Redis发布/订阅模式实例分析

Redis发布/订阅应用

发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式，主要的目的是解耦消息发布者和消息订阅者之间的耦合，这点和设计模式中的观察者模式比较相似。pub /sub不仅仅解决发布者和订阅者直接代码级别耦合也解决两者在物理部署上的耦合。redis作为一个pub/sub server，在订阅者和发布者之间起到了消息路由的功能。订阅者可以通过subscribe和psubscribe命令向redis server订阅自己感兴趣的消息类型，redis将消息类型称为通道(channel)。当发布者通过publish命令向redis server发送特定类型的消息时。订阅该消息类型的全部client都会收到此消息。这里消息的传递是多对多的。一个client可以订阅多个 channel，也可以向多个channel发送消息。

下面还是从基本命令入手：

PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]              #订阅一个或多个符合给定模式的频道;PUBSUB subcommand [argument [argument ...]]   #查看订阅与发布系统状态;PUBLISH channel message                       #将信息发送到指定的频道;PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]          #退订所有给定模式的频道;SUBSCRIBE channel [channel ...]               #订阅给定的一个或多个频道的信息;UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]           #指退订给定的频道;

从redis手册上面可以看到，其实“发布、订阅”模式才区区6个命令，下面听我一一解说下

SUBSCRIBE

订阅给定的一个或多个频道的信息。

SUBSCRIBE channel [channel ...]

从上面的官方解释上来看，它的玩法有一点像现实生活中我们听收音机一个道理，要想听收音机，我们要做什么？肯定就是调频啦，只有在正确的频道上面，我们才能听得到好听的节目，所以说subscribe首先要订阅一个频道（channel），下面我举个例子，开两个client，分别订阅着msg这个频道，比如下面这样：

root@localhost:~ # redis-cli -p 6379127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE msg
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"2) "msg"3) (integer) 1

root@localhost:~ # redis-cli -p 6379127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE msg
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"2) "msg"3) (integer) 1

SUBSCRIBE还可以订阅多个频道，这样一来它接收到的信息就可能来自多个频道。

PUBLISH

到现在为止，这两个subscibe都在监视着msg这个频道，接下来，如果msg频道有消息传出，必定会被subscribe接收到，我们还是先看看redis手册上怎么用这个命令。

将信息message发送到指定的频道channel。

PUBLISH channel message

如下演示：

看到么有，publish在msg这个频道上面发送消息后，被subscribe监视到了，然后就被分别打印输出了，好了，到现在为止，最基本的发布订阅模式就是这样，是不是很简单哈。其实呢？？？ 也就是这么简单呐，但是呢，有时候我们还有这样一个需求，就是我能不能模糊匹配key呢？举了例子，就是要求订阅china为前缀的所有频道，如果这样也可以做到的话，那确实是很牛逼啦。。。我要是回答的话，当然啦，强大的Redis自然会做到这一点，它提供了的命令就是：PSUBSCRIBE。

PSUBSCRIBE

订阅一个或多个符合给定模式的频道，每个模式以作为匹配符，比如it匹配所有以it开头的频道(it.news、it.blog、it.tweets等等)，news.*匹配所有以news.开头的频道(news.it、 news.global.today 等等)，诸如此类。

PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]

看到上面的解释，你心里可能就在想，这不就是正则匹配么。。。而且前缀”P”就是Pattern的意思，对吧，接下来我就订阅一下所有china为前缀的channel。

当然，PSUBSCRIBE 也可以接受多个参数，从而匹配多种模式。看完一个小例子后应该对pub/sub功能有了一个感性的认识，需要注意的是当一个连接通过subscribe或者psubscribe订阅通道后就进入订阅模式。在这种模式除了再订阅额外的通道或者用unsubscribe或者punsubscribe命令退出订阅模式，就不能再发送其他命令。另外使用 psubscribe命令订阅多个通配符通道，如果一个消息匹配上了多个通道模式的话，会多次收到同一个消息。

Redis的pub/sub还是有点太单薄（实现才用150行代码）。在安全，认证，可靠性这方便都没有太多支持。

Redis发布/订阅机制

当一个客户端通过 PUBLISH 命令向订阅者发送信息的时候，我们称这个客户端为发布者(publisher)。

而当一个客户端使用 SUBSCRIBE 或者 PSUBSCRIBE 命令接收信息的时候，我们称这个客户端为订阅者(subscriber)。

为了解耦发布者(publisher)和订阅者(subscriber)之间的关系，Redis 使用了 channel (频道)作为两者的中介 —— 发布者将信息直接发布给 channel ，而 channel 负责将信息发送给适当的订阅者，发布者和订阅者之间没有相互关系，也不知道对方的存在：

知道了发布和订阅的机制之后，接下来就可以开始研究具体的实现了，我们从Redis的订阅命令开始说起。

SUBSCRIBE命令的实现

前面说到，Redis将所有接受和发送信息的任务交给channel来进行，而所有channel的信息就储存在redisServer这个结构中：

struct redisServer {
  // 省略 ...
  dict *pubsub_channels; // Map channels to list of subscribed clients
  // 省略 ...
};

pubsub_channels是一个字典，字典的键就是一个个channel，而字典的值则是一个链表，链表中保存了所有订阅这个channel的客户端。

举个例子，如果在一个 redisServer 实例中，有一个叫做 news 的频道，这个频道同时被client_123 和 client_456 两个客户端订阅，那么这个 redisServer 结构看起来应该是这样子：

可以看出，实现SUBSCRIBE命令的关键，就是将客户端添加到给定channel的订阅链表中。

PSUBSCRIBE命令的实现

除了直接订阅给定channel外，还可以使用PSUBSCRIBE订阅一个模式(pattern)，订阅一个模式等同于订阅所有匹配这个模式的channel 。

和redisServer.pubsub_channels属性类似，redisServer.pubsub_patterns属性用于保存所有被订阅的模式，和pubsub_channels不同的是， pubsub_patterns是一个链表(而不是字典)：

struct redisServer {
  // 省略 ...
  list *pubsub_patterns; // A list of pubsub_patterns
  // 省略 ...
};

pubsub_patterns 的每一个节点都是一个 pubsubPattern 结构的实例，它保存了被订阅的模式，以及订阅这个模式的客户客户端：

typedef struct pubsubPattern {
  redisClient *client;
  robj *pattern;
} pubsubPattern;

举个例子，假设在一个 redisServer 实例中，有一个叫做 news.* 的模式同时被客户端client_789 和 client_999 订阅，那么这个 redisServer 结构看起来应该是这样子：

现在可以知道，实现PSUBSCRIBE命令的关键，就是将客户端和订阅的模式添加到redisServer.pubsub_patterns当中。