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Redis模式订阅退订的灵活配置技巧

2023-10-263.3k 阅读

Redis 模式订阅退订基础概念

Redis 提供了发布/订阅（Publish/Subscribe）机制，允许客户端订阅频道（channels）或模式（patterns），以接收其他客户端发送到这些频道或匹配模式的消息。在模式订阅中，客户端可以订阅一个具有通配符的模式，这样当消息发布到匹配该模式的频道时，订阅该模式的客户端就会收到消息。

模式匹配规则

Redis 的模式匹配采用了简单的通配符规则：

  • *：匹配零个或多个字符。例如，news.* 可以匹配 news.sports、news.politics 等频道。
  • ?：匹配单个字符。例如，news.? 可以匹配 news.a、news.b 等，但不能匹配 news.ab。

订阅与退订命令

在 Redis 中，使用 SUBSCRIBE 命令订阅频道，PSUBSCRIBE 命令订阅模式。例如，订阅模式 messages.*：

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
r.psubscribe('messages.*')

退订使用 UNSUBSCRIBE（用于频道）和 PUNSUBSCRIBE（用于模式）命令。例如，退订模式 messages.*：

r.punsubscribe('messages.*')

灵活配置技巧 - 动态订阅与退订

在实际应用中，我们往往需要根据运行时的条件动态地订阅和退订模式。

基于事件驱动的订阅退订

假设我们有一个应用，当接收到新用户注册事件时，订阅与该用户相关的消息模式；当用户注销时，退订相关模式。

首先，我们可以利用一个消息队列（如 RabbitMQ 或 Kafka）来接收用户注册和注销事件。以 Python 和 RabbitMQ 为例：

import pika
import redis

# 连接 RabbitMQ
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
channel = connection.channel()
channel.queue_declare(queue='user_events')

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def callback(ch, method, properties, body):
    event = body.decode('utf-8')
    if event.startswith('register:'):
        user_id = event.split(':')[1]
        pattern = f'user:{user_id}:messages.*'
        r.psubscribe(pattern)
    elif event.startswith('logout:'):
        user_id = event.split(':')[1]
        pattern = f'user:{user_id}:messages.*'
        r.punsubscribe(pattern)

channel.basic_consume(queue='user_events', on_message_callback=callback, auto_ack=True)
print('Waiting for user events...')
channel.start_consuming()

在上述代码中，当接收到用户注册事件时，根据用户 ID 构建一个模式并订阅；当接收到用户注销事件时，退订相应模式。

基于定时器的订阅退订

有时候，我们可能需要在特定时间间隔内订阅或退订模式。例如，在一个监控系统中，我们可能只在工作日的工作时间内订阅特定的监控模式。

import schedule
import time
import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def subscribe_pattern():
    r.psubscribe('monitoring.*')

def unsubscribe_pattern():
    r.punsubscribe('monitoring.*')

# 每周一到周五 9:00 - 18:00 订阅
schedule.every().monday.at('09:00').do(subscribe_pattern)
schedule.every().monday.at('18:00').do(unsubscribe_pattern)
schedule.every().tuesday.at('09:00').do(subscribe_pattern)
schedule.every().tuesday.at('18:00').do(unsubscribe_pattern)
schedule.every().wednesday.at('09:00').do(subscribe_pattern)
schedule.every().wednesday.at('18:00').do(unsubscribe_pattern)
schedule.every().thursday.at('09:00').do(subscribe_pattern)
schedule.every().thursday.at('18:00').do(unsubscribe_pattern)
schedule.every().friday.at('09:00').do(subscribe_pattern)
schedule.every().friday.at('18:00').do(unsubscribe_pattern)

while True:
    schedule.run_pending()
    time.sleep(1)

在这个示例中，使用 schedule 库来设置定时任务，在工作日的工作时间订阅和退订监控模式。

多模式订阅与退订管理

在复杂的应用场景中，可能会涉及到同时订阅多个模式，并且需要灵活地管理这些订阅。

模式组的概念

我们可以将相关的模式划分为模式组。例如，在一个电商应用中，我们可以将与订单相关的模式归为一组，与商品相关的模式归为另一组。

order_patterns = ['orders.*', 'order_updates.*']
product_patterns = ['products.*', 'product_updates.*']

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def subscribe_pattern_group(pattern_group):
    for pattern in pattern_group:
        r.psubscribe(pattern)

def unsubscribe_pattern_group(pattern_group):
    for pattern in pattern_group:
        r.punsubscribe(pattern)

# 订阅订单模式组
subscribe_pattern_group(order_patterns)
# 退订商品模式组
unsubscribe_pattern_group(product_patterns)

动态调整模式组

有时候，模式组的内容需要根据业务需求动态调整。例如，当业务新增了一种订单类型时，需要动态添加相应的模式到订单模式组。

order_patterns = ['orders.*', 'order_updates.*']
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def update_order_patterns(new_pattern):
    global order_patterns
    order_patterns.append(new_pattern)
    r.psubscribe(new_pattern)

# 假设新增了一种订单类型 'new_order_type'
update_order_patterns('orders.new_order_type.*')

退订策略优化

在退订操作时，合理的策略可以提高系统性能和资源利用率。

批量退订

如果需要退订大量模式，逐个调用 PUNSUBSCRIBE 可能会导致性能问题。Redis 虽然没有直接提供批量退订模式的命令，但我们可以通过一些方法来实现类似效果。

patterns_to_unsubscribe = ['pattern1', 'pattern2', 'pattern3']
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 手动循环退订
for pattern in patterns_to_unsubscribe:
    r.punsubscribe(pattern)

或者，我们可以利用 Redis 的管道（Pipeline）来批量执行退订命令，减少网络开销：

patterns_to_unsubscribe = ['pattern1', 'pattern2', 'pattern3']
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
pipe = r.pipeline()
for pattern in patterns_to_unsubscribe:
    pipe.punsubscribe(pattern)
pipe.execute()

