;
import com.google.api.gax.batching.FlowController.LimitExceededBehavior;
import com.google.cloud.pubsub.v1.Publisher;
import com.google.protobuf.ByteString;
import com.google.pubsub.v1.PubsubMessage;
import com.google.pubsub.v1.TopicName;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class PublishWithFlowControlExample {
  public static void main(String... args) throws Exception {
    // TODO(developer): Replace these variables before running the sample.
    String projectId = "your-project-id";
    String topicId = "your-topic-id";

    publishWithFlowControlExample(projectId, topicId);
  }

  public static void publishWithFlowControlExample(String projectId, String topicId)
      throws IOException, ExecutionException, InterruptedException {
    TopicName topicName = TopicName.of(projectId, topicId);
    Publisher publisher = null;
    List<ApiFuture<String>> messageIdFutures = new ArrayList<>();

    try {
      // Configure how many messages the publisher client can hold in memory
      // and what to do when messages exceed the limit.
      FlowControlSettings flowControlSettings =
          FlowControlSettings.newBuilder()
              // Block more messages from being published when the limit is reached. The other
              // options are Ignore (or continue publishing) and ThrowException (or error out).
              .setLimitExceededBehavior(LimitExceededBehavior.Block)
              .setMaxOutstandingRequestBytes(10 * 1024 * 1024L) // 10 MiB
              .setMaxOutstandingElementCount(100L) // 100 messages
              .build();

      // By default, messages are not batched.
      BatchingSettings batchingSettings =
          BatchingSettings.newBuilder().setFlowControlSettings(flowControlSettings).build();

      publisher = Publisher.newBuilder(topicName).setBatchingSettings(batchingSettings).build();

      // Publish 1000 messages in quick succession may be constrained by publisher flow control.
      for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        String message = "message " + i;
        ByteString data = ByteString.copyFromUtf8(message);
        PubsubMessage pubsubMessage = PubsubMessage.newBuilder().setData(data).build();

        // Once published, returns a server-assigned message id (unique within the topic)
        ApiFuture<String> messageIdFuture = publisher.publish(pubsubMessage);
        messageIdFutures.add(messageIdFuture);
      }
    } finally {
      // Wait on any pending publish requests.
      List<String> messageIds = ApiFutures.allAsList(messageIdFutures).get();

      System.out.println(
          "Published " + messageIds.size() + " messages with flow control settings.");

      if (publisher != null) {
        // When finished with the publisher, shut down to free up resources.
        publisher.shutdown();
        publisher.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
      }
    }
  }
}

Node.js

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の Node.js の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub Node.js API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

/**
 * TODO(developer): Uncomment this variable before running the sample.
 */
// const topicNameOrId = 'YOUR_TOPIC_NAME_OR_ID';

// Imports the Google Cloud client library
const {PubSub} = require('@google-cloud/pubsub');

// Creates a client; cache this for further use
const pubSubClient = new PubSub();

async function publishWithFlowControl(topicNameOrId) {
  // Create publisher options
  const options = {
    flowControlOptions: {
      maxOutstandingMessages: 50,
      maxOutstandingBytes: 10 * 1024 * 1024, // 10 MB
    },
  };

  // Get a publisher. Cache topic objects (publishers) and reuse them.
  const topic = pubSubClient.topic(topicNameOrId, options);

  // For flow controlled publishing, we'll use a publisher flow controller
  // instead of `topic.publish()`.
  const flow = topic.flowControlled();

  // Publish messages in a fast loop.
  const testMessage = {data: Buffer.from('test!')};
  for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    // You can also just `await` on `publish()` unconditionally, but if
    // you want to avoid pausing to the event loop on each iteration,
    // you can manually check the return value before doing so.
    const wait = flow.publish(testMessage);
    if (wait) {
      await wait;
    }
  }

  // Wait on any pending publish requests. Note that you can call `all()`
  // earlier if you like, and it will return a Promise for all messages
  // that have been sent to `flowController.publish()` so far.
  const messageIds = await flow.all();
  console.log(`Published ${messageIds.length} with flow control settings.`);
}

Node.js

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の Node.js の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub Node.js API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

/**
 * TODO(developer): Uncomment this variable before running the sample.
 */
// const topicNameOrId = 'YOUR_TOPIC_NAME_OR_ID';

// Imports the Google Cloud client library
import {PubSub, PublishOptions} from '@google-cloud/pubsub';

// Creates a client; cache this for further use
const pubSubClient = new PubSub();

async function publishWithFlowControl(topicNameOrId: string) {
  // Create publisher options
  const options: PublishOptions = {
    flowControlOptions: {
      maxOutstandingMessages: 50,
      maxOutstandingBytes: 10 * 1024 * 1024, // 10 MB
    },
  };

  // Get a publisher. Cache topic objects (publishers) and reuse them.
  const topic = pubSubClient.topic(topicNameOrId, options);

  // For flow controlled publishing, we'll use a publisher flow controller
  // instead of `topic.publish()`.
  const flow = topic.flowControlled();

  // Publish messages in a fast loop.
  const testMessage = {data: Buffer.from('test!')};
  for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    // You can also just `await` on `publish()` unconditionally, but if
    // you want to avoid pausing to the event loop on each iteration,
    // you can manually check the return value before doing so.
    const wait = flow.publish(testMessage);
    if (wait) {
      await wait;
    }
  }

  // Wait on any pending publish requests. Note that you can call `all()`
  // earlier if you like, and it will return a Promise for all messages
  // that have been sent to `flowController.publish()` so far.
  const messageIds = await flow.all();
  console.log(`Published ${messageIds.length} with flow control settings.`);
}

Python

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の Python の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub Python API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

from concurrent import futures
from google.cloud import pubsub_v1
from google.cloud.pubsub_v1.types import (
    LimitExceededBehavior,
    PublisherOptions,
    PublishFlowControl,
)

# TODO(developer)
# project_id = "your-project-id"
# topic_id = "your-topic-id"

# Configure how many messages the publisher client can hold in memory
# and what to do when messages exceed the limit.
flow_control_settings = PublishFlowControl(
    message_limit=100,  # 100 messages
    byte_limit=10 * 1024 * 1024,  # 10 MiB
    limit_exceeded_behavior=LimitExceededBehavior.BLOCK,
)
publisher = pubsub_v1.PublisherClient(
    publisher_options=PublisherOptions(flow_control=flow_control_settings)
)
topic_path = publisher.topic_path(project_id, topic_id)
publish_futures = []

# Resolve the publish future in a separate thread.
def callback(publish_future: pubsub_v1.publisher.futures.Future) -> None:
    message_id = publish_future.result()
    print(message_id)

# Publish 1000 messages in quick succession may be constrained by
# publisher flow control.
for n in range(1, 1000):
    data_str = f"Message number {n}"
    # Data must be a bytestring
    data = data_str.encode("utf-8")
    publish_future = publisher.publish(topic_path, data)
    # Non-blocking. Allow the publisher client to batch messages.
    publish_future.add_done_callback(callback)
    publish_futures.append(publish_future)

futures.wait(publish_futures, return_when=futures.ALL_COMPLETED)

print(f"Published messages with flow control settings to {topic_path}.")

Ruby

このサンプルを試す前に、クイックスタート: クライアント ライブラリの使用の Ruby の設定手順を実施してください。詳細については、Pub/Sub Ruby API リファレンス ドキュメントをご覧ください。

# topic_id = "your-topic-id"

pubsub = Google::Cloud::Pubsub.new

topic = pubsub.topic topic_id, async: {
  # Configure how many messages the publisher client can hold in memory
  # and what to do when messages exceed the limit.
  flow_control: {
    message_limit: 100,
    byte_limit: 10 * 1024 * 1024, # 10 MiB
    # Block more messages from being published when the limit is reached. The
    # other options are :ignore and :error.
    limit_exceeded_behavior: :block
  }
}
# Rapidly publishing 1000 messages in a loop may be constrained by flow control.
1000.times do |i|
  topic.publish_async "message #{i}" do |result|
    raise "Failed to publish the message." unless result.succeeded?
  end
end

# Stop the async_publisher to send all queued messages immediately.
topic.async_publisher.stop.wait!
puts "Published messages with flow control settings to #{topic_id}."

次のステップ

• メッセージを圧縮

• リクエストを再試行する

• 同時実行制御

• バッチ メッセージング