条件退订

有时候，我们需要根据一些条件来决定是否退订。例如，当某个模式在一段时间内没有接收到消息时，退订该模式以节省资源。

import time
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
pattern ='messages.*'
last_message_time = time.time()

def check_and_unsubscribe():
    global last_message_time
    current_time = time.time()
    if current_time - last_message_time > 3600:  # 1 小时内没有收到消息
        r.punsubscribe(pattern)

# 假设这里有一个处理消息的函数，在处理消息时更新 last_message_time
def handle_message(message):
    global last_message_time
    last_message_time = time.time()
    # 处理消息的逻辑

while True:
    check_and_unsubscribe()
    # 这里可以添加接收和处理消息的逻辑
    time.sleep(1)

异常处理与健壮性设计

在进行订阅和退订操作时，可能会遇到各种异常情况，需要进行妥善处理以保证系统的健壮性。

网络异常处理

在与 Redis 进行交互时，网络异常是常见问题。例如，网络连接中断可能导致订阅或退订命令无法执行成功。

import redis
import time

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

while True:
    try:
        r.psubscribe('messages.*')
        break
    except redis.ConnectionError:
        print('Connection error, retrying in 5 seconds...')
        time.sleep(5)

在上述代码中，当遇到连接错误时，程序会等待 5 秒后重试，直到成功订阅。

命令执行异常处理

即使网络连接正常，Redis 命令也可能因为各种原因执行失败。例如，在退订一个不存在的模式时，虽然 Redis 不会报错，但可能与我们的预期不符。

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
pattern = 'nonexistent_pattern.*'

try:
    r.punsubscribe(pattern)
    print(f'Successfully unsubscribed from {pattern}')
except redis.ResponseError as e:
    print(f'Error unsubscribing from {pattern}: {e}')

在这个例子中，我们捕获 ResponseError 异常，以便在命令执行失败时能够进行相应处理。

与其他技术结合实现更灵活配置

Redis 的模式订阅退订可以与其他技术结合，进一步实现灵活的配置。

与配置中心结合

使用配置中心（如 Spring Cloud Config、Apollo 等）可以动态地管理 Redis 的订阅模式。例如，在一个基于 Spring Boot 的应用中，可以通过 Apollo 配置中心来配置 Redis 订阅模式。

首先，在 Apollo 中配置订阅模式：

redis.patterns=messages.*,notifications.*

然后在 Spring Boot 应用中读取配置并进行订阅：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.listener.ChannelTopic;
import org.springframework.data.redis.listener.RedisMessageListenerContainer;
import org.springframework.data.redis.listener.adapter.MessageListenerAdapter;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

@Component
public class RedisSubscriber {

    private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
    private final RedisMessageListenerContainer container;
    private final MessageListenerAdapter listenerAdapter;

    @Value("${redis.patterns}")
    private String patterns;

    public RedisSubscriber(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory,
                           RedisTemplate<String, Object> redisTemplate,
                           MessageListenerAdapter listenerAdapter) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
        this.container = new RedisMessageListenerContainer();
        this.container.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        this.listenerAdapter = listenerAdapter;
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        List<String> patternList = Arrays.asList(patterns.split(","));
        for (String pattern : patternList) {
            container.addPatternTopic(new ChannelTopic(pattern));
        }
        container.addMessageListener(listenerAdapter, new ChannelTopic(""));
        container.start();
    }
}

在上述代码中，从 Apollo 配置中心读取订阅模式，并动态地添加到 Redis 消息监听器容器中。

与容器编排技术结合

在使用容器编排技术（如 Docker 和 Kubernetes）时，可以根据容器的启动和停止事件来动态地配置 Redis 订阅退订。

例如，在 Kubernetes 中，可以通过编写自定义的控制器（Operator）来监听 Pod 的创建和删除事件。当新的 Pod 创建时，根据 Pod 的标签信息来决定是否订阅特定的 Redis 模式；当 Pod 删除时，退订相应模式。

以下是一个简单的基于 Python 和 Kubernetes Python 客户端的示例（简化版，实际应用需要更多完善）：

from kubernetes import client, config
import redis

# 加载 Kubernetes 配置
config.load_kube_config()
v1 = client.CoreV1Api()

r = redis.Redis(host='redis-service', port=6379, db=0)

def watch_pods():
    stream = v1.list_pod_for_all_namespaces(watch=True)
    for event in stream:
        pod = event['object']
        if event['type'] == 'ADDED':
            if 'app' in pod.metadata.labels and pod.metadata.labels['app'] =='myapp':
                pattern = f'myapp:{pod.metadata.name}:messages.*'
                r.psubscribe(pattern)
        elif event['type'] == 'DELETED':
            if 'app' in pod.metadata.labels and pod.metadata.labels['app'] =='myapp':
                pattern = f'myapp:{pod.metadata.name}:messages.*'
                r.punsubscribe(pattern)

watch_pods()

在这个示例中，当标签为 app=myapp 的 Pod 创建时，订阅与该 Pod 相关的消息模式；当 Pod 删除时，退订相应模式。

通过以上各种灵活配置技巧，可以根据不同的业务需求，更高效、更灵活地使用 Redis 的模式订阅退订功能，提升系统的性能和可扩展性。无论是基于事件驱动、定时器，还是与其他技术结合，都为我们在实际应用中更好地利用 Redis 提供了丰富的可能性。同时，合理的异常处理和健壮性设计也是保证系统稳定运行的关键因素。在复杂的分布式系统中，将 Redis 模式订阅退订与配置中心、容器编排等技术相结合，可以实现更加动态、灵活的配置管理，满足不断变化的业务需求